Поперечная разнотолщинность листа

Определение поперечной разнотолшинности приведено в разд. 15.8. Там же указано, что на практике поперечную разнотолщинность определяют не так, как требуется по теории статистики, а по формуле (15.1).

Требования к горячекатаному листу по поперечной разнотолщиннос ги еще выше, чем по продольной. Они исходят от требований к холоднокатаному листу, для которого исходной заготовкой являются рулоны горячекатаного листа. Современные НШПС обеспечивают поперечную разнотолщинность в пределах ±0,03...±0,05 мм. На станах предыдущего поколения (стан 1700 КарМК и др.) фактическая поперечная разнотолщинность достигает 0,07—0,08 мм, что и зафиксировано в ГОСТ 19903—74.

При горячей прокатке на НШПС с поперечной разноголщинностью связаны такие виды брака, как волнистость и коробовагость, которые вместе образуют неплоскосгность листа. На рис. 16.7 показаны статистические данные по видам брака экспортного листа, прокатанного на стане 2000 ЧерМК за 9 мес. 2002 г. Видно, что брак по неплоскостносги является основным.

Волнистость возникает при прокатке в последних чистовых клетях, т. е. при толщинах полосы ниже 5—6 мм. Если на некотором участке по ширине полоса получает большее обжатие, чем соседние участки, то этот участок больше вытягивается, и “лишний” металл собирается в виде гофров, полоса приобретает волнистость по длине. Волнистость может располагаться как посередине листа, гак и по кромкам. По длине листа волнистость может иметь постоянную амплитуду и постоянный шаг. Однако нередко по длине волна либо затухает, либо, наоборот, возрастает.

Рис. 16.7. Статистические данные по видам брака на стане 2000 ЧерМК

Коробоватость можно рассматривать как особую разновидность волнистости. Короб — это одновременно продольная и поперечная волна на некотором участке листа. Неровный участок, обычно эллиптической формы в плане, выпучивается над остальной поверхностью листа. Коробоватость периодически повторяется по длине листа, чередуясь с нормальными планшетными участками. Обычно коробоватость располагается посередине листа. Часто расстояние между “коробами” небольшое, поэтому иногда трудно отличить коробоватость от волнистости. На практике часто любую волнистость посередине листа называют коробоватосгью, а по кромкам — волнистостью. Во избежание волнистости и коробоватости высотная деформация листа по ширине должна быть одинаковой, щель между валками при прокатке — равномерной.

Ранее мы установили основные факторы, определяющие форму щели при прокатке. При прокатке на НШПС эти факторы те же самые: прогиб валков, температурный профиль валка, износ валков и профилировка валков. Как и на толстолистовых станах, общий прогиб определяется прогибом опорных валков. Станочная профилировка валков, формируемая на шлифовальном станке, компенсирует прогиб и температурное расширение валков при прокатке. Так как изгиб валков зависит от силы прокатки, а последняя непостоянна при прокатке листов разных размеров, то в каждом пропуске изгиб корректируется с помощью автоматической системы изгиба, осуществляющей дополнительный изгиб рабочих и опорных валков в зависимости от силы прокатки. Для стабилизации температурного профиля валков перед завалкой в клеть их разогревают в специальных печах по закону, который устанавливается при стабильной прокатке, т. е. при 70—80 °С в средней части валка и 20 °С на концах длиной 200 мм. При простоях стана остывшие валки разогревают с помощью специальных горелок.

Существенное влияние на разнотолщинносгь оказывает износ валков. Компенсировать его полностью с помощью системы изгиба не удается, поэтому через определенное количество прокатанного металла валки меняют и отправляют на перешлифовку. На разных станах частота смены валков устанавливается на основе статистического анализа износа. На стане 1680 Запорожстали рабочие валки меняют через каждые 4—6 ч, на многих заводах смену валков приурочивают к пересменкам (через 8 ч), когда осуществляется планово-предупредительный осмотр стана. Опорные валки изнашиваются значительно медленнее, их переваливают примерно два раза в месяц. Как и при толстолистовой прокатке, для равномерности износа по длине бочки прокатку широких полос планируют на начало кампании валков, по мере накопления износа ширина проката уменьшается.

Фактический профиль валка в процессе прокатки определяется не только станочной профилировкой, но и износом валков. При тонколистовой прокатке на форму щели между валками оказывает влияние также ряд факторов, роль которых при толстолистовой прокатке была незначимой. Эго упругие составляющие профиля валков. Пусть конфигурация щели между валками, определяемая станочной профилировкой, описывается некоторой функцией 5, изменяющейся по ширине валка. Упругие составляющие деформации валков на ширине прокатываемой полосы складываются из дополнительных деформаций изгиба рабочих валков у_тг (не учтенных станочной профилировкой), совместного упругого сжатия рабочих и опорных валков в месте их контакта у_сж и упругого сплющивания рабочих валков в зоне их контакта с полосой у_спл. Если суммарный профиль полосы по ширине представить функцией у, то он описывается выражением

На новых валках (после пере шлифовки), когда износ И = 0, неравномерность деформации по ширине при горячей прокатке тонких полос обычно не превышает 5 %, поэтому можно пренебречь неравномерностью упругого сжатия валков у_сж. Кроме того, при горячей прокатке неравномерность по ширине упругого сплющивания рабочих валков также невелика, и само упругое сплющивание проявляется только при прокатке тонких полос (менее 2 мм). Можно считать у_спл = 0. Подавляющая часть величины у_нж обычно компенсируется исходной профилировкой валков, а также системой дополнительного изгиба валков. Нескомпенсированная часть составляет не более 5 %. Таким образом, на новых после перешлифовки валках все упругие составляющие несущественны, и поперечная разнотолщинность практически полностью определяется составляющей станочной профилировкой 5, которая выполнена с учетом составляющей у_иж.

