ПРОКАТКА И КАЛИБРОВКА ОТДЕЛЬНЫХ ВИДОВ СОРТОВОГО ПРОКАТА
Качество сортового проката как по точности, так и по дефектам поверхности в значительной мере определяется схемой деформации металла и калибровкой профиля. В свою очередь, схема деформации связана с конструкцией стана и другого оборудования цеха. Мы не будем давать рецептурных рекомендаций по расчету калибровки профилей и калибровки валков, так как это можно найти в существующих учебных пособиях, например в [6]. По данному пособию студент, скорее всего, не сможет до конца выполнить курсовое задание по расчету калибровки валков стана. Но он должен научиться анализировать технологические возможности стана, выбирать схему деформации металла, рассчитывать основные параметры деформации и получать характеристические размеры полосы. Пособие позволит понять, как те или иные режимы прокатки отражаются на точности и качестве готовой продукции.
Схемы прокатки простых профилей
Простые профили проката — круг, квадрат и шестигранник — прокатываются по общей схеме (рис. 14.1). Применяются три разные группы калибров, в каждой из которых решаются свои задачи. Несколько первых пропусков выполняются по системе ящичных калибров. Эти калибры позволяют легче, чем другие, освободить поверхность раската от печной окалины. В ящичных калибрах обжатие осуществляется в основном по двум сторонам заготовки, а две другие, находящиеся под воздействием небольшого бокового обжатия со стороны стенок калибра, свободно освобождаются от окалины. При использовании других систем калибров, например ромб—квадрат или овал—квадрат, когда обжатие осуществляется сразу по четырем сторонам, опасность вдавливания печной окалины в поверхность металла значительно выше.
Ящичные калибры в первых клетях стана необходимы также для стабилизации размеров заготовки. Заготовка, прокатанная на НЗС или другом заготовочном стане, имеет большие допуски, а часть заготовки с поверхности выборочно или полностью зачищена, поэтому поперечное сечение исходной заготовки имеет большой разброс по размерам. В ящичных калибрах формируются ее точные размеры, которые обеспечивают стабильную прокатку в следующих калибрах.
Рис. 14.1. Общая схема прокатки простых профилей
По сравнению с калибрами системы ромб—квадрат, предназначенной также для получения квадрата (кстати, более точного по геометрии), ящичные калибры имеют меньший врез в валки, не имеют концентраторов напряжений по дну калибра. Поэтому при прокатке больших квадратов (со стороной выше 150 мм) на крупносортных и заготовочных станах применяются только ящичные калибры, обеспечивающие более высокую прочность валков.
Наконец, ящичная система калибров в первых пропусках, когда заготовка массивна, а температура металла высока, обладает достаточно высокой вытяжной способностью.
В вытяжной системе калибров, следующей за ящичной, стремятся за наименьшее количество пропусков при высоком качестве проката получить подкат требуемых размеров и формы сечения, который обеспечивает качественную прокатку в чистовой системе калибров. Основные системы вытяжных калибров: овал—квадрат, ромб—квадрат, овал — ребровой овал и их разновидности. Каждая из них имеет свои достоинства, недостатки и область применения на прокатных станах (см. разд. 6.5). Многое решают особенности конструкции конкретного стана и опыт калибровщика, разрабатывавшего схему деформации и калибровку валков стана.
При прокатке в чистовой системе калибров решается главная задача — получение готового профиля с требуемой точностью и без дефектов по поверхности. Обычно для простых профилей чистовыми являются два последних калибра.
Рассмотрим несколько реально действующих калибровок, в частности схему калибровки круглых профилей (рис. 14.2) на 10-клетевом среднесортном стане, расположение оборудования которого приведено подробно на рис. 13.24. Стан производит круглые профили от 30 до 87 мм по диаметру. На расстоянии 70 м от 10-й клети стан имеет 3-клетевой калибрующий блок, и за счет горя- чекалиброванных профилей сортамент стана значительно расширен. При реверсивном режиме прокатки в первой клети 530 можно варьировать размерами исходной заготовки. Третью клеть выполнили в виде гладкой бочки. Поскольку эта клеть находится в непрерывной группе со второй, то в ней можно обеспечить достаточно высокое обжатие без потери устойчивости и с надежным захватом. Выгода же от того, что не требуется затрат на нарезку калибра, очевидна.
