RU2385194C1 - Method of continuous rolling - Google Patents

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to metal working, particularly, to production of pipes, sections and other products and can be used seamless pipes at whatever continuous lengthwise mills. Proposed method comprises deforming heated billets by grooved rollers at continuous rolling mill stand, feeding lubrication in solid packs and pressing them towards roller surface by coolant flow forced towards roller rotation. Coolant flow is fed onto roller work surface at stand inlet and outlet sides at a time. Arrangement to form coolant constant-pressure jet and feed lubricant pack is mounted on inlet of every stand. Coolant jet is directed at the angle of attack of 5° to 85° into roller groove apex. Coolant pressure on to lubricant packs are distributed among mill stands depending upon billet squeezing amount and that of oxide scale formation on roller section immediately ahead of lubricant packs.

EFFECT: higher wear resistance and mill efficiency.

3 dwg

Description

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к производству труб, профилей и других изделий, и может быть использовано при производстве бесшовных горячекатаных труб на непрерывных реечных, редукционных и калибровочных станах продольной прокатки.The invention relates to the field of metal forming, in particular the production of pipes, profiles and other products, and can be used in the production of seamless hot-rolled pipes on continuous slatted, reduction and gauge longitudinal rolling mills.

Известен способ непрерывной прокатки, реализованный на многоклетьевых реечных станах, включающий деформацию нагретой гильзы на дорне за счет протягивания через ряд клетей-обойм с неприводными ручьевыми роликами (Ф.А.Данилов, А.З.Глейберг, В.Г.Балакин. «Горячая прокатка труб». М.: Металлургиздат, 1962, с.466-468).A known method of continuous rolling, implemented on multi-stand rack mills, including the deformation of a heated sleeve on a mandrel by pulling through a series of cages with non-driven brook rollers (F.A. Danilov, A.Z. Gleiberg, V. G. Balakin. "Hot pipe rolling. ”M.: Metallurgizdat, 1962, p. 466-468).

Недостатком способа непрерывной прокатки является большой расход роликов вследствие интенсивного износа калибров, обусловленного отсутствием технологической смазки в очаге деформации. В результате снижается производительность стана за счет частой замены износившихся роликов.The disadvantage of the continuous rolling method is the high consumption of the rollers due to the intensive wear of the calibers due to the lack of technological lubrication in the deformation zone. As a result, the mill productivity is reduced due to the frequent replacement of worn rollers.

Известно производство бесшовных труб на непрерывном трубопрокатном стане (а.с. СССР №1755977, В21В 17/04, 27/06, опубл. 23.08.1992), в котором непрерывную деформацию нагретой трубы осуществляют ручьевыми валками, а на их поверхность подают смазку твердыми брикетами и прижимают охладителем.It is known the production of seamless pipes on a continuous tube rolling mill (AS USSR No. 1755977, B21B 17/04, 27/06, publ. 08.23.1992), in which continuous deformation of the heated pipe is carried out by groove rolls, and solid lubricant is supplied to their surface briquettes and pressed with a cooler.

Недостатком данного способа является то, что охладитель, прижимающий брикеты к поверхности валков, не имеет выхода на поверхность валков. В результате этого происходит перегревание валков и налипание деформируемого металла на их рабочую поверхность, что приводит к снижению стойкости валков, качества наружной поверхности готовых труб и производительности стана.The disadvantage of this method is that the cooler, pressing the briquettes to the surface of the rolls, does not have access to the surface of the rolls. As a result of this, the rolls overheat and the deformable metal adheres to their working surface, which leads to a decrease in the roll resistance, the quality of the outer surface of the finished pipes and the productivity of the mill.

Известен способ подачи технологической смазки на поверхность прокатных валков, реализованный при производстве бесшовных труб на непрерывном калибровочном стане и принятый за прототип (патент РФ №1773523, В21В 45/02, опубл. 07.11.1992), в котором смазку подают твердыми брикетами и прижимают к поверхности валков потоком охладителя. Течение потока охладителя осуществляют на участке, расположенном перед брикетом навстречу вращения валка.A known method of supplying technological lubricant to the surface of the rolling rolls, implemented in the production of seamless pipes on a continuous calibration mill and adopted as a prototype (RF patent No. 1773523, B21B 45/02, publ. 07.11.1992), in which the lubricant is supplied with solid briquettes and pressed to the surface of the rolls by the flow of cooler. The flow of the cooler flow is carried out in the area located in front of the briquette towards the rotation of the roll.

