способ прокатки длинномерных полос в клети кварто и прокатная клеть кварто для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ прокатки длинномерных полос в клети кварто, включающий обжатие металла между валками при скрещенных попарно рабочих и опорных валках с образованием между ними угла перекоса и осевое перемещение рабочих валков навстречу друг другу при обжатии металла при постоянном угле скрещивания между опорными валками, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности дробления исходной литой структуры, выравнивания износа по длине бочек рабочих валков и расширения возможностей чередования ширин прокатываемых полос, циклически изменяют угол перекоса рабочих валков относительно опорных, при этом период цикла поддерживают пропорциональным продолжительности перемещения рабочих валков в осевом направлении, а амплитуду цикла устанавливают на порядок меньше угла скрещивания опорных валков.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что угол перекоса рабочих валков относительно опорных изменяют знакопеременно, при этом полупериод цикла поддерживают пропорциональным продолжительности перемещения рабочих валков в осевом направлении.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что знакопеременный цикл изменения угла перекоса рабочих валков относительно опорных поддерживают симметричным.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что цикл изменения угла перекоса рабочих валков относительно опорных осуществляют от нулевого положения, при этом уменьшают угол скрещивания рабочих валков в сравнении с углом скрещивания опорных валков и период цикла поддерживают пропорциональным части продолжительности перемещения рабочих валков в осевом направлении из одного в другое крайнее положение.

5. Прокатная клеть кварто, содержащая левую и правую станины, рабочие и опорные валки, устройства их перекоса и нажимное устройство, отличающаяся тем, что, с целью повышения работоспособности нажимного устройства, в окне станины ось нажимного устройства и оппозитно ему расположенная ось опоры смещены в разные стороны от вертикальной оси станины, при этом указанное смещение противоположно по направлению для левой и правой станин.

6. Клеть по п. 5, отличающаяся тем, что рабочие и опорные валки имеют одинаковый диаметр.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству полосового и сортового проката в черной и цветной металлургии.

Увеличение массы прокатываемых заготовок стало основным направлением развития прокатного производства. Качественно новым скачком в этом направлении явился переход на бесконечную холодную прокатку полосового металла. Раскат в обоих этих случаях становится настолько длинномерным, что использование высокоэффективного способа воздействия на поперечный профиль полосы, на выравнивание износа по длине бочек рабочих валков и на осуществление обжатия металла независимо от чередования ширины полос путем прокатки в скрещенных рабочих валках с их перемещением в осевом направлении в процессе обжатия металла становится весьма проблематичным.

Разливка метала на МНЛЗ плавка на плавку составила основу современного производства непрерывнолитых заготовок. Разрушение литой структуры металла на выходе из МНЛЗ (перед поперечной резкой металла на мерные заготовки) путем прокатки становится одним из направлений развития производства непрерывнолитого металла, особенно тонких слябов. Заготовка в этом случае также является длинномерной, что существенно затрудняет применение высокоэффективного способа разрушения литой структуры путем прокатки в скрещенных рабочих валках с их перемещением в осевом направлении в процессе обжатия металла.

Во всех случаях применения попарного скрещивания рабочих валков в качестве средства совершенствования процесса прокатки возникает проблема сочленения нажимного механизма и подушек опорных валков, асимметричное расположение направления усилия прокатки относительно оси нажимного устройства, что заставляет использовать меньшие углы скрещивания валков и соответственно снижает возможности этого способа прокатки.

Известен способ прокатки на стане кварто, включающий обжатие заготовки в скрещенных рабочих валках при перекосе в сторону соответственно контактирующих с ними, опорных валков, а также осевое перемещение рабочих валков (см. например заявку Японии N 63-16201, кл. В 21 В 1/22, 1988).

Основной недостаток способа состоит в том, что при реализуемом в этом способе равенстве углов скрещивания рабочих и опорных валков исключено осевое перемещение рабочих валков в процессе обжатия заготовки.

Известен способ прокатки на стане кварто, включающий обжатие металла при скрещенных попарно рабочих и опорных валках с образованием между ними угла перекоса и осевое перемещение рабочих валков навстречу друг другу при обжатии металла (см. например заявку N 4866622/02 от 17.09.90, кл. В 21 В 1/06, 1/26).

Основной недостаток известного способа состоит в том, что при его реализации осевое перемещение каждого из рабочих валков в процессе обжатия заготовки возможно только в одном направлении. Как результат этого, при обжатии длинномерных заготовок вместо предпочтительного свободного осевого перемещения рабочих валков реализуют управляемое, с приложением дополнительных осевых нагрузок, осевое перемещение рабочих валков с использованием соответствующих механизмов и систем управления. Приложение дополнительных осевых нагрузок к рабочим валкам вынуждает применять осевое перемещение валков (при обжатии металла) только в одном направлении, тем самым снижает эффект выравнивания износа по длине бочки валков и тем самым уменьшает возможности независимого чередования ширины при прокатке длинномерных заготовок, ограничивает возможности дробления непрерывнолитой структуры после МНЛЗ перед поперечной резкой металла на мерные длины. Ко всему прочему, управляемое осевое перемещение рабочих валков требует достаточно сложной системы управления, к тому же в течение времени стопорения рабочих валков от осевого перемещения в этом случае происходит резкий рост осевых нагрузок в подшипниковых узлах, что снижает их работоспособность.