Чистовая система состоит из предчисгового овала, расположенного в вертикальной клети, и горизонтального чистового круга. Первые четыре клети выполнены по системе ящичных калибров, калибры клетей № 5—8 относятся к вытяжной системе и выполнены по системе овал — ребровой овал или овал- круг, что при небольшой вытяжке позволяет получать широкий набор круглых профилей из 6, 8 или 10 клетей. Становится возможным реализовать в полной мере идею универсализации калибровки, позволяющую при минимальном числе калибров на валках прокатать максимально возможное число профилеразме- ров проката.
Гораздо больше проблем в выборе калибров вытяжной системы приходится решать на мелкосортных и проволочных непрерывных станах. Основная задача здесь состоит в том, чтобы обеспечить высокую устойчивость и стабильность процесса прокатки при высокой вытяжной способности применяемых калибров. Необходимо также сохранить универсальность калибровки.
Рис. 14.2. Схема прокатки круглых профилей на среднесортном стане 350
Рассмотрим опыт освоения прокатки круглых и квадратных профилей на типовом мелкосортном стане 250 № 1 Криворожского металлургического комбината (рис. 14.3 и 14.4). Схема расположения оборудования стана представлена на рис. 13.3. Исходная заготовка — квадрат 80x80 мм, полученный на НЗС.
Прокатка квадратных профилей (см. рис. 14.4) протекает с испольованием традиционной калибровки по системе ромб—квадрат, поэтому нет смысла ее анализировать. Калибровка же круглых профилей (см. рис. 14.3) более интересна. В черновых клетях 1—3 врезаны ящичные калибры. В вытяжных калибрах 4-11 первоначально была применена система овал—квадрат. Эта система обес-
Рис. 14.3. Калибровка валков мелкосортного стана 250
печивает высокую вытяжную способность, позволяет прокатать сравнительно мелкие круги (от 10 до 14 мм по диаметру), причем при прокатке кругов выше 14 мм получается сравнительно низкий расход энергии на 1 т проката. Однако опыт показал, что по этой системе прокатка с натяжением проходит крайне неустойчиво. Вследствие натяжения квадратные калибры заполняются не полностью. Прокатка квадратной полосы с незаполненными углами в овальном калибре сопровождается скручиванием полосы между клетями, и нет способов удержать такую полосу в требуемом положении. Скручивание квадрата в овальном калибре вызывает искажение формы овала и нередко служит причиной застревания раската в валках. Эти недостатки особенно ощутимы при значительном натяжении полосы между клетями. Снижение натяжения уменьшает их, но полностью не устраняет. К тому же при низких натяжениях появляется опасность получить прокатку с петлей, на что стан не настроен. Это приводит, как правило, к аварии.
Таким образом, система овал—квадрат не обеспечила условий для нормальной устойчивой работы стана, поэтому была заменена системой овал —
Рис. 14.4. Калибровка чистовой группы клетей для прокатки квадратных профилей ребровой овал. Прокатка во всех калибрах стала устойчивой. Даже при значительных колебаниях натяжения между клетями исчезли случаи петлеобразования в межклетевом промежутке. Наблюдается определенная неустойчивость при прокатке мелкой овальной полосы в ребровом овале. Однако при применении более тесных проводок недостаток устраняется. Несмотря на то что сама по себе система калибров овал — ребровой овал менее производительна, чем система овал—квадрат, при новой калибровке производительность стана повысилась за счет более стабильной прокатки, уменьшения переналадок, повышения стойкости калибров и других причин. Калибровка овал — ребровой овал в настоящее время успешно применяется на многих мелкосортных и проволочных станах.
Однако при хорошей системе регулирования натяжения, при соответствующей квалификации персонала применение системы овал—квадрат обеспечивает более высокую вытяжную способность. Это дает возможность применить более крупную исходную заготовку (квадрат 100x100 мм вместо 80x80 мм), что позволяет на проволочном стане существенно повысить производительность и расширить сортамент проката. Из этих соображений на рассматриваемом стане 250 цепочку для прокатки минимального круга диаметром 10 мм сохранили по системе овал—квадрат. Неустойчивость режима прокатки этого профиля смогли устранить за счет тщательной настройки стана и высокого уровня квалификации обслуживающего персонала.
На приведенных примерах видно, что калибровка валков определяет полностью как технологию прокатки, так и экономические показатели и организацию работы сортового стана.