К недостатком данного способа относится то, что поток охладителя лишь скользит по рабочей поверхности валка, омывая ее. При этом он не обеспечивает требуемого охлаждения поверхности валка перед нанесением смазки. Недоохлаждение валков приводит к их интенсивному износу, налипанию на их рабочую поверхность окалины и горячедеформированного металла прокатываемых гильз. В результате этого снижается качество наружной поверхности готовых труб, стойкость валков и производительность стана.The disadvantage of this method is that the flow of cooler only slides along the working surface of the roll, washing it. However, it does not provide the required cooling of the surface of the roll before applying grease. Undercooling of the rolls leads to their intensive wear, sticking of scale and hot-deformed metal of rolled sleeves to their working surface. As a result, the quality of the outer surface of the finished pipes, the resistance of the rolls and the productivity of the mill are reduced.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении износостойкости валков, снижении дефектов на поверхности изделий и повышении производительности стана.The technical problem solved by the invention is to increase the wear resistance of the rolls, reduce defects on the surface of the products and increase the productivity of the mill.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе непрерывной прокатки изделий, включающем деформацию нагретой заготовки ручьевыми валками в клетях непрерывного стана, подачу смазки твердыми брикетами и их прижим к поверхности валков потоком охладителя, истекающим навстречу вращения валков, на участке, расположенном перед брикетами, согласно изобретению поток охладителя подают на рабочую поверхность валков одновременно с входной и выходной сторон клетей, при этом с входной стороны каждой клети размещают средство для формирования струи охладителя с постоянным давлением и подачи брикетов смазки, причем струю охладителя направляют под углом атаки в зону вершины ручья валков, а его давление на брикеты смазки корреспондируют в зависимости от величины обжатия заготовки и образования окалины на участке валков, расположенном перед брикетами смазки.The problem is solved due to the fact that in the method of continuous rolling of products, including the deformation of a heated billet by groove rolls in continuous mill stands, the supply of grease by solid briquettes and their pressing against the surface of the rolls by a coolant flow flowing towards the rotation of the rolls in the area located in front of the briquettes according to the invention, the flow of cooler is fed to the working surface of the rolls simultaneously with the input and output sides of the stands, while means for forming Ia coolant jet at constant pressure and lubricant feed pellets, wherein the coolant stream is directed at an angle of attack in the zone rolls stream vertex and its pressure on the lubricant briquettes correspond depending on the magnitude of compression the preform and the formation of scale on the roll portion located in front of the lubrication briquettes.

Поток охладителя подают на рабочую поверхность валков одновременно с входной и выходной сторон клетей, при этом с входной стороны клети размещают средство для формирования струи охладителя с постоянным давлением и подачи брикетов смазки, а струю охладителя направляют под углом атаки в зону вершины ручья валков. Это позволяет проводить сначала общее охлаждение поверхности валков, а затем интенсивное локальное доохлаждение наиболее проблемной средней части валков, что позволяет выравнивать температуру по поперечному сечению валков перед нанесением смазки. Одновременно происходит активное воздействие струи охладителя на поверхность валков и сбивание с рабочей поверхности валков налипших на нее окалины и деформируемого металла. При этом повышается износостойкость валков и качество поверхности изделий, в частности наружной поверхности готовых труб.The cooler stream is fed to the working surface of the rolls simultaneously from the input and output sides of the stands, while on the input side of the stand, means are placed to form a cooler jet with constant pressure and to supply lubricant briquettes, and the cooler stream is directed at an angle of attack to the top of the roll stream. This allows first general cooling of the surface of the rolls, and then intensive local after-cooling of the most problematic middle part of the rolls, which makes it possible to equalize the temperature along the cross section of the rolls before applying grease. At the same time, there is an active effect of the cooler jet on the surface of the rolls and knocking of scale and deformable metal adhering to it from the working surface of the rolls. This increases the wear resistance of the rolls and the surface quality of the products, in particular the outer surface of the finished pipe.

