RU2243832C1 - Method for rolling hard-to-form strips with profile variable along its length - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy, namely production of rolled strips and belts.

SUBSTANCE: method comprises steps of rolling hard-to-form strip with profile variable along its length in rolling stand with separate drive units of rolls at creating error of roll revolution number; applying increased tension effort to output cross section of strips; setting constant relation of circumference velocities of rolls no more than maximum elongation value; beginning rolling process by means of two driven rolls; during rolling process when torque of drive unit of driven roll achieves zero value, turning off drive unit of driven roll. Invention provides desired elongation value of strip at simultaneously lowered front tension and reduced draft value.

EFFECT: minimized power consumption, enhanced efficiency of rolling process.

2 dwg

Description

Изобретение относится к металлургии, в частности к прокатному производству полос и лент, и может быть использовано на предприятиях, производящих полосовой прокат переменного продольного профиля из труднодеформируемых сталей, например рессорных заготовок.The invention relates to metallurgy, in particular to the rolling production of strips and tapes, and can be used at enterprises producing strip rolling of variable longitudinal profile from hardly deformable steels, for example spring blanks.

В настоящее время актуальным является производство полос рессорных заготовок из труднодеформируемых сталей, имеющих переменную толщину, изменяющуюся по заданному закону. Такие полосы прокатывают в клетях со скоростной асимметрией, то есть с неравными окружными скоростями рабочих валков.Currently, it is relevant to produce strips of spring blanks from hard-to-deform steels having a variable thickness that varies according to a given law. Such strips are rolled in stands with speed asymmetry, that is, with unequal peripheral speeds of the work rolls.

Известен способ прокатки, приводимый в качестве аналога (а.с. СССР 249330, МКИ В 21 В 1/00 от 17.07.67), в соответствии с которым прокатку полосы ведут с одним вращающимся и одним заторможенным валком и с приложением переднего натяжения. Недостаток указанного способа связан с повышенным износом заторможенного валка, снижением качества поверхности готового проката.There is a known rolling method, cited as an analogue (AS USSR 249330, MKI B 21 V 1/00 dated 07/17/67), according to which the strip is rolled with one rotating and one braked roll and with front tension applied. The disadvantage of this method is associated with increased wear of the braked roll, a decrease in the surface quality of the finished product.

Наиболее близким к предлагаемому способу прокатки по технической сущности является способ прокатки, приводимый в качестве прототипа (а.с. СССР 738695, МКИ В 21 В 1/00 от 12.08.77). В соответствии с этим способом соотношение окружных скоростей валков k_v изменяют в пределах:Closest to the proposed rolling method by technical nature is the rolling method provided as a prototype (AS USSR 738695, MKI B 21 V 1/00 from 08/12/07). In accordance with this method, the ratio of the peripheral speed of the rolls k _{v is} changed within:

где k_v=V₂/V₁;where k _v = V ₂ / V ₁ ;

λ - вытяжка полосы;λ is the strip hood;

V₁ - окружная скорость верхнего валка;V ₁ - peripheral speed of the upper roll;

V₂ - окружная скорость нижнего валка.V ₂ - peripheral speed of the lower roll.

Ведомый валок делают неприводным, при этом прикладывают переднее натяжение. Параметры процесса настраивают так, что формоизменение металла ведомым валком производят за счет сил трения, действующих на контакте металла с неприводным валком и за счет переднего натяжения.The driven roll is made non-driven, with forward tension being applied. The process parameters are adjusted so that the metal is shaped by the driven roller due to friction forces acting on the contact of the metal with the non-driven roller and due to the front tension.

Применение этого способа позволяет снизить уровень переднего натяжения в ходе прокатки с рассогласованием окружных скоростей валков и предотвратить тем самым утяжку или обрыв полосы, при этом на ведущем приводном валке сохраняют однозонное скольжение и снижают необходимое усилие прокатки при той же вытяжке полосы.The application of this method allows to reduce the level of front tension during rolling with a mismatch of the peripheral speeds of the rolls and thereby prevent the stretching or break of the strip, while the drive roll keeps single-zone sliding and reduces the necessary rolling force with the same stretching of the strip.

