Факторы, определяющие точность проката, и пути увеличения точности

Конструкция клетей и износ калибров

Параметры чистового калибра и его износ в значительной мере определяют форму проката в поперечном сечении. От износа также зависит точность проката внутри партии. По мере износа калибра прокат переходит из области минусовых допусков в плюсовые. Количество проката, которое можно прокатать за всю кампанию до полного износа калибра, называют стойкостью калибра. В зависимости от материала валков, марки прокатываемого металла, требований к прокату и других факторов стойкость изменяется от 200 до 1000 т и более.

Рассмотрим конструкцию чистового 2-валкового круглого калибра (рис. 13.13). Вблизи разъема калибр имеет выпуски под углом |/ к вертикали, которые необходимы для предотвращения брака в виде лампаса при незначительном переполнении калибра и для облегчения переточки.

Таким образом, изначально предусмотрено неконтролируемое уширение металла вблизи разъема калибра и, соответственно, колебание размера проката по ширине. В 2-валковый чистовой калибр задается овал в вертикальном положении (на рис. 13.13 показано штрихами). При его деформации наибольшее течение металла относительно валков и наибольший износ калибра наблюдаются в направлении диагоналей, т. е. по диаметрам и ?/₄ (см. рис. 13.11). Неравномерный износ является вторым существенным недостатком 2-валковых калибров. Двухвалковая система овал—круг не самая лучшая для получения круглого проката повышенной точности.

Рис. 13.13. Конструкция чистового круглого калибра

Рис. 13.14. Схемы прокатки в многовалковых калибрах

Большую точность, а также более равномерную деформацию и износ по периметру круга обеспечивают многовалковые калибры и соответствующие им схемы калибровки валков. Работы по изучению процесса прокатки в многовалковых калибрах ведутся в Челябинском политехническом и Магнитогорском горно-металлургическом университетах, ДонНИИЧермете, ВНИИМетмаше и на ряде российских заводов. Установлено, что в 3-валковом калибре деформация в направлении разъема меньше, чем в 2-валковом, а в 4-валковом калибре при малых обжатиях деформация протекает практически без уширения. Поэтому точность прокатки в 4-валковом калибре выше, чем в 3-валковом, а в 3-валковом выше, чем в 2-валковом.

Следует отличать клети с 4-валковы- ми (и многовалковыми) калибрами от универсальных 4-валковых клетей. В многовалковых калибрах все валки приводные, тогда как в универсальных клетях приводятся только горизонтальные валки. По функциональному назначению они также различны. Многовалковые калибры необходимы для повышения точности проката, обычно простой формы поперечного сечения. В универсальных клетях обеспечивают форму поперечного сечения сложного профиля.

Приведем опыт промышленной эксплуатации на сортовых станах чистовых групп клетей с применением многовалковых калибров (рис. 13.14). По схеме I в первой клети стана 300 получают квадрат со скругленными углами, а окончательный профиль формируют во второй клети в круглом 4-валковом калибре. Однако точный круг по схеме 1 прокатывать трудно, потому что по периметру круга неравномерны деформация и износ и нестабильны другие параметры прокатки.

Схема 2 реализована в двух 4-валковых калибрах. Условия деформации по граням квадрата здесь более стабильны, чем в схеме 1. На мелкосортном стане 250-1 ММ К по данной схеме прокатывают круг диаметром 14 мм с колебаниями размеров в пределах +0,08...—0,23 мм. Но и в этой схеме деформация и износ по периметру чистового калибра неравномерны. К тому же деформацию круга сначала в квадрат, а затем снова в круг вряд ли следует считать рациональной.

Наиболее перспективными для точной прокатки оказались 3-валковые клети повышенной жесткости фирмы “Кокс” (Германия — рис. 13.15). Разработано несколько схем прокатки с применением таких клетей. По схеме 3 (см. рис. 13.14) прокатка ведется в трех 3-валковых клетях, представляющих единый блок, по системе треугольник—круг—круг. Достоинством системы считают отсугствие кан- товок между клетями, высокую степень деформации при прокатке треугольника в круге и, наоборот, малую и равномерную деформацию по периметру в чистовом калибре. Но неравномерность деформации и износа в первых двух калибрах в конечном счете сказывается на точности готового профиля.

Рис. 13.15. Трехвалковая клеть повышенной жесткости

Этот недостаток устраняется в последующих двух схемах. Первая из них 4 вновь возвращается к прокатке в 2-валковых калибрах, но расположенных под углом 45° к горизонтали. Клети с таким расположением широко применяются в трубном производстве. Они обеспечивают более высокую точность, чем клети с обычным расположением. Но 3-валковые клети в большей мере способствуют получению высокоточного проката. Поэтому схема 5 более предпочтительна. Трехвалковые блоки сначала из двух клетей были внедрены и успешно работали на стане 350-1 Макеевского и стане 450 Серовского металлургических заводов. Результаты работы этих станов показали, что на среднем сорте диаметром от 36 до 52 мм по данной схеме получается прокат с полем отклонений по четырем диаметрам по всей длине проката в пределах +0,05...—0,25 мм.

Однако промышленная эксплуатация схемы прокатки 5 выявила ряд ее недостатков. При больших колебаниях размеров исходной заготовки, неизбежных в реальных условиях, и широком диапазоне температурных условий прокатки требуемая точность проката может быть не обеспечена. Для гарантированного попадания в заданные допуски требуется третья 3-валковая клеть. Блок из трех 3-валковых клетей сначала был установлен после последней (№ 10) клети стана 350 завода ОАО “Петросталь” (Кировский завод, Санкт-Петербург). Затем такие же 3-клетевые блоки были установлены на упомянутом стане серовского завода. По 3-валковой схеме прокатки (рис. 13.16) достигается

Рис. 13.16. Схема прокатки горячекалиброванного проката в 3-валковом блоке

увеличение суммарного обжатия в клетях блока. Колебания размеров проката, полученного после прокатки в чистовой 2-валковой клети стана 350, двукратно перекрываются обжатием, поэтому всегда обеспечивается стабильное получение проката по размерам. При этом уменьшается также износ чистовых калибров. Он составляет 0,22—0,30 мм на 1000 т проката. После снятия окалины на иглофрезерной установке получается новый вид прокатной продукции — горячекалиброванная сталь, которая полностью соответствует требованиям на калиброванную сталь по 5-му классу точности по ГОСТ 7417—75, приведенным в табл. 13.2.

Таким образом, точность проката, полученного в 3-валковых блоках, значительно выше, чем при прокатке в 2-валковых калибрах, что дает возможность заменить дорогую холоднокалиброванную сталь горячекалиброванной. Последняя обладает дополнительными преимуществами: поверхность ее не наклепана, поэтому лучше обрабатывается резцом при токарных работах, свойства металла более равномерны по сечению.

Немецкая фирма “Кокс” в последнее время добилась крупных успехов в использовании 3-валковых клетей в составе новых современных высокоскоростДопустимые отклонения но диаметрам и овальности (в скобках) для калиброванной стали по ГОСТ 7417—75

ных сортовых станов, построенных по модульному принципу. В рекламных роликах фирма гарантирует получение в таких клетях точность прокатки ±0,1 мм и даже меньше. Начиная с 1980-х гг. быстро расширяется использование типовых редукционно-калибровочных 3-валковых блоков клетей (ЯБв), которые устанавливаются в качестве чистовых и предчисговых групп на проволочных и комбинированных сортопроволочных станах. В настоящее время установлен 51 блок Я8В на 40 фирмах общим объемом производства свыше 19 млн. т в год.