Металлургия

Прокатное производство

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Расчет и составление общей схемы калибровки профилей с учетом всего сортамента и типа стана

Схема расчета калибровки профилей — это порядок определения последовательного ряда переходных сечений прокатываемого профиля.

В настоящее время принято осуществлять расчеты по двум схемам: по ходу прокатки (от заготовки до конечного профиля) и против хода прокатки (от конечного профиля к заготовке).

При калибровке простейших профилей (сталь круглая, квадратная, шестигранная и др.) расчет можно вести как по ходу прокатки, так и против него.

Правда, поскольку практически уже известны примерные соотношения размеров последних трех калибров для профилей круглой, квадратной, шестигранной стали и ряда других, то вначале выполняют расчет против хода прокатки, а затем — по ходу прокатки.

Однако для фланцевых и сложных профилей типа двутавровой балки, швеллера, рельсов, угловой стали и др. расчет калибровки осуществляют только против хода прокатки, что обусловлено особенностями конфигурации профиля и деформацией металла в калибре.

В любом случае важно знать размеры исходной заготовки. Тогда может быть найдено и распределение коэффициентов деформации по проходам.

При расчете схемы против хода прокатки можно правильнее оценить распределение коэффициентов деформации по проходам с точки зрения как получения элементов переходных сечений полосы, так и нагрузок на оборудование и двигатели.

При расчете схем против хода прокатки, калибров представляется возможным точнее определить размеры исходной заготовки, что очеЬь важно.

Если же расчет калибровки вести по ходу прокатки, т. е. исходя из характеристик имеющейся заготовки, то очень трудно сразу решить основные вопросы, определяющие нормальный технологический процесс прокатки. Приходится несколько раз выполнять пересчеты, корректировать коэффициенты деформации по проходам. Здесь возможны и противоречия: при известной исходной заготовке не всякое корректирование допустимо и может быть оправдано.

В любых вариантах расчета схем прокатки, калибровки необходимо исходить из условий оптимальности при распределении коэффициентов деформации и использования оборудования.

Основные преимущества расчета схем прокатки, калибровки состоят в том, что оперативнее и точнее определяются параметры каждого калибра, соотношения калибров применяемых систем; часто вообще исключаются повторные расчеты по нахождению размеров переходных сечений.

Расчет любого нового профиля применительно к данному сортаменту стана должен быть увязан с размерами переходных сечений, которые уже имеются при прокатке принятых на стане профилей.

Следует всегда сортамент прокатываемых профиле делить на группы по сходимости применяемых систем вытяжных калибров, размеров профилей между собой и, прежде всего, по сложности этих профилей.

Так, например, схемы прокатки для сталей круглой и квадратной по группам размеров могут различаться только в последних трех калибрах при равнозначных системах вытяжных калибров в средних и черновых клетях. Что же касается фасонных профилей, то здесь надо принимать особые решения, поскольку условия деформации металла и прокатка профиля сложной (фасонной) формы могут быть специфическими, характерными для данного профиля.

В конечном итоге должна быть рассчитана и составлена общая схема прокатки профилей, входящих в сортамент стана, так, чтобы определилось минимальное число заготовок по размерам, минимальное число калибров, систем вытяжных калибров в черновых и средних группах клетей, выдерживалась универсальность калибров и т. д.

Универсальными калибрами называются такие калибры, которые являются общими при прокатке нескольких профилей.

Схема прокатки должна быть оптимальной, соответствующей технологическим условиям содержания минимального парка валков при максимальной универсальности калибров, выполнения минимального числа переходов и перевалок по клетям при смене профиля; стан должен прокатывать высококачественные профили и работать при высоких технико-экономических показателях.

Системы вытяжных калибров. Сортовую сталь, как и другие профили, прокатывают в калибрах разной формы и размеров. Деформация нагретой заготовки начинается обычно в обжимных или вытяжных калибрах, предназначенных для уменьшения площади поперечного сечения исходной заготовки до площади, необходимой перед первым профильным калибром.

Под системами вытяжных калибров понимают повторяющиеся формы взаимосвязанных между собой двух калибров, один из которых принимается главной, основной формой; обычно принимается форма квадрата.