Таким образом, в известном способе прокатки при его реализации применительно к обжатию длинномерных заготовок практически исключено свободное осевое перемещение рабочих валков навстречу друг другу, в то же время именно такое осевое перемещение рабочих валков в процессе обжатия металла расширяет возможности по дроблению исходной литой структуры, выравниванию износа по длине бочек рабочий валков и осуществлению обжатия металла независимо от ширины полос.

Целью предлагаемого способа прокатки на стане кварто является расширение возможностей при прокатке длинномерных заготовок по дроблению исходной литой структуры, выравнивании износа по длине бочек рабочих валков и осуществлении обжатия металла независимо от чередования ширины.

Поставленная цель достигается тем, что в способе прокатки на стане кварто, включающем обжатие металла при скрещенных попарно рабочих и опорных валках с образованием между ними угла перекоса и осевое перемещение рабочих валков навстречу друг другу при обжатии металла, согласно предложению циклически изменяют угол перекоса рабочих валков относительно опорных, угол скрещивания которых сохраняют неизменным, при этом период цикла пропорционален продолжительности перемещения рабочего валка в осевом направлении, а амплитуда цикла многократно меньше угла скрещивания опорных валков. Кроме того, осуществляют знакопеременный цикл изменения угла перекоса рабочих валков относительно опорных, при этом полупериод цикла пропорционален продолжительности перемещения рабочих валков в осевом направлении из одного в другое крайнее положение. К тому же, осуществляют знакопеременный симметричный цикл изменения угла перекоса рабочих валков относительно опорных. Кроме этого, осуществляют отнулевой цикл изменения угла перекоса рабочих валков относительно опорных, при этом уменьшают угол скрещивания рабочих валков в сравнении с углом скрещивания опорных валков и период цикла пропорционален части продолжительности перемещения рабочих валков в осевом направлении из одного в другое крайнее положение. В прокатной клети для осуществления способа, содержащей левую и правую станины, рабочие и опорные валки, устройства их перекоса и наружное устройство, согласно предложению в окне станины ось нажимного устройства и оппозитно ей расположенная ось опоры смещены в разные стороны от вертикальной оси станины, при этом указанное смещение противоположно по направлению для левой и правой станин. При этом рабочие и опорные валки имеют одинаковый диаметр.

Из патентной и технической литературы не известно аналогичного циклического изменения угла взаимного расположения рабочих и опорных валков в процессе обжатия металла, что позволяет считать предложение, отвечающим критерию "новизна". Существенные отличия основных признаков предложения от известных способов прокатки на стане кварто и от прототипа состоят в циклических изменениях угла перекоса рабочих валков относительно опорных, реализация которых позволяет создать челночное (или прерывистое) перемещение рабочих валков в осевом направлении навстречу друг другу в процессе обжатия металла, что позволяет считать предложение, отвечающим критерию "существенные отличия". Соответствие критерию "положительный эффект" проявляется при прокатке длинномерных заготовок в расширении возможностей по дроблению литой структуры при обжатии непрерывнолитого металла и по выравниванию износа по длине бочек рабочих валков, а также осуществления обжатия металла независимо от чередования ширины.

Расширение указанных возможностей при реализации настоящего способа применительно к прокатке длинномерных заготовок обеспечивают благодаря:

свободному, без приложения дополнительных осевых нагрузок и каких-либо ограничений перемещению рабочих валков в осевом направлении навстречу друг другу и придания этому перемещению челночного характера;

многократному превышению величины угла скрещивания опорных валков значений амплитуд изменения угла перекоса рабочих валков относительно опорных, тем самым сохранению известных достоинств обжатия металла в скрещенных рабочих валках;

существенному снижению осевых нагрузок в подшипниковых опорах валков и более благоприятному приложению нагрузок в нажимном устройстве клети.

На фиг.1 показан общий вид взаимного расположения рабочих и опорных валков стана кварто в начале (конце пунктиром) цикла изменения угла перекоса рабочих валков относительно опорных при реализации способа; на фиг.2 то же в середине цикла, что то же в начале следующего полупериода цикла; на фиг.3 - взаимное расположение осей рабочих и опорных валков, соответствующее фиг.1; на фиг. 4 то же, соответствующее фиг.2; на фиг.5 знакопеременный цикл изменения угла перекоса на примере верхнего рабочего валка относительно опорного; на фиг. 6 отнулевой цикл изменения угла перекоса на примере верхнего рабочего валка относительно опорного; на фиг.7 и 8 вид на прокатную плеть с разных сторон: со стороны перевалки и со стороны привода.

