Особенности освоения и прокатки экономичных профилей

Особенности освоения и прокатки экономичных профилей

Благодаря техническому прогрессу в народном хозяйстве, изменению структуры производства проката и потребности в нем, строительству нового и демонтажу устаревшего оборудования, разработке и освоению новых профилей и марок стали, новых стандартов и технических условий фактический сортамент прокатываемых профилей постоянно расширяется и совершенствуется.

На 1 января 1981 г. в специализации сортопрокатных станов насчитывалось 1555 профилей (3761 профилеразмеров), из них 398 простых и фасонных профи - ей общего назначения (1937 профилеразмеров) и 640 фасонных профилей (679 профилеразмеров) отраслевого назначения. Производство профилей общего назначения сосредоточено, в основном, на высокопроизводительных сортовых непрерывных, полунепрерывных, шахматных и других станах. Прокатка фасонных профилей отраслевого назначения сосредоточена, как правило, на станах линейного типа.

Наибольшее количество фасонных профилей отраслевого назначения освоено прокатывают на станах 550 металлургических заводов им. Петровского, Чусовском, Енакиевском, на стане 450 Кузнецкого металлургического комбината, на стане 400 Донецкого металлургического завода, на стане 500 металлургического завода им. Дзержинского, на стане 500/400 Гурьевского металлургического завода. Более интенсивному освоению новых и расширению сортамента фасонных профилей способствует реконструкция и дооборудование действующих прокатных станов и цехов. В 1975—1977 гг. реконструированы и дооборудованы 165 Прокатных станов 60 металлургических заводов. Целью такой реконструкции является увеличение выпуска прокатной продукции, повышение качества и точности проката, организация прокатки с более узкими допусками, освоение новых видов проката и улучшение условий труда.

Одним из путей совершенствования технологии прокатного производства является увеличение массы слитков, слябов, блюмов и заготовок. Например, увеличение массы слитков для блюмингов металлургических заводов Енакиевского и им. Петровского позволило повысить их производительность на 1—1,5 %.

Изменены с этой целью сечения и массы слитков заготовок для блюмингов ММК, сортовых станов 780, 300 № 2, 240 и 250 Челябинского металлургического завода, для крупносортных станов 800 Салдинского металлургического завода,.850 металлургического завода им. А. К. Серова, 600 металлургического завода Электросталь, для проволочного стана 260 металлургического завода Красный Октябрь и т. д.

Реконструкция нагревательных колодцев и печей направлена на увеличение их пропускной способности, повышение доли горячего посада, улучшение качества нагрева, использование газообразного топлива, автоматизацию теплового режима, применение безокислительного скоростного нагрева. Так, на блюминге 1150 НТМК группа нагревательных колодцев переведена на работу с рециркуляцией продуктов сгорания. На методических печах мелкосортного стана 250 № 2 ЗСМЗ внедрена комплексная автоматизация загрузки, теплового режима нагрева и выдачи заготовок в первую клеть. На станах 500 КМК и 550 Енакиевского металлургического завода реконструированы методические печи с увеличением их полезной длины. Переведены на природный газ нагревательные колодцы и печи станов 800 Салдинского металлургического завода и 350/250 металлургического завода Сарканайс металургс.

На блюминге 1150 НТМК замена главного привода обеспечила прирост производства на 15 тыс. т. На блюминге 1150 Макеевского металлургического завода главный двигатель заменен более мощным (10 тыс. кВт), модернизированы рабочие рольганги, манипуляторы, кантователи, что обеспечило увеличение производства на 75 тыс. т по всаду. Установка более мощных приводов на обжимной линии станов 240 Сулинского и 280 Енакиевского металлургических заводов также способствовала увеличению объема производства проката. Внедрение прокатки с применением обводных аппаратов на станах 350/250 металлургического завода Сарка-найс металургс и 360 Енакиевского металлургического завода увеличило их производительность на 1,5 %. С целью улучшения качества проката на ряде станов установлено оборудование для зачистки заготовок или готового проката.