Однако в тех случаях, когда прокатку ведут с переменным относительным обжатием для получения переменного продольного профиля полосы - как при производстве рессорных заготовок, - соотношение окружных скоростей валков также должно быть переменным, а это при ведомом неприводном валке невозможно. Кроме того, существенно падает гибкость ведения процесса прокатки - сужается диапазон регулирования соотношения окружных скоростей валков, в принципе невозможны симметричная прокатка и прокатка с соотношением окружных скоростей валков k_v<1.However, in those cases when rolling is carried out with a variable relative compression to obtain a variable longitudinal profile of the strip - as in the production of spring blanks - the ratio of the peripheral speeds of the rolls must also be variable, and this is impossible with a driven non-driven roll. In addition, the flexibility of the rolling process decreases significantly - the range of regulation of the ratio of the peripheral speed of the rolls narrows, in principle, symmetrical rolling and rolling with a ratio of the peripheral speed of the rolls k _v <1 are impossible.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением, - получение необходимой вытяжки полосы при одновременном снижении уровня переднего натяжения и соответственного снижения утяжки, сведение к минимуму энергозатрат на прокатку, повышение кпд прокатной клети при сохранении преимуществ ведения процесса с рассогласованием окружных скоростей валков и возрастающим передним натяжением - снижении давления металла на валки при прокатке полос из труднодеформируемых сталей с большими обжатиями.The problem solved by the invention is to obtain the necessary stretching of the strip while reducing the level of front tension and corresponding reduction in tension, minimizing the energy consumption for rolling, increasing the efficiency of the rolling stand while maintaining the advantages of conducting the process with a mismatch in the peripheral speeds of the rolls and increasing forward tension - reducing pressure metal on rolls when rolling strips of hard-to-deform steels with large reductions.

Достигаемый при этом технический эффект - сокращение энергозатрат на прокатку, увеличение выхода годного металла благодаря предотвращению утяжек и обрывов полос при прокатке труднодеформируемых сталей с большими обжатиями за счет снижения переднего натяжения. Особенность предлагаемого изобретения, связанная со значительным снижением усилия прокатки при пониженном уровне переднего натяжения, дает возможность увеличить производительность прокатной клети за счет увеличения относительного обжатия при заданном уровне переднего натяжения.The technical effect achieved in this case is a reduction in the energy consumption for rolling, an increase in the yield of metal due to the prevention of shortening and strip breaks during the rolling of hard-to-deform steels with large reductions due to a decrease in the front tension. A feature of the invention, associated with a significant reduction in rolling force with a reduced level of front tension, makes it possible to increase the productivity of the rolling stand by increasing the relative compression at a given level of front tension.

Поставленная задача и получаемый технический эффект достигается тем, что прокатку труднодеформируемых полос переменного продольного профиля ведут в клети с индивидуальным приводом валков с рассогласованием скоростей валков и с приложением возрастающего растягивающего усилия к выходному сечению полосы. Соотношение окружных скоростей валков устанавливают постоянным, не превышающим максимальное значение вытяжки, и прокатку начинают с двумя приводными валками, а в ходе прокатки, когда крутящий момент привода ведомого валка достигает нулевого значения, привод ведомого валка отключают. Момент, когда крутящий момент привода ведомого валка достигает нулевого значения, фиксируют специальной аппаратурой.The task and the resulting technical effect is achieved by the fact that the rolling of hard-to-deformable strips of variable longitudinal profile is carried out in a stand with an individual roll drive with a mismatch of roll speeds and with the application of increasing tensile force to the output section of the strip. The ratio of the peripheral speeds of the rolls is set constant, not exceeding the maximum value of the hood, and rolling starts with two drive rolls, and during rolling, when the drive torque of the driven roll reaches zero, the drive of the driven roll is turned off. The moment when the drive torque of the driven roll reaches zero, is fixed with special equipment.