Полоса 1 с продольной осью 2 (направление прокатка) обжимается приводимыми верхним 3 и нижним 4 рабочими валками (фиг.1 и 2), направление вращения которых 5 и 6 соответственно. Продольная ось верхнего рабочего валка 7, нижнего 8. Верхний опорный валок 9, нижний опорный валок 10 имеют продольные оси 11 и 12 соответственно. Применительно к обжатию непрерывнолитой заготовки рабочие и опорные валки имеют одинаковый диаметр. Рабочие валки 3 и 4 имеют длину бочки больше длины бочки опорных валков 9 и 10 на величину осевого перемещения рабочих валков. Реализуют свободное перемещение рабочих валков в осевом направлении навстречу друг другу под действием совокупности осевых нагрузок, возникающих в контакте каждого рабочего валка с заготовкой и с контактирующим с ним опорным валком.

В процессе обжатия полосы верхний рабочий валок 3 может и перемещаться в осевом направлении под действием осевых нагрузок: в направлении 13 из-за контакта с полосой 1 и в направлении 14 из-за контакта с опорным валком 9. Аналогично нижний рабочий валок 4 может перемещаться в направлении 15 из-за контакта с полосой 1 и в направлении 16 из-за контакта с опорным валком 10. Направления перемещений 13-16 зависят от угла расположения рабочих валков относительно полосы и от взаимного расположения (угла перекоса) рабочих и опорных в валков, а также от соотношения осевых нагрузок, возникающих в контактах каждого рабочего валка с полосой и с опорным валком.

Как результат отмеченного, в процессе обжатия полосы торец верхнего рабочего валка 3 постепенно перемещается в осевом направлении, занимая крайние положения 17 и 18. Аналогично для нижнего рабочего валка 4 положения 19 и 20.

При этом торцы 21 и 22 опорных валков 9 и 10 в осевом направлении не перемещаются.

Опорные валки 9 и 10 скрещены в горизонтальной плоскости с образованием угла взаимного перекоса 2 между их осями 11 и 12 (фиг.3 и 4), который при реализации способа сохраняется неизменным. Более того, при применении настоящего способа для разрушения литой структуры заготовки непосредственно после МНЛЗ угол скрещивания опорных валков сохраняют неизменным при производстве заготовки различного типоразмера.

Рабочие валки 3 и 4 скрещены в горизонтальной плоскости с образованием угла взаимного перекоса 2_i между их осями 7 и 8 (фиг.3 и 4), который циклически изменяют так, что Каждый рабочий валок перекошен в ту же сторону, что и контактирующий с ним опорный валок.

Скрещивание рабочих валков на угол 2_i и опорных валков на угол 2 выполнено строго симметрично относительно вертикальной плоскости 23, перпендикулярной направлению прокатки 2.

При циклическом изменении угла скрещивания рабочих валков на углы 2₁ и 2₂ (фиг.3, 4 и 6) и неизменном угле скрещивания опорных валков 2 разность 2-2_i может быть положительной (фиг.3 и 5), отрицательной (фиг.4 и 5) и равной нулю (фиг.6). При этом абсолютное значение этой разности , являющейся амплитудой цикла, может быть разным при реализации знакопеременного цикла и одинаковым при реализации знакопеременного симметричного цикла.

В любом случае реализации настоящего способа амплитуда циклического изменения угла перекоса рабочих валков относительно опорных многократно меньше угла скрещивания опорных валков и последнее обусловлено необходимостью поддержания поперечной разнотолщинности раската в соответствии с технологическими требованиями, а также сохранения направления сдвиговых поперечных деформаций заготовки.

Период цикла изменения угла скрещивания рабочих валков 2 может быть равен продолжительности перемещения рабочего валка в осевом направлении: из положения 17 в положение 18 (₁₇_ ₁₈) и обратно (₁₈_ ₁₇) для верхнего рабочего валка 3 (фиг. 5) и из положения 19 в положение 20 и обратно для нижнего рабочего валка 4. При этом из-за непрерывно изменяющихся условий контакта полосы с рабочими валками и последних с контактирующими с ними опорными валками продолжительность полуциклов, например для верхнего валка (₁₇_ ₁₈) и (₁₈_ ₁₇) может быть не одинаковой, более того, полупериоды (₁₇_ ₁₈) и (₁₈_ ₁₇), т.е. продолжительность перемещения этого рабочего валка в осевом направлении из положения 17 (на примере верхнего рабочего валка) в положение 18 и обратно из положения 18 в положение 17, может быть разной, т. е. ₁₇_ ₁₈₁₈_₁₇. Но в любом случае при подходе (в процессе осевого перемещения) одного из рабочих валков в крайнее положение 17 и 18 для верхнего валка и 19 и 20 для нижнего валка, угол скрещивания рабочих валков 2_i изменяют. Таким образом, период цикла изменения угла перекоса рабочих валков относительно опорных валков теоретически может быть равен продолжительности перемещения рабочего валка из одного крайнего положения в другое (полупериод цикла) и обратно. Но из-за фактически складывающихся условий контакта рабочих валков с полосой и с опорными валками и из-за взаимосвязанного влияния этих условий контакта одновременно для нижнего и верхнего рабочего валков период цикла фактически является неопределенным, но всегда пропорционален продолжительности перемещения рабочих валков в осевом направлении. Некоторая неопределенность периода (и полупериодов) цикла не имеет при этом принципиального значения.