Реконструкция и модернизация оборудования станов, совершенствование калибровки в значительной мере упрощают задачу освоения сложных профилей на действующих прокатных станах. Из освоенных в последнее время особо сложных профилей следует отметить следующие. На среднесортном стане 550 Чусовского металлургического завода освоен сложный профиль стойки задней стенки полуприцепа — рефрижератора. Профиль прокатан из заготовки 135 X 170 мм за 11 проходов. С третьего по седьмой черновые калибры, где формируются основные элементы сечения, имеют М-образную форму и могут быть рассчитаны по новым теоретическим формулам авторов. Профиль фаско-образователя М-образного типа получен на стане 280 Ревякинского прокатного производства НПО Тулачермет из подката овального сечения 46 X 16 мм в трех фасонных калибрах.

Украинским институтом металлов освоена прокатка профиля боковины рештака Н215 угольных конвейеров. Профиль прокатан на стане 550 опытного завода института из заготовки 135 X 135 мм в шести закрытых фасонных калибрах. Профиль получен после корректировки калибровки. Технология прокатки передана на крупносортный стан 950/800 Орско-Халиловского металлургического комбината.

На стане 550 опытного завода УкрНИИМета опробована прокатка сложного унифицированного профиля для башмаков гусеничного хода экскаваторов. Профиль асимметричен, имеет три гребневых выступа и отогнутую кромку основания. Профиль прокатывали из прямоугольной заготовки 90X220 мм стали марки 45Г в пяти фасонных калибрах, причем наибольшая неравномерность деформации по элементы имела место в первых трех калибрах. Профиль получен в соответствии с требованиями технических условий. Промышленная прокатка его будет организована на стане 585 Константиновского металлургического завода. Ряд сложных фасонных профилей освоен на стане 500/400 Гурьевского металлургического завода, особенности калибровки и прокатки которых изложены ниже.

В целом расширение и усложнение сортамента профилей является важным направлением повышения качества прокатной продукции и экономии металла путем организации прокатки профилей с тонкими и сложными элементами, близкими по конфигурации к готовым изделиям. Однако дальнейшее массовое освоение новых видов экономичных профилей на действующих станах значительно сдерживается из-за отсутствия специализированных станов для прокатки экономичных профилей малотоннажными партиями; увеличения перегрузки действующих линейных станов фактическим сортаментом освоенных профилей; отсутствия на линейных станах жестких клетей, что затрудняет получение тонкостенных и высокоточных профилей; вследствие значительных потерь производства при освоении на одном стане большого количества новых профилей, из-за чего становится экономически нецелесообразной прокатка их мало - тоннажными партиями.

Следует учесть также, что отсутствие теоретических инженерных методов расчета процессов прокатки ряда сложных, оригинальных по конфигурации нестандартных профилей часто затрудняет калибровку, разработку технологии их освоения и прокатки.

В настоящее время относительно детально, на научной основе разработаны общие принципы рациональной калибровки профилей только общего и отраслевого назначения: сталь круглая, квадратная, шестигранная, полосовая и угловая, швеллеры, двутавровые балки, железнодорожные рельсы. Задачу прокатки в калибрах других более сложных профилей иногда приравнивают к прокатке стандартных профилей или уподобляют прокатке в гладких валках, но в этом случае, как правило, не учитывают реальные условия деформации металла, распределение обжатий по ширине калибра, взаимодействие деформируемых элементов профиля. Опытные коэффициенты, которые нередко вводят для уточнения расчетов, не учитывают всех основных факторов, в процессе прокатки сложного профиля и могут быть использованы только при конкретных условиях прокатки отдельных профилей.

Рекомендации для расчета деформации и построения калибров стандартных профилей, как правило, не всегда могут быть использованы для разработки процессов прокатки оригинальных нестандартных профилей проката, для расчета которых часто применяют приближенные методы, например метод приведенной полосы. Принципы калибровки сложных сортовых профилей отраслевого назначения практически отсутствуют и поэтому при разработке калибровки и технологии прокатки таких профилей желательно применять современные математические методы расчета. Применение математических методов решения трехмерных задач при прокатке фасонных профилей в калибрах позволяет учесть: изменение величины обжатий по ширине калибра или по отдельным элементам сечения, а также влияние длины дуги захвата соответствующих участков; сложность конфигурации как заготовки (задаваемого сечения), так и калибра; объемный характер деформации металла в калибре, включающий значительную неравномерность обжатий, уширения по элементам, утяжку, перемещения металла между элементами и т. д.