Способ прокатки труднодеформируемых полос переменного продольного профиля иллюстрируется чертежами. На фиг.1 представлена общая принципиальная схема прокатки. Обжатие в валках 1 и 2, 1 - ведомый валок, 2 - ведущий валок, начинают с определенного поперечного сечения исходной полосы 3 (а-а на фиг.1), при этом изменяют межвалковый зазор от начального значения до получения заданной продольной толщины полосы. Относительное обжатие начинают со значений, близких к нулю, и увеличивают по длине полосы 3, переднее натяжение, создаваемое тянущим устройством 4 к моменту начала обжатия, также устанавливают близким к нулю, а в ходе прокатки увеличивают по мере вытяжки полосы 3. Соотношение окружных скоростей валков выбирают из условия:The method of rolling difficultly deformed stripes of variable longitudinal profile is illustrated by drawings. Figure 1 presents a General schematic diagram of the rolling. Compression in rolls 1 and 2, 1 — driven roll, 2 — drive roll, start from a certain cross section of the original strip 3 (aa in FIG. 1), while changing the roll gap from the initial value to obtain a given longitudinal strip thickness. The relative compression starts from values close to zero and increases along the length of strip 3, the front tension created by the pulling device 4 by the time the compression starts, is also set close to zero, and during rolling increase as the strip 3 is drawn. The ratio of the peripheral speeds of the rolls choose from the condition:

где k_v=V₂/V₁;where k _v = V ₂ / V ₁ ;

λ₁ - вытяжка полосы;λ ₁ - hood strip;

0<λ₁<λ_max;0 <λ ₁ <λ _max ;

λ_max - максимальная вытяжка при прокатке текущей полосы.λ _max - maximum hood when rolling the current strip.

Когда соотношение окружных скоростей валков k_v превосходит текущую вытяжку, на обоих валках возникает однозонное скольжение, - на ведущем валке 2 зона отставания, а на ведомом валке 1 зона опережения, при этом скорость заготовки поддерживают равной окружной скорости ведущего валка 2.When the ratio of the circumferential speeds of the rolls k _v exceeds the current hood, a single-zone sliding occurs on both rolls - the lag zone on the lead roll 2, and the advance zone on the driven roll 1, while the workpiece speed is maintained equal to the peripheral speed of the lead roll 2.

Для уменьшения уровня переднего натяжения на этой стадии процесса при небольших относительных обжатиях обжатие полосы 3 ведомым валком 1 производят с включенным приводом ведомого валка 1.To reduce the level of front tension at this stage of the process with small relative reductions, the compression of the strip 3 by the driven roll 1 is carried out with the drive of the driven roll 1 turned on.

По мере роста обжатия растет и вытяжка полосы 3 и, соответственно, растет и величина переднего натяжения. Когда соотношение окружных скоростей валков k_v станет меньше текущей вытяжки, на ведомом валке 1 появится зона отставания, силы трения в которой разгружают тянущее устройство 4.As the compression increases, the stretch of strip 3 also grows and, accordingly, the magnitude of the front tension also increases. When the ratio of the peripheral speed of the rolls k _v becomes less than the current hood, a lag zone will appear on the driven roll 1, the friction forces in which unload the pulling device 4.

На фиг.2 представлена схема скольжения металла 3 в очаге деформации на стадии однозонного скольжения на ведущем валке 2 и двухзонного скольжения на ведомом валке 1. Стрелки вдоль линии контакта металла с валками - распределенные по длине контакта силы трения в зонах отставания (АС и EF) и в зоне опережения (AD).Figure 2 presents the slip scheme of metal 3 in the deformation zone at the stage of single-zone sliding on the drive roll 2 and two-zone sliding on the driven roll 1. Arrows along the line of contact of the metal with the rolls — friction forces distributed along the contact length in the lag zones (AC and EF) and in the lead zone (AD).