Период цикла изменения угла скрещивания рабочих валков 2 может быть прямо пропорционален продолжительности перемещения рабочего валка в осевом направлении из положения 17 в положение 18 (на примере верхнего рабочего валка) и равен лишь части этого времени (фиг.6 отнулевой цикл). В этом случае из положения 18 в положение 17 рабочий валок возвращается в период пауз с помощью специальных механизмов (например гидроцилиндров). Величину части времени осевого перемещения рабочего валка в осевом направлении из одного крайнего положения 17 в другое 18 предварительно назначают, исходя, к примеру, из необходимости некоторого превышения продолжительности осевого перемещения рабочего валка из одного крайнего положения в другое над машинным временем прокатки длинномерной заготовки.

Прокатная клеть стана кварто для осуществления настоящего способа содержит "левую" 24 (фиг.7) и "правую" 25 (фиг.8) станины, в окнах которых размещены подушки 26 верхнего опорного валка 9 и подушки 27 нижнего опорного валка 10, а также подушки 28 верхнего рабочего валка 3 и подушки 29 нижнего рабочего валка 4. Вертикальная ось станин является вертикальной плоскостью 23 (на фиг. 1 4), относительно которой в горизонтальной плоскости скрещены рабочие и опорные валки. В станинах размещены нажимные устройства 30 (например гидравлические, электромеханические), которые контактируют с подушками опорных валков. Оппозитно нажимному устройству в станинах размещены опоры 31 для другой пары подушек опорных валков. Ось 32 нажимного устройства и ось 33 оппозитно ему расположенной опоры смещены на величину в разные стороны от вертикальной оси 23, при этом указанное смещение противоположно по направлению для правой и левой станин. Тем самым представляется возможным реализовывать значительные углы скрещивания опорных валков, что необходимо для лучшего разрушения литой структуры, при совпадении направления усилия с осью нажимного устройства. Составной частью прокатной клети являются устройства для скрещивания рабочих валков и циклического изменения угла их скрещивания, которые являются известными и здесь не рассматриваются. Прокатная клеть кварто для осуществления настоящего способа при деформации длинномерной непрерывнолитой заготовки может иметь рабочие и опорные валки одинакового диаметра.

Способ прокатки на стане кварто осуществляют следующим образом.

Длинномерную заготовку 1 обжимают в некалиброванных рабочих валках 3 и 4, прокатывая в направлении 2. Опорные валки 9 и 10 скрещены в горизонтальной плоскости на угол 2 относительно вертикальной плоскости 23 и в процессе обжатия заготовки этот угол сохраняют неизменным. Перед обжатием заготовки рабочие валки 3 и 4 скрещивают в горизонтальной плоскости на угол 2₁ относительно вертикальной плоскости 23. При этом рабочие валки скрещивают в горизонтальной плоскости таким образом, что рабочий валок и контактирующий с ним опорный валок поворачивают от плоскости 23 в одну и ту же сторону (фиг.3 и 4), т.е. попарно. Перед началом обжатия заготовки рабочие валки устанавливают с углом скрещивания 2₁<2 (фиг.1 и 3) и торцы рабочих валков и контактирующих с ними опорных валков располагают примерно совпадающими (17 с 21 и 19 с 22). Приводными являются рабочие валки: верхний рабочий валок 3 вращают в направлении 5, нижний рабочий валок 4 в направлении 6. В процессе обжатия заготовка 1 перемещается в направлении 2 (на "наблюдателя" на фиг.1 и 2, по направлению V прокатки на фиг.3 и 4).

Из-за перекоса рабочих валков относительно направления движения полосы в их контакте (в очаге деформации) возникают поперечные относительно полосы силы (осевые для рабочих валков), имеющие противоположное направление для верхнего 3 и нижнего 4 рабочих валков. Под действием этих сил верхний рабочий валок 3 будет стремиться перемещаться в осевом направлении 13, нижний рабочий валок 4 в направлении 15.