В поставленную задачу входило исследование особенностей деформации различных групп профилей типа клиновых, асимметричных, гребневых, уголковых, зетовых, М-образных, корытных, двутавровых с параллельными полками и других, которые требуются народному хозяйству. В результате выполненного анализа особенностей их формоизменения были выделены основные параметры геометрического очага деформации (общие для выбранных групп профилей), которые влияют особенно заметно на процесс прокатки. К таким параметрам были отнесены ширина профиля и отдельных его участков, угол наклона элементов участков, толщина элементов перед задачей в калибр, длина дуги захвата соответствующих участков профиля, радиус валков, обжатие по элементам и т. д. Калибровка валков, расчет энергосиловых параметров и другие технологические особенности прокатки при производстве каждой из групп профилей имеют специфический характер.

Так, технология прокатки профилей, близких к полосовым, принципиально не отличается от прокатки обычной полосовой стали. Для их освоения в большинстве случаев не требуется реконструкция оборудования станов и существенные затраты на изготовление валков и арматуры. Получение необходимой конфигурации специального полосового профиля осуществляется, как правило, в последних проходах. При разработке калибровки профилей этой группы необходимо учитывать особенности распределения неравномерной деформации по ширине сечения. Для профилей клинового типа характерно постепенное уменьшение толщины полосы по ширине поперечного сечения: дугообразные несимметричные профили направляющих и рабочих турбинных лопаток, профили для лемехов плугов, для косых шайб, для шнеков и др. При прокатке и охлаждении таких профилей неравномерное распределение металла по сечению вызывает искривление раската, исправить и устранить которое выводной арматурой или правкой в холодном состоянии весьма затруднительно. Прокатку их в чистовых калибрах ведут по возможности с равномерным распределением высотной деформации по ширине полосы, при прокатке в черновых калибрах необходимо учитывать, с какой серповидностью может выходить полоса и каким образом можно добиться прямолинейного выхода ее из валков. Определенную группу составляют профили для рессор. На характер деформации их, на величину уширения, средней вытяжки влияют особенности конфигурации сечения, соотношение отдельных элементов, перетекание металла по границам элементов, уклоны и т. д.

Для профилей гребневого типа характерно наличие двух и более высоких выступов или гребней на одной из сторон поперечного сечения. К профилям этого типа можно отнести двух - и трех гребневые профили тракторного башмака, трех-гребневой профиль монорельсов, четырех гребневой профиль для плющильных вальцев и др. Теоретический метод расчета таких профилей сложен и требует некоторых допущений. Прокатка профилей с низкими гребнями обычно не вызывает больших трудностей, однако получение высоких гребней затруднено из-за склонности их к утяжке, поэтому в чистовых калибрах неравномерность деформации по элементам должна быть минимальной.

Профили уголкового типа представляют многочисленную и разнообразную по конфигурации сечения группу. Наиболее характерными из них являются профили с различной толщиной полки (утолщение или утонение кромок), с различными размерами полок одного сечения по толщине и ширине, с различным углом между полками, углобульбовые и другие. Как правило, эти профили имеют лучшие удельные прочностные характеристики, применяются как готовые элементы дёталей в машинах и сооружениях. Калибровка их требует специальной методики расчета, учитывающей основные особенности деформации металла, величину наклона элементов к горизонтали. Профили зетовые, W-образные, корытные или швеллерного типа входят в группу фланцевых, каждый из которых имеет стенку и две полки. Некоторые профили этой группы имеют отношения толщин элементов до трех-., четырехкратной, что существенно усложняет процесс их формообразования.

Разработка калибровки и технология прокатки двутавров с параллельными полками связана с трудностями расчета теоретическим путем деформации элементов профиля, величины уширения, утяжки и энергосиловых параметров. Исследование особенностей деформации таких профилей в универсальных калибрах с научной и практической точки зрения представляет несомненный интерес. Применение теории пластичности для расчета процессов прокатки перечисленных и других сложных профилей позволит более точно изучить закономерности формоизменения металла, разработать научно обоснованные методики расчета параметров деформации и величин давления металла на валки, предложить формулы расчета, учитывающие все основные параметры очага деформации профилей любой сложности, условия прокатки на отдельных станах, на различных клетях.

Предлагаемые инженерные методы расчета позволяют решать трехмерные задачи деформации фасонных профилей в калибрах, получить формулы, пригодные для практических расчетов параметров, необходимых при разработке калибровок и технологии их прокатки.


Карта сайта


Информационный сайт Webavtocat.ru