Способы уменьшения продольной разнотолщинности
Важнейшими параметрами прокатки, которые определяют коэффициент выравнивания, являются обжатия Дй(. = А(._, — й(. и натяжения а, между /-й и (/— 1)-й клетями, а также натяжения между крайними клетями и моталками о0 и ак. Они определены при решении оптимизационной задачи методом динамического программирования. Но на коэффициент выравнивания влияют также другие факторы, прежде всего все те, которые снижают давление металла на валки и силу прокатки (коэффициент трения, состояние поверхности валков, скорость прокатки и т. д.).
Экспериментально установлено, что повышение обжатия полосы способствует ее выравниванию. Это объясняется тем, что с ростом обжатия ДИ доля неровностей ЪИ и их влияние на колебание давления ослабевает. В связи с этим вполне объясним оптимальный режим обжатия, принятый, например, на 4-клетевом стане 1700 ЧерМК: в первой клети — 25—28 %, во второй — 32— 34 %, в третьей — 34—35 %. Рост обжатий к концу прокатки способствует ее выравниванию. Только в последней клети обжатие снижено до 18—20 %, чтобы обеспечить высокое качество поверхности листа.
Натяжение полосы между клетями снижает давление и потому способствует выравниванию полосы, но колебания натяжений увеличивают продольную разнотолщинность. Стабильное и высокое напряжение натяжения на уровне (0,3—0,5)о?(. считается оптимальным на непрерывных станах; более высокие натяжения опасны, гак как увеличивается опасность обрывности листа между клетями, особенно при наличии динамических эффектов, связанных с прокаткой швов. С другой стороны, для обеспечения качества поверхности листа к концу прокатки натяжения снижают. Обеспечить стабильное заданное натяжение можно только с использованием САРН.
Выравниванию полосы способствуют также другие технологические факторы, снижающие силу прокатки. Применение эффективных эмульсий снижает силу прокатки, расход энергии на прокатку, а также уменьшает продольную разнотолщинность и улучшает плоскостность полосы.
Одно из направлений в технологии холодной прокатки связано с применением несимметричной прокатки, т. е. прокатки в валках, имеющих разную окружную скорость вращения. Известно, что при несимметричной прокатке кинематика процесса такова, что давление металла на валки и усилие прокатки снижаются. За счет этого при холодной несимметричной прокатке увеличивается точность прокатки и уменьшается продольная и поперечная разнотолщинность на 25—30 %. Кроме того, выравниваются механические свойства по сечению проката, снижается упрочнение стали, улучшается чистота поверхности листа.
На непрерывном стане 1700 ЧерМК внедрен комбинированный режим прокатки, при котором клети с рассогласованием и без рассогласования скоростей чередуются. Теоретические аспекты комбинированных режимов прокатки были рассмотрены в разд. 4.4. Такой режим обеспечивает максимальную стабильность прокатки и наилучшие показатели по точности и чистоте поверхности.
Для выравнивания продольной разнотолгцинности весьма эффективен ПВ- процесс или решения, использующие идеи этого процесса. Напомним, что основные идеи его сводятся к созданию очага деформации, в котором, во- первых, снижается давление металла на валки и сила прокатки за счет рассогласования скоростей валков и, во-вторых, образуется резерв сил трения на участке охвата, который обеспечивает саморегулирование процесса прокатки. На основе этого предложено несколько конструктивных решений. Например, на ЧерМК и других заводах при прокате на стане кварто рабочие валки смещают относительно линии центров опорных валков на величину до 5 мм по направлению прокатки. При этом увеличивается длина контакта металла с валками и образуются дополнительные (резервные) силы трения, которые способствуют меньшему колебанию толщины полосы при колебаниях силы прокатки. Кроме того, при смещении рабочих валков их подшипники плотнее прижимаются к одной стороне станины, поэтому устраняются вибрации валков при высоких скоростях прокатки.
Этот же прием использован на высокоточном стане типа МК^ (рис. 17.19). Положение рабочих валков, а также их продольный прогиб можно регулировать за счет воздействия на подпорный валок 2. Такой стан для прокатки листов сечением 0,1x610 мм, оборудованный системой автоматического регулирования толщины, установлен на заводе фирмы Lankashire and Corby Manufacturing в Великобритании.
Рис. 17.19. Стан типа МК? для прокатки листа и ленты:
I— моталка; 2— подшипниковая опора; 3— подпорный валок; 4 — опорный валок; 5— рабочий валок; 6— полоса
В полной мере идеи ПВ-процесса реализованы на CBS-стане (рис. 17.20). Полоса при прокатке огибает рабочие валки, как в ПВ-процессе, поэтому создаются мощные резервные силы трения, необходимые для саморегулирования прокатки при колебаниях давления на валки. С помощью ролика 3, диаметр которого в 20 раз меньше диаметра рабочих валков, в полосе создаются значительные пластические деформации изгиба, которые способствуют выравниванию полосы в продольном и поперечном направлении.
При прокатке тонких листов в последних клетях непрерывного стана или на дрессировочном стане реализуется сверхнизкий очаг деформации. Такие очаги имеют место при прокатке на предварительно поджатых валках при высокой доле упругих деформаций на поверхности контакта. Пластическая зона в очаге деформации подпирается мощными упругими зонами с очень высокими сжимающими напряжениями. В результате давления в пластической зоне резко возрастают. Но сила прокатки перестает реагировать на возмущающие факторы прокатки, она практически всегда постоянна и не зависит от колебаний обжатия. Если исходная полоса имела продольную разнотол- щинность, го разность обжатий по длине не будет влиять на силу прокатки. При прокатке с постоянным усилием полоса по длине будет выравниваться.
Рис. 17.20. Стан СВ8 для прокатки высокоточных планшетных листов: 1 — моталка; 2— опорный валок; 3— ролик; 4— рабочие валки;
5— полоса
Чем “мягче” валок и больше его диаметр, тем более развиты упругие зоны на поверхности контакта, тем больше эффект выравнивания. Эти выводы широко используются при прокатке тонких полос и при дрессировке. На некоторых дрессировочных станах стали устанавливать валки повышенного диаметра со сравнительно невысокой поверхностной твердостью (но, конечно, достаточной, чтобы избежать продавливания валков).
Наиболее распространенным способом прокатки высокоточных полос с наименьшей продольной и поперечной раз- нотолщинностью остается прокатка в многовалковых, особенно 20-валковых, станах. Эти станы имеют малый диаметр рабочих валков, высокую жесткость клети, работают с высокими натяжениями, что позволяет прокатывать с большими обжатиями за проход и малыми допусками на толщину и разнотолщинность полосы.