Из-за перекоса рабочих валков с контактирующими с ними опорными валками 2_i2 возникают осевые силы. Благодаря соотношению 2₁<2 и скрещиванию рабочих валков в ту же сторону, что и контактирующих с каждым из них опорным валком, верхний рабочий валок 3 будет стремиться перемещаться в осевом направлении 14, нижний рабочий валок 4 в направлении 16, причем эти направления при 2₁<2 совпадают с направлениями осевого перемещения этих же валков от действия на них полосы, т.е. направление 14 совпадает с 13, а 15 с 16.

Как результат описанного действия на рабочие валки осевых сил верхний и нижний рабочие валки начинают перемещаться в осевом направлении навстречу друг другу, так что (на фиг.1 и 3) торцевое сечение верхнего рабочего валка 3 постепенно переместится из крайнего положения 17 в крайнее положение 18, а торцевое сечение нижнего рабочего валка 4 постепенно переместится из крайнего положения 19 в крайнее положение 20.

В этих крайних положениях (18 для верхнего и 20 для нижнего рабочих валков) угол скрещивания рабочих валков изменяют и устанавливают его большим угла скрещивания опорных валков: 2₂>2 (фиг.2 и 4). При таком взаимном расположении каждого рабочего и контактирующего с ним опорного валков на каждый рабочий валок в его контакте с опорным валком действуют уже осевые силы, противоположно направленные действию осевых сил в контакте полоса - рабочие валки, которые (в контакте полоса рабочий валок) при этом сохраняют свое направление. Таким образом, направления возможного осевого перемещения 13 и 14 для верхнего рабочего валка 3, 15 и 16 для нижнего рабочего валка 4 действия сил становятся противоположными. Однако известно, что в контакте рабочих валков с опорными на рабочие валки действуют осевые силы, существенно превышающие осевые силы, действующие в очаге деформации. Как результат описанного действия осевых сил верхний рабочий валок 3 начинает перемещаться в осевом направлении 14 (фиг.2 и 4), нижний рабочий валок в осевом направлении 16 (фиг. 2 и 4), т.е. в обратных направлениях в сравнении со случаем 2₁<2. Рабочие валки перемещаются навстречу друг другу так, что торцевое сечение для верхнего рабочего валка 3 постепенно переместится из крайнего положения 18 на фиг.2 и 4 в исходное крайнее положение 17, для нижнего рабочего валка 4 из крайнего положения 20 в исходное крайнее положение 19.

На этом цикл перемещений в осевом направлении верхнего и нижнего рабочих валков заканчивается и начинают новый цикл (фиг.5).

При обжатии длинномерной плоской заготовки и достижений при этом цели регулирования поперечного профиля полосы амплитуды цикла изменения угла перекоса рабочих валков относительно опорных для полуциклов с 2₁<2 и 2₂>2, строго говоря не являются величиной одинаковой, т.к. изменения угла 2_i скрещивания рабочих валков с их перекосами относительно опорных влияют на поперечную разнотолщинность полосы. В этом случае осуществляют знакопеременный цикл изменения угла перекоса рабочих валков относительно опорных, т.е. цикл с амплитудами -₁₂-.

При обжатии длинномерной непрерывнолитой заготовки и достижении при этом цели разрушения литой структуры реализуют одинаковые амплитуды цикла изменения угла перекоса рабочих валков относительно опорных для полуциклов с 2₁<2 и 2₂>2.. В этом случае осуществляют знакопеременный симметричный цикл изменения угла перекоса рабочих валков относительно опорных, т.е. с амплитудами -₁=₂-..

Во всех случаях обжатия заготовки полупериоды цикла изменения угла перекоса верхнего рабочего валка 3(₁₇_ ₁₈ и ₁₈_ ₁₇ (на фиг.5), строго говоря, могут быть разными и обусловлено это реально складывающимися условиями контакта (трения) этого валка с заготовкой 1 и с контактирующим с ним опорным валком 9. Аналогичное положение присуще нижнему рабочему валку: ₁₉ _ ₂₀ может быть не равно ₂₀ _ _19/ (на фиг.1 и 2). Более того, из-за реально складывающихся условий контакта рабочих валков 3 и 4 с заготовкой 1 и с контактирующими с ними соответственно опорными валками 9 и 10 полупериоды ₁₇_ ₁₈ и ₁₉_ ₂₀, ₁₈_ ₁₇ и ₂₀_ ₁₉ могут также несколько отличаться друг от друга. Учитывают это и в качестве сигнала для изменения угла перекоса одновременно обоих рабочих валков относительно опорных используют факт достижения торцевым сечением одного из рабочих валков (каким неважно) соответствующего крайнего положения: 17 и 18 для верхнего рабочего валка, 19 и 20 для нижнего рабочего валка. Следовательно в качестве сигнала для изменения угла перекоса одновременно обоих рабочих валков при их движении в осевом направлении служит факт достижения торцевым сечением одного из рабочих валков соответствующего крайнего положения, а при движении в обратном осевом направлении факт достижения торцевым сечением другого или этого же рабочего валка соответствующего крайнего положения.