Давление охладителя на брикеты смазки корреспондируют в зависимости от величины обжатия заготовки и образования окалины на участке валков, расположенном перед брикетами смазки, что позволяет сбалансировать процесс непрерывной прокатки по клетям стана за счет нейтрализации изменений различных технологических факторов, влияющих на деформирование металла во время контакта с прокатными валками, таких как температура и материал прокатываемой заготовки, ее геометрические размеры, распределение обжатий по клетям, динамика износа рабочей поверхности валков. Повышение давления охладителя на брикеты увеличивает толщину смазочного покрытия, что повышает разделительную способность и снижает трение на контакте «валок - деформируемый металл». Кроме того, повышается интенсивность воздействия локальной струи охладителя на поверхность валка, а также расход охладителя. В результате происходит снижение износа валков, дефектов на поверхности изделий, в частности на наружной поверхности труб, и повышение их качества и производительности стана.The pressure of the cooler on the briquettes of grease is correlated depending on the amount of compression of the workpiece and the formation of scale on the roll section located in front of the briquettes of grease, which allows you to balance the process of continuous rolling along the mill stands by neutralizing changes in various technological factors affecting the deformation of the metal during contact with rolling rolls, such as temperature and material of the rolled billet, its geometrical dimensions, distribution of compression over the stands, dynamics of working wear surface rolls. Increasing the pressure of the cooler on the briquettes increases the thickness of the lubricating coating, which increases the separation ability and reduces friction at the contact "roll - wrought metal". In addition, the intensity of the action of the local cooler stream on the surface of the roll increases, as well as the flow rate of the cooler. As a result, there is a decrease in wear of rolls, defects on the surface of products, in particular on the outer surface of pipes, and an increase in their quality and productivity of the mill.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид стана непрерывной прокатки, осуществляемой, в частности, на оправке; на фиг.2 изображен поперечный разрез А-А стана на фиг.1, на котором показана трехвалковая клеть, установленная в станине стана; на фиг.3 показан продольный разрез корпуса и клети.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a General view of a continuous rolling mill, carried out, in particular, on a mandrel; figure 2 shows a cross-section aa of the mill of figure 1, which shows a three-roll stand installed in the bed of the mill; figure 3 shows a longitudinal section of the housing and stand.

Способ непрерывной прокатки изделий реализован, например, на стане непрерывной прокатки труб, осуществляемой на оправке, и включает деформацию нагретой заготовки (гильзы) 1 ручьевыми валками 2, подачу смазки твердыми брикетами 3, установленными в цилиндрах 4, прижим брикетов 3 к рабочей поверхности 5 валков 2 потоком охладителя 6, истекающим через зазор 7 навстречу вращения валков с входной стороны каждой клети на участке, расположенном перед брикетами. Зазор 7 образован выполненной на внутренней поверхности цилиндра 4 проточкой и наружной поверхностью брикета 3.The method of continuous rolling of products is implemented, for example, in a continuous tube rolling mill carried out on a mandrel, and includes the deformation of the heated billet (sleeve) 1 by means of groove rolls 2, the supply of grease with solid briquettes 3 installed in cylinders 4, the pressure of briquettes 3 to the working surface of 5 rolls 2 by the flow of cooler 6 flowing out through the gap 7 towards the rotation of the rolls from the input side of each stand in the area located in front of the briquettes. The gap 7 is formed on the inner surface of the cylinder 4 by a groove and the outer surface of the briquette 3.