Применяют несколько систем калибров и все они могут повторяться многократно, например: овал — квадрат, ромб — квадрат, прямоугольник — ящичный квадрат, шестиугольник — квадрат, овал — вертикальный овал, овал — круг и т. д.

На современных прокатных станах из систем обжимных (вытяжных) калибров наиболее распространена система ящичных калибров прямоугольник — ящичный квадрат, которую можно применять при минимальном размере квадратного раската в переходном сечении со стороной 26—28 мм, если не требуется получение профиля точного квадратного сечения. Разновидностью системы калибров прямоугольник—ящичный квадрат является система гладкая бочка — ящичный квадрат. Замена ящичного калибра гладкой бочкой возможна, если обеспечивается устойчивое положение раската в валках в процесе обжатия и не происходит скручивание его относительно продольной оси. Применение валков с гладкой бочкой вместо калиброванных имеет следующие преимущества: не требуется никакой расточки, кроме обычной подготовки поверхности валка; полностью используется отбеленный слой валка (на чугунном валке), что способствует повышению его стойкости и улучшению качества поверхности прокатываемого профиля; облегчаются условия захвата; упрощается и удешевляется подготовка валков клрокатке.

Система прямоугольник — ящичный квадрат отличается следующими преимуществами: обеспечивается равномерность деформации металла по ширине -в каждом калибре; легко выполняется постянство глубины вреза ручьев на бочке валка при переточке и малом съеме материала валков; обеспечивается хорошее отслаивание окалины с боковых граней раската, простота конструкции валковой арматуры, ее установки и настройки. Недостатком системы прямоугольник — ящичный квадрат является некоторая неточность в размерах сторон квадрата, что неизбежно при свободном уширении.

В качестве вытяжной системы при прокатке средне- и мелкосортной стали широко применяют систему калибров ромб — квадрат. Ее используют и при прокатке профиля квадратной стали. Основное ее преимущество состоит в том, что при такой калибровке можно получить правильное по конфигурации квадратное сечение. Применение ее обеспечивает достаточно высокие коэффициенты деформации и хорошую устойчивость раската при прокатке в ромбовидных калибрах (при задаче раската по диагонали), так и в квадратных. Существенным недостатком системы ромб — квадрат является глубокий врез квадратных калибров в валки, что ограничивает применение такой системы на крупносортных станах из-за большого снижения прочности валков.

Систему геометрически подобных калибров ромб — ромб, при которой после каждого прохода раскат кантуют на 90°, применяют в настоящее время довольно редко. Ее используют, главным образом, для прокатки качественных сталей, когда по условиям пластической деформации допустимы незначительные вытяжки. В ряде случаев ромбические калибры строят по углу при вершине =95—97°.

Вытяжная система калибров овал — квадрат одна из наиболее распространенных, применяемых на средне-, мелкосортных и проволочных станах. Преимущество этой системы в обновлении углов в квадратном сечении, что позволяет иметь одинаковую температуру раската по его сечению. Это важно не только для выполнения расчетов обжатий и определения размеров калибров, но и для ведения технологического процесса прокатки в целом. Система характеризуется большими вытяжками, что также очень важно при прокатке средних и малых сечений, но распределение вытяжек в каждой паре калибров всегда неравномерно: в -овальном калибре вытяжка больше, чем в квадратном. Вследствие этого возникает неравномерное распределение нагрузок по клетям.

При сравнении систем шестиугольник — квадрат и овал — квадрат первая из них характеризуется рядом существенных преимуществ.

Вытяжную систему калибров овал — вертикальный овал часто применяют в последних. группах клетей непрерывных мелкосортных и проволочных станов. Преимущество системы овал — вертикальный овал в том, что в вертикальном овале хорошо обрабатываются острые части задаваемого овального раската. Последующая прокатка раската, вышедшего из горизонтального овала, в любом другом калибре (вертикальном овале, круглом калибре, стрельчатом или обычном квадрате) происходит без образования дефектов, связанных с резким истиранием калибра острыми частями овала. Главное же преимущество данной системы калибров заключается в ее универсальности.

Подробное ознакомление с упомянутыми системами вытяжных калибров, расчет обжатий в калибрах этих систем, рассмотрение других вытяжных систем — область курса калибровки валков

Кратко рассмотрим калибровку некоторых профилей, в массовом количестве прокатываемых на сортовых и проволочных станах.