Таким образом, при реализации настоящего способа прокатки полупериод цикла изменения угла перекоса рабочих валков относительно опорных теоретически равен, а практически прямо пропорционален продолжительности перемещения рабочего валка в осевом направлении из одного в другое крайнее положение.

При обжатии длинномерной заготовки может оказаться нежелательной реализация перекоса рабочих валков относительно опорных с углом 2₂>2, т.к. встречное естественному (имеющему место при 2₁<2) осевое перемещение рабочих валков может негативно влиять на качество поверхности раската. В этом случае осуществляют отнулевой (от угла скрещивания опорных валков 2) цикл изменения угла перекоса рабочих валков относительно опорных, при котором циклически уменьшают угол скрещивания рабочих валков в сравнении с углом скрещивания опорных валков, при этом длительность указанного уменьшения равна части продолжительности перемещения рабочего валка в осевом направлении из одного крайнего положения в другое (фиг.6), а в течение остального времени обжатие заготовки осуществляют при 2=2. Таким образом, продолжительность осевого перемещения, например верхнего рабочего валка из одного крайнего положения (17 на фиг.6) в другое крайнее положение (18 н фиг.6), разбивают на n частей, строго говоря не обязательно одинаковых, и периодически из исходного состояния, когда 2=2, уменьшают угол скрещивания рабочих валков так, что 2<2 и после некоторого перемещения рабочих валков в осевом направлении навстречу друг другу вновь восстанавливают исходное расположение рабочих и опорных валков 2=2.

Прокатная клеть на фиг.7 и 8 наиболее эффективно обеспечивает выполнение всех операций, необходимых и достаточных для реализации настоящего способа. Основной особенностью клети является неизменное в процессе обжатия заготовки расположение опорных валков клети кварто в скрещенном на угол 2 положении, так что подушки 26 верхнего опорного валка 9 расположены строго по оси 32 нажимного устройства 30, а подушки 27 нижнего опорного валка 10 расположены строго по оси 33 опоры 31. Для этого в окне станины ось 32 нажимного устройства 30 и оппозитно ему расположенная ось 33 опоры 31 смещены на величину d в разные стороны от вертикальной оси 23 станин 24 и 25, при этом указанное смещение противоположно по направлению для станин 24 и 25. Такое взаимное расположение подушек опорных валков и опор, воспринимающих усилие прокатки, существенно облегчает условия работы нажимного устройства благодаря соосной передаче усилия прокатки на опоры (в том числе на нажимное устройство), что особенно важно при разрушении литой структуры, когда необходимо применение больших углов скрещивания валков.

При использовании настоящего способа для лучшего разрушения литой структуры непосредственно после МНЛЗ применение прокатной клети кварто обусловлено необходимостью создания противоположно направленных осевых нагрузок (14 и 16 на фиг.2 и 4), а не потребностью повышенной жесткости валкового угла. Поэтому в этом случае применяют прокатную клеть с одинаковым диаметром рабочих и опорных валков.

Таким образом, реализация настоящего способа позволяет существенно расширить возможности использования процесса обжатия в скрещенных рабочих валках при прокатке длинномерных заготовок. Расширение возможности обеспечивают за счет придания рабочим валкам свободного челночного осевого перемещения навстречу друг другу и, таким образом, равномерного износа бочек рабочих валков независимо от длины прокатываемых штук. Расширение возможностей обеспечивают также благодаря снижению осевых нагрузок в подшипниковых узлах (результат свободного осевого перемещения рабочих валков), а также улучшению условий работы нажимного устройства.

Пример 1. На МНЛЗ со скоростью 3 м/мин отливают слябы толщиной 70 мм и шириной 1500 м. Разливку осуществляют плавка на плавку. На выходе из МНЛЗ установлены две клети кварто, типа представленной на фиг.7 и 8, но с одинаковым диаметром рабочих и опорных валков равным 900 мм. Длина бочки опорных валков равна 2000 мм, рабочих 2300 мм. Опорные валки первой по ходу движения металла клети скрещены в горизонтальной плоскости на угол 2 1^o10" и этот угол в процессе отливки сохраняют неизменным. Рабочие валки в этой клети перед началом процесса отливки скрещивают с углом 2₁ 60" и устанавливают в осевом направлении так, чтобы торцы бочек этих валков занимали крайние положения (17 и 19, как показано на фиг.1), допускающие перемещение рабочих валков в осевом направлении навстречу друг другу в другие крайние положения (18 и 20, как показано на фиг.1) с перемещением 300 мм. Конструктивное исполнение прокатной клети предусматривает свободное (без приложения дополнительных нагрузок) перемещение рабочих валков в осевом направлении. В прокатной клети осуществляют деформацию металла с усилием 10 МН и получением толщины на выходе из клети 60 мм.

