Прокатка и калибровка полосовой стали

Полосовой сталью называют сортовой прокат прямоугольного сечения с катаными (острыми) или закругленными краями (рис. 14.8). Размеры горячекатаной стальной полосы по ГОСТ 103—76 изменяются по высоте от 4 до 60 мм и по ширине от 11 до 200 мм. Прокат выпускается в виде прутков длиной до 12 м или в рулонах (по требованию заказчика).

Разновидностью полосовой стали является обручное железо с острыми кромками, шинное железо с закругленными краями, рессоры, штрипсы (заготовка для сварных труб), горячекатаная лента и т. гг По ГОСТ 103—76 выпускается прокат повышенной и обычной точности (с маркировкой соответственно Б и В). Предельные отклонения на полосы малых толщин (И = 4—6 мм) по толщине составляют при обычной точности +0,3...—0,5 мм, при повышенной +0,2...—0,3 мм, на толстые полосы (А = 50—60 мм) допуски соответственно +0,3... —2,4 и +0,2...—1,8 мм.

Полоса входит в сортамент практически всех сортовых станов общего назначения. Применяются также специализированные штрипсовые станы. Прин-

Рис. 14.8. Полосовая сталь ципиальная схема прокатки полос на всех станах одинакова: при производстве мелких полос сначала могут следовать ящичные и вытяжные калибры, на выходе из которых получается квадрат заданного сечения со стороной а. Эта часть схемы прокатки, как правило, является общей и для других профилей — кругов, квадратов, уголков и т. д., обеспечивая универсальность калибровки по стану в целом. Далее следуют пропуски, в которых из квадрата а формируется требуемая полоса. На более крупных станах первая часть калибровки отсутствует, т. е. исходная квадратная заготовка имеет сторону а.

Рис. 14.9. Деформация металла в полосовых калибрах

Интерес представляет вторая часть калибровки полосы, которую условно назовем полосовой. Теоретически прокатка может проходить только в горизонтальных валках (рис. 14.9), и при суммарном обжатии

за счет суммарного уширения ХдЬ получается требуемая ширина полосы Ь. Отсюда

Отношение можно трактовать как средний показатель уширения

за все пропуски. Обычно на сортовых станах он изменяется в пределах 0,3—0,45. Чем шире и толще полоса, тем меньше показатель к. Итак, имеем

Отсюда сторона квадрата а, которая после прокатки только в горизонтальных валках без участия вертикальных обеспечивает заданные размеры полосы ИхЬ, такова:

В связи с тем, что возможны ошибки в определении среднего показателя уширения к, фактически сторону квадрата а несколько увеличивают, а избыточное уширение устраняют в вертикальном (ребровом) пропуске. На стане с вертикальными и горизонтальными валками ребровых клетей может быть несколько. На стане без вертикальных клетей, как правило, одну предпоследнюю горизонтальную клеть делают ребровой.

Рассмотрим прокатку полосы на линейных станах (см. рис. 13.6 и 13.7). Это старая технология, хотя на многих заводах еше применяется. Трехвалковые клети имеют ступенчатые валки (рис. 14.10, а), что позволяет за счет изменения расстояния между осями валков варьировать обжатия в широких пределах.

Предпоследняя клеть имеет ребровые калибры (рис. 14.10, б). Последняя клеть стана (2-валковая нереверсивная) используется для чистовой прокатки.

При таких валках на линейном стане весь сортамент полос можно прокатывать без перевалки, только изменяя зазор между валками при настройке стана. За счет изменения зазора между валками ребровой и чистовой клетей можно обеспечить требуемую точность проката.

Наиболее совершенной технологией является прокатка полосовой стали на непрерывных специализированных штрипсовых станах. Эти станы имеют короткую бочку валков с толстыми шейками, поэтому допускают высокие обжатия, обеспечивают высокую точность проката и выдерживают большие усилия. На специализированных штрипсовых станах имеется несколько вертикальных клетей, поэтому сторона требуемого квадрата а, вычисляемая по формуле (14.1), может быть увеличена до одного из больших типовых значений

Рис. 14.11. Схема прокатки полосовой стали на специализированном непрерывном штрипсовом стане

Рис. 14.10. Валки линейного стана для прокатки полосы: ступенчатые (а) и ребровые (б)

(например, 80, 100 или 120 мм). Обычно этот квадрат является исходной заготовкой, а ящичные и вытяжные калибры отсутствуют. Для примера на рис. 14.11 приведена схема расположения клетей и схема прокатки полосы на среднесортном штрипсовом стане, имеющем 10 горизонтальных и 4 вертикальных клети.