В определенный момент наступает такое сочетание вытяжки полосы и переднего натяжения, когда на контакте металла с ведущим валком действует однозонное скольжение - отставание металла от валка, а на ведомом валке нейтральное сечение занимает такое положение, при котором момент на ведомом валке равен нулю, и этот валок вращается от полосы, то есть соблюдается соотношение:At a certain moment, such a combination of strip stretching and front tension occurs when one-zone sliding acts on the metal’s contact with the drive roll — the metal lags behind the roll and the neutral cross section on the driven roll takes such a position that the moment on the driven roll is zero, and this roll rotates from the strip, that is, the ratio is observed:

где σ₁ - напряжение, создаваемое передним натяжением;where σ ₁ is the stress created by the front tension;

τ₀₁ - среднее напряжение от сил трения в зоне отставания ведомого валка;τ ₀₁ is the average stress from the friction forces in the lagging zone of the driven roll;

l_d1 - длина дуги контакта металла с ведомым валком;l _d1 is the length of the arc of contact of the metal with the driven roll;

h - выходная толщина полосы;h is the output strip thickness;

σ_T - сопротивление металла деформации.σ _T is the metal resistance to deformation.

Выражение (3) вытекает из закона сохранения энергии, - работа формоизменения полосы выполняется за счет работы силы переднего натяжения и работы сил трения в зоне отставания ведомого валка, то есть при относительно пониженном уровне натяжения обеспечивают формоизменение в очаге деформации со стороны ведомого валка. Для упрощения выражения (3) в нем не отражены затраты энергии привода валков на преодоление трения в подшипниках валков и в передаточном механизме клети, на преодоление динамического момента на валу двигателя. Все эти затраты компенсируют работой растущей силы переднего натяжения.Expression (3) follows from the law of conservation of energy, - the work of forming the strip is performed due to the work of the front tension force and the work of the friction forces in the lagging zone of the driven roll, that is, with a relatively low level of tension, they provide a change in the deformation zone from the side of the driven roll. To simplify expression (3), it does not reflect the energy costs of the drive rolls to overcome friction in the bearings of the rolls and in the transmission mechanism of the stand, to overcome the dynamic moment on the motor shaft. All these costs are compensated by the work of the growing forward tension force.

При дальнейшем увеличении вытяжки и соответственном увеличении переднего натяжения режим работы приводного двигателя ведомого валка переходит в генераторный, что снижает кпд клети, а так как это недопустимо, привод ведомого валка по предлагаемому изобретению отключают.With a further increase in the hood and a corresponding increase in the front tension, the operating mode of the driven motor of the driven roll goes into the generator, which reduces the efficiency of the stand, and since this is unacceptable, the drive of the driven roll according to the invention is turned off.

Claims (1)

Способ прокатки труднодеформируемых полос переменного продольного профиля в клети с индивидуальным приводом валков с рассогласованием скоростей валков и с приложением возрастающего растягивающего усилия к выходному сечению полосы, отличающийся тем, что устанавливают постоянное соотношение окружных скоростей валков, не превышающее максимальное значение вытяжки, причем прокатку начинают с двумя приводными валками, а в ходе прокатки, когда крутящий момент привода ведомого валка достигает нулевого значения, привод ведомого валка отключают.A method of rolling difficultly deformed stripes of variable longitudinal profile in a stand with an individual roll drive with a mismatch of the speeds of the rolls and with the application of increasing tensile force to the output section of the strip, characterized in that a constant ratio of the peripheral speeds of the rolls is established, not exceeding the maximum drawing value, and rolling starts with two drive rolls, and during rolling, when the drive torque of the driven roll reaches zero, the drive of the driven roll is off chayut.

Images