В процессе обжатия благодаря скрещиванию рабочих валков и их перемещению в осевом направлении наряду с продольной деформацией осуществляют поперечную деформацию металла, чем дополнительно разрушают литую структуру. В процессе обжатия металла рабочие валки начинают перемещаться в осевом направлении навстречу друг другу со скоростью, примерно равной 0,003 м/мин, так что через 100 минут одно из торцевых сечений рабочих валков (17 или 19 на фиг.1) придет в свое другое крайнее положение (18 или 20 на фиг.2) соответственно. Как только это произойдет, угол скрещивания рабочих валков изменяют, делая его равным 2₂ 1^o20". Тем самым начинают перемещать рабочие валки навстречу друг другу уже в обратном направлении. Можно уверенно полагать, что продолжительность перемещения рабочих валков в осевом обратном направлении будет меньше 100 минут, но, строго говоря, это при реализации способа не имеет принципиального значения. Важно, что как только одно из торцевых сечений рабочих валков вернется в исходное положение (17 или 19 на фиг.1), угол скрещивания рабочих валков вновь изменяют на значение 2₁ 60". И так далее, циклически изменяют угол перекоса рабочих валков относительно опорных, угол скрещивания которых сохраняют неизменным. Так как в данном случае не имеет принципиального значения несущественное изменение поперечного профиля заготовки, реализуют знакопеременный симметричный цикл изменения угла перекоса рабочих валков относительно опорных с амплитудой -₁=₂- 5", которая многократно меньше угла скрещивания опорных валков. Полупериод цикла примерно равен продолжительности перемещения рабочего валка в осевом направлении из одного крайнего положения в другое 100 минут, но более строго, полупериод цикла пропорционален указанной продолжительности этого перемещения. Существенно также, что так как угол скрещивания опорных валков сохраняют неизменным и его значение многократно превышает варьирование (амплитуду) угла скрещивания рабочих валков, направление поперечной деформации металла в этой клети остается неизменным.

Рабочие валки совершают в процессе обжатия заготовки челночные (циклические) перемещения в осевом направлении навстречу друг другу максимально на 300 мм, чем снижается износ их бочки. Подачу сигнала на изменение направления осевого перемещения рабочих валков, при этом существенно упрощают и сводят к фиксированию факта прихода торцевого сечения одного из рабочих валков (какого неважно) в соответствующее крайнее положение. Само же перемещение рабочих валков в осевом направлении является свободным, т.е. к валкам не прикладывают других каких-либо осевых усилий, кроме осевых нагрузок в контакте рабочий валок заготовка и рабочий валок опорный валок.

Во второй прокатной клети осуществляют аналогичные операции циклического изменения угла перекоса рабочих валков относительно опорных, применяют, например, те же значения амплитуды цикла, т.е. 5 минут, но угол скрещивания опорных валков в сравнении с первой клетью, во-первых, уменьшают пропорционально уменьшению толщины заготовки, поступающей из первой клети, во-вторых, изменяют на противоположный.

Пример 2. В первой чистовой клети широкополосового стана (ШПС) горячей прокатки осуществляют обжатие подката шириной 1500 мм с усилием 15 МН. Диаметр опорных валков 2000 мм, длина бочки рабочих валков 2300 мм. Скорость прокатки 1,0 м/с. Подкат имеет протяженность 110 м.

В этой клети имеет место повышенный износ бочки рабочих валков, поэтому основное внимание удаляют снижению износа валков и расширению на этой основе прокатки полос независимо от чередования их ширины. Перед началом обжатия опорные валки скрещивают в горизонтальной плоскости с углом 2= 60", (благодаря этому поперечную разнотолщинность раската, выходящего из этой клети, снижают с 0,07 мм (при отсутствии скрещивания рабочих валков) до 0,015 мм при попарном скрещивании рабочих и опорных валков, т.е. при 2=2 60"), рабочие валки скрещивают с углом 2₁ 50" и выставляют в осевом направлении.

Учитывают, что при скрещивании рабочих валков с углом 2₁ 50" поперечная разнотолщинность раската возрастает на 0,016 мм. Такое же изменение поперечной разнотолщинности, но в сторону ее уменьшения, имеет место при скрещивании рабочих валков с углом 2₂ 68". Поэтому за основу циклического изменения угла перекоса рабочих валков относительно опорных принимают знакопеременный цикл с амплитудами -₁=5 и ₂- 4", которые по значению многократно меньше величины угла скрещивания опорных валков.

Перед началом прокатки рабочие валки выставляют в осевом направлении в крайние исходные положения (17 и 19 как показано на фиг.1), так чтобы они в процессе обжатия металла имели возможность перемещения в осевом направлении навстречу друг другу.