Расчет полосовой части калибровки выполняется в следующем порядке.

1. Пересчитываем номинальные размеры прокатываемой полосы И_н и Ь_н на горячие размеры с учетом минусового допуска:

2. Вычисляем суммарный коэффициент высотной деформации:

3. Частные коэффициенты высотной деформации по пропускам должны удовлетворять условию

Нумерацию всех горизонтальных клетей полосовой группы калибров / = 1,2, п обычно ведут от последнего к первому пропуску, т. е. против хода прокатки. Число горизонтальных клетей полосовой группы п определяется конструкцией стана или вычисляется по ходу расчета.

4. В значительной мере произвольно назначаем ряд чисел 1/г|₍., обеспечивающих произведение (14.2) и укладывающихся в рамки значений, принятых для большинства прокатных станов. Для первого по ходу расчета пропуска (чистового) принимают значения в пределах 1/р, = 1,2—1,3. Для последнего по ходу расчета пропуска 1/г|_я = 1,6—1,8. Остальные значения выстраиваются в этих границах по убывающему закону к концу прокатки. Для контроля средний показатель высотной деформации должен укладываться в пределы

Тем самым определяется и число п, и частные коэффициенты высотной деформации.

5. Вычисляем высоты в /-х пропусках:

Обжатие

Уширение можно посчитать по любой формуле для прокатки на гладкой бочке, например по формуле Бахтинова с поправкой Смирнова:

где р — коэффициент трения.

Для горизонтальных клетей показатель V = 0, для ребровых пропусков V = 1.

6. Суммарное уширение во всех горизонтальных клетях

7. Обжатие в ребровом пропуске

Оно не должно превышать допустимого значения по углу захвата:

Пример. На 10-клетевом стане зэи (см. рис. 13.24) прокатываем полосу 50x8 мм. Горячие размеры полосы при минусовых допусках по толщине 0,5 мм и по ширине 0,8 мм:

При к =0,4 размер квадрата

Примем а = 40 мм. Суммарный коэффициент обжатия 1/г|_? = 40/7,6 = = 5,26. Под полосовые калибры выбираем горизонтальные клети 5—8 и 10; п = 5. Распределяем коэффициенты обжатия по пропускам от конца прокатки:

Произведение этих чисел равно 5,26.

Высоты полос по клетям таковы: /г₎₀ = 7,6; /г₈ = 7,6-1,2 = 9,1; й₇ = 9,1-1,3 = = 11,8; /г₆= 11,81,4 =16,5; /?₅= 16,5 1,5 = 24,8; /г₄= 40,0 мм (проверка: 24,81,6 = = 40,0). Обжатия Д/г,₀ = 9,1 - 7,6 = 1,5 мм; Д/?₈ = 2,7; ДИ₁ = 4,7; Д/г₆ = 8,3; ДЛ₅ = 15,2 мм. Диаметры валков клетей 5 и 6 равны 480 мм, а клетей 7—10 — 370 мм.

Уширения мм. Аналогично

ДЬ₆ — 7,0; ДЬ₇ = 4,0; Дб₈ = 2,6; Д6₁₀ = 1,4 мм. Суммарное уширение Д(>_? = = 9,9 ± 7,0 + 4,0 ± 2,6 ± 1,4 = 24,9 мм. Обжатие в ребровом пропуске (клеть 9) Д/?_р = 40 + 24,9 - 49,8 = 15,1. Уширение в ребровом пропуске вычисляется по формуле (15.3) при V = 1. В предчистовом ребровом пропуске уширение обычно мало, поэтому его часто принимают равным 0.

При Д_к = 300 мм и [а] = 23° допустимое обжатие в ребровом калибре.

Обжатие в ребровом пропуске 15,1 мм меньше допустимого 26 мм.