Средство для формирования струи 8 охладителя с постоянным давлением и подачи брикетов смазки может быть выполнено, например, в виде устройства, состоящего из герметично закрытого с одной стороны цилиндра 4 с размещенным в нем брикетом смазки 3 и соединенного с системой подачи охладителя через последовательно установленные ресивер 9 и регулятор давления 10. На внутренней поверхности цилиндра выполнена проточка с расширением, обращенным в сторону валка, что обеспечивает истечение потока охладителя сконцентрированной струей 8 с постоянным давлением, имеющей угол атаки α, образованный направлением струи и касательной, проведенной в точке ее контакта с поверхностью валка и направленной в зону вершины ручья валков. Давление охладителя 6 контролируется регулятором давления 10, а его постоянство обеспечивается ресивером 9. Давление охладителя на выходе из регулятора давления корреспондируют в зависимости от величины обжатия гильзы и образования окалины на участке валков, расположенном перед брикетами смазки.Means for forming a jet 8 of a constant pressure cooler and supplying lubricant briquettes can be performed, for example, in the form of a device consisting of a cylinder 4 sealed on one side of a cylinder 4 with a lubricant briquette 3 placed therein and connected to the cooler supply system through a receiver installed in series 9 and pressure regulator 10. A groove is made on the inner surface of the cylinder with an extension facing the roll side, which ensures the flow of the cooler with a concentrated jet 8 with a constant flow by an aviation having an angle of attack α formed by the direction of the jet and the tangent drawn at the point of its contact with the surface of the roll and directed to the zone of the apex of the stream brook. The pressure of the cooler 6 is controlled by the pressure regulator 10, and its constancy is provided by the receiver 9. The pressure of the cooler at the outlet of the pressure regulator is correlated depending on the size of the compression sleeve and the formation of scale on the roll section located in front of the grease briquettes.

Степень охлаждения валков при этом определяется наличием или отсутствием парообразования. Одновременно с выходной стороны каждой клети стана через систему охлаждения валков 11 производят подачу охладителя на рабочую поверхность валков 2 каждой из обойм.The degree of cooling of the rolls is determined by the presence or absence of vaporization. At the same time, from the output side of each mill stand, through the cooling system of the rolls 11, a cooler is supplied to the working surface of the rolls 2 of each of the cages.

Предложенный способ реализуется следующим образом, например, при производстве труб на стане непрерывной прокатки, осуществляемой на оправке.The proposed method is implemented as follows, for example, in the production of pipes in a continuous rolling mill carried out on a mandrel.

При деформации нагретой гильзы 1 ручьевыми валками 2 производят подачу охладителя через систему охлаждения 11 на рабочую поверхность валков 2 с выходной стороны клетей. Этим обеспечивается общее охлаждение валков по всей рабочей поверхности. Одновременно с входной стороны клетей производят подачу смазки в виде твердых брикетов 3, установленных в цилиндрах 4. Брикеты 3 подают на рабочую поверхность 5 валков 2 потоком охладителя 6, который через зазор 7 истекает на участок, расположенный перед брикетами, навстречу вращения валков. Струя охладителя 8 истекает с постоянным давлением и направлена под углом атаки α в зону вершины ручья валков. Угол атаки α может колебаться от 5 до 85°, причем бóльшая эффективность при угле атаки α=45°. При этом происходит наиболее интенсивное локальное охлаждение и одновременно быстрое доохлаждение средней части рабочей поверхности валка. Одновременно происходит сбив налипших окалины и деформируемого металла. В результате снижается износ валков, количество вдавливаний и рисок на наружной поверхности труб, количество перевалок клетей в стане. Все вместе это ведет к увеличению износостойкости валков, повышению качества труб и производительности стана.When the heated sleeve 1 is deformed by the grooved rollers 2, the cooler is supplied through the cooling system 11 to the working surface of the rollers 2 from the output side of the stands. This provides overall cooling of the rolls over the entire working surface. At the same time, lubricant is supplied in the form of solid briquettes 3 installed in the cylinders 4 from the input side of the stands. Briquettes 3 are supplied to the working surface 5 of the rolls 2 with a coolant stream 6, which flows through the gap 7 to the section located in front of the briquettes, in front of the rotation of the rolls. The cooler stream 8 expires with constant pressure and is directed at an angle of attack α in the area of the top of the roll stream. The angle of attack α can vary from 5 to 85 °, with greater efficiency at an angle of attack α = 45 °. In this case, the most intense local cooling and, at the same time, quick after-cooling of the middle part of the working surface of the roll occurs. At the same time, the adherent scale and the deformable metal are knocked down. As a result, the wear of the rolls, the number of indentations and grooves on the outer surface of the pipes, and the number of transshipment stands in the mill are reduced. All together, this leads to an increase in the wear resistance of the rolls, an increase in the quality of the pipes and the productivity of the mill.