В процессе обжатия металла рабочие валки начинают перемещаться в осевом направлении навстречу друг другу со скоростью, примерно равной 0,0015 м/с, так что через приблизительно 200 с одно из торцевых сечений рабочих валков (17 или 19 на фиг.1) придет в свое другое крайнее положение (18 или 20 на фиг. 2 соответственно). Длительность прокатки полосы в этой клети составляет 110 с. Поэтому после прокатки одной штуки металла положение рабочих и опорных валков не меняют и осуществляют процесс прокатки другой штуки металла. Во время паузы из-за контакта рабочих и опорных валков произойдет дальнейшее осевое перемещение рабочих валков, поэтому до окончания прокатки второй штуки один из рабочих валков может прийти в свое крайнее положение (18 или 20 на фиг.2) и это зависит от продолжительности паузы. В это время независимо от наличия металла в валках осуществляют изменение угла перекоса рабочих валков относительно опорных: устанавливают угол скрещивания рабочих валков 2₂= 68". В результате, рабочие валки начинают осевое перемещение в обратном направлении навстречу друг другу со скоростью, примерно равной 0,001 м/с, так что через приблизительно 300 с одно из торцевых сечений рабочих валков придет в свое крайнее положение (17 или 19 исходное, на фиг.1). На этом цикл изменения угла перекоса рабочих валков относительно опорных заканчивают.

И так далее циклически изменяют угол перекоса рабочих валков относительно опорных, угол скрещивания которых в процессе прокатки этой серии заготовок сохраняют неизменным. Реализуют знакопеременный цикл с полупериодом, пропорциональным продолжительности перемещения рабочих валков в осевом направлении из одного в другое крайнее положение, и амплитудами, многократно меньшими угла скрещивания опорных валков. Рабочие валки при этом совершают челночные перемещения в осевом направлении навстречу друг другу на величину максимум 600 мм, происходит равномерный износ бочки рабочих валков, что расширяет возможности прокатки полос независимо от чередования ширины. Так же как и в примере 1 осевое перемещение рабочих валков является свободным, т. е. к ним не прикладывается других каких-либо осевых усилий кроме осевых нагрузок в контакте рабочий валок полоса и рабочий валок опорный валок.

Пример 3. В предпоследней чистовой клети ШПС 2000 горячей прокатки осуществляют обжатие раската шириной 1500 мм с усилием 15 МН. Диаметр рабочих валков 800 мм, диаметр опорных валков 1600 мм, длина бочки опорных валков 2000 мм, длина бочки рабочих валков 2300 мм. Скорость прокатки 9 м/с. Раскат имеет длину 1760 м.

В этой клети по существу заканчивается формирование поперечного профиля полосы и начинается образование ее формы. Поэтому важно обеспечить равномерный износ рабочих валков по их бочке, создать условия для прокатки полос независимо от чередования их ширины.

Перед началом обжатия опорные валки скрещивают в горизонтальной плоскости с углом 2= 40". Угол скрещивания рабочих валков в процессе обжатия циклически изменяют. В связи с значительной длиной раската за основу принимают отнулевой цикл изменения угла перекоса рабочих валков относительно опорных. Исходят из того, что продолжительность обжатия раската равна 195 с и принимают время перемещения рабочих валков в осевом направлении из одного крайнего положения (17 и 19 на фиг.1) в другое крайнее положение (18 и 20 на фиг. 1) больше указанной продолжительности обжатия раската, например на 5 с. Учитывают, что при угле скрещивания попарно опорных и рабочих валков 2=2 на угол 40" поперечная разнотолщинность составляет 0,054 мм и нежелательно значительное ее колебание. Исходят из отмеченного и назначают амплитуду изменения угла перекоса рабочих валков относительно рабочих b-₁ 2,5", что равнозначно периодическому значению угла скрещивания рабочих валков 2₁= 35" и скорости перемещения рабочих валков в осевом направлении, примерно равной 0,00675 м/с.

Учитывают отмеченное и в процессе обжатия раската циклически (периодически) с периодом 25 с устанавливают угол скрещивания рабочих валков 2₁ 35" и поддерживают его значение на этом уровне в течение 6 с, после чего в течение 19 с значение угла скрещивания рабочих валков устанавливают равным углу скрещивания опорных валков, т.е. 2₁=2 40" фиг.6. В течение 6 с и скорости примерно 0,00675 м/с каждый рабочий валок переместится в осевом направлении на величину, примерно равную 0,0405 м. Таким образом, число циклических изменений угла скрещивания рабочих валков равное 8, отвечает поставленному условию.

Таким образом, в процессе обжатия раската осуществляют циклическое с периодом 25 с изменение угла перекоса рабочих валков относительно опорных с амплитудой 2,5", при этом в течение 6 с рабочие валки скрещивают на угол 35" при угле скрещивания опорных валков 40" и в это время осуществляется осевое перемещение рабочих валков навстречу друг другу в течение 19 с, угол скрещивания рабочих валков равен углу скрещивания опорных валков и в это время рабочие валки в осевом направлении не перемещаются. Реализуют отнулевой цикл изменения угла перекоса рабочих валков относительно опорных, угол скрещивания которых сохраняют неизменным.