Но на изношенных валках (рабочих или опорных) картина резко меняется. Сам износ валков И может вносить до 25—35 % в суммарную поперечную разнотолщинность. Кроме того, резко изменяется эпюра распределения давления по ширине полосы и по длине валков в месте их контакта. За счет этого резко увеличиваются упругие составляющие деформации валков у_изг, у_сж и у_СШ|. Суммарная поперечная разнотолщинность будет складываться из станочной профилировки 5¹, всех упругих составляющих и кривой износа валков. Если посчитать разнотолщинность без учета упругих составляющих, то ошибка может достигать 50 %. По той же причине на валках, имеющих непрямолинейную конфигурацию бочки исходных (новых) валков, разнотолщинность выше, чем на цилиндрических валках.

Большое влияние на поперечный профиль полосы оказывает положение полосы в валках при прокатке. Смещение раската от середины валков приводит к разной толщине полосы по кромкам. Толще та кромка, куда смещается полоса при прокатке. Исследования, проведенные на стане 1700 завода им. Ильича, показывают, что смещения достигают 50 мм и превышение толщины одной кромки над другой достигает 0,07 мм. Смещение полосы наибольшее на концах полосы, которые проходят через клети при отсутствии натяжения. Эта часть полосы может попасть в станину. Неравномерное смещение по длине полосы опасно также тем, что при смотке полосы в рулон возникает такой брак, как телескопичность.

Для уменьшения бокового смещения полосы при прокатке применяют центрирующую профилировку валков, т. е. профилировку, обеспечивающую в момент прокатки вогнутую форму активной образующей рабочих валков. После прокатки в таких валках полоса будет иметь толщину в середине больше, чем по кромкам. Такая форма полосы напоминает чечевицу, а абсолютная поперечная разнотолщинность, характеризующая превышение размера полосы посередине к размерам по кромкам, называется чечевицей. Чечевица измеряется в миллиметрах. На НШПС 2000 допустима конечная чечевица до 0,05 мм, следовательно, такая же вогнутость активной образующей валков допустима в последней п-й клети стана. В остальных клетях чечевица вычисляется из условия равенства вытяжек по ширине полосы. Допустим, в /'-й клети чечевица равна 8₍., тогда толщина полосы в середине и по кромкам листа равна соответственно А,-+ 8, и й,. В (/ + 1)-й клети должно выполняться условие равенства вытяжек:

Путем несложных преобразований, учитывая, что без учета уширения отношение высот равно вытяжке полосы, можно получить два равенства:

и

Из первого равенства следует, что условием планшегности листа при прокатке является равенство относительной разноголщинности по всем клетям стана. Отклонение от этого условия вызывает непланшетность листа. Второе равенство показывает закономерность изменения допустимой абсолютной разноголщинности по клетям. Если в последней клети допустима разнотолщинносгь 8_Я= 0,05 мм, то в предыдущих клетях чечевица 8₍ возрастает пропорционально вытяжкам, вогнутость валков от последней клети к первым быстро нарастает.

Таким образом, от рассмотренной выше станочной профилировки валков перед началом перешлифовки необходимо отнять составляющую 8₍. Это позволит уложиться в требуемые допуски по разноголщинности конечной полосы и обеспечить устойчивость при прокатке во всех клетях. Суммарный станочный профиль валка /-Й клети описывается функцией

Суммарная профилировка валков при этом, как правило, оказывается отрицательной, т. е. вогнутой.

Такую концепцию профилировки валков впервые реализовали на стане 1700 завода им. Ильича (г. Мариуполь). В настоящее время ее используют на всех станах. Обычно профилируют только один рабочий валок, второй оставляют цилиндрическим. Иногда профилируют оба рабочих валка. Например, на стане 2000 ЧерМК в черновой группе клетей оба рабочих валка имеют вогнутый профиль—0,1 мм. В чистовой группе профили верхних рабочих валков таковы: —0,55; —0,5; —0,35; —0,25; —0,25; —0,35; —0,25, а профили нижних валков —0,55; —0,5; —0,35; —0,25; 0,00; 0,00; 0,00. Как видно, рабочие валки во всех клетях вогнутые, кроме нижних в трех последних клетях. Такая профилировка обеспечивает на новых валках центрирование полосы при прокатке и не выводит полосу из допусков по разноголщинности. Следует учесть, что на станах обычно валки чистовой группы клетей меняют не все сразу, а по соответствующему графику. Следовательно, в каких-то клетях остаются частично изношенные валки, для которых составляющая (И + у_изг + у_сж + у_спл) существенна.