В зависимости от обжатий гильзы, определяемых калибровкой валков стана, величины которых изменяются по клетям, а также от наличия образования окалины на участке валков, расположенном перед брикетами смазки, корреспондируют давление охладителя на брикеты смазки в пределах от 0,5 до 4,0 ати с помощью регулятора давления 10. В результате этого происходит стабилизация процесса прокатки по всем клетям стана, что в свою очередь выравнивает износ калибра валков, повышает качество готовых труб и увеличивает производительность стана.Depending on the compression of the liner, determined by the calibration of the mill rolls, the values of which vary according to the stands, as well as on the presence of scale formation on the roll section located in front of the grease briquettes, the pressure of the cooler on the grease briquettes corresponds to from 0.5 to 4.0 ati s using a pressure regulator 10. As a result, the rolling process is stabilized in all mill stands, which in turn evens out the wear of the caliber of the rolls, improves the quality of the finished pipes and increases the productivity of the mill.

Предлагаемый способ был опробован на многоклетьевом реечном стане завода «TMK-ARTROM», г.Слатина, при прокатке труб диаметром 116 мм с толщиной стенки 3 мм из сталей марок 20 и 17ГС. Всего в стане было задействовано 14 клетей. При деформации гильзы ручьевыми валками, имеющей температуру 1150°С в начале прокатки и около 800°С в конце прокатки, на рабочую поверхность валков с выходной стороны клетей подавали охладитель, который производил общее охлаждение валков. Одновременно с входной стороны клетей производили подачу смазки графитовыми брикетами, которые были установлены в цилиндры, а их подачу к рабочей поверхности валков осуществляли потоком охладителя с помощью средства для формирования струи охладителя через сопловой зазор в виде щели с поперечным сечением 20,0×1,5 мм, ширина профиля валка составляла 100 мм. Истечение охладителя происходило навстречу вращения валков на участке, расположенном перед брикетами, в виде сконцентрированной локальной струи с постоянным давлением. Угол атаки струи охладителя составлял 30°. Струя была направлена в зону вершины ручья валков. Давление струи корреспондировалось по клетям в зависимости от величины обжатия гильзы и образования окалины: для стали марки 20 давление составляло от 0,5 до 3,0 ати, для стали марки 17ГС - от 1,0 до 4,0 ати. При этом происходило интенсивное доохлаждение средней части профиля ручьевых валков. Парообразования и налипания окалины на валки, а также деформируемого металла не наблюдалось. Процесс непрерывной прокатки во всех клетях стана протекал стабильно. Из анализа результатов данной прокатки видно, что:The proposed method was tested on a multi-stand rack mill of the TMK-ARTROM plant, Slatina, when rolling pipes with a diameter of 116 mm and a wall thickness of 3 mm from steel grades 20 and 17 GS. In total, 14 stands were involved in the camp. When the sleeve was deformed by grooved rolls, which had a temperature of 1150 ° С at the beginning of rolling and about 800 ° С at the end of rolling, a cooler was fed to the working surface of the rolls from the exit side of the stands, which performed general cooling of the rolls. At the same time, lubrication was carried out on the input side of the stands with graphite briquettes, which were installed in the cylinders, and they were supplied to the working surface of the rolls using a coolant flow using means for forming a coolant jet through a nozzle gap in the form of a gap with a cross section of 20.0 × 1.5 mm, the width of the roll profile was 100 mm. The expiration of the cooler was in the direction of rotation of the rolls in the area located in front of the briquettes, in the form of a concentrated local stream with constant pressure. The angle of attack of the cooler stream was 30 °. The jet was directed into the area of the top of the roll stream. The jet pressure corresponded to the stands depending on the size of the compression sleeve and the formation of scale: for steel grade 20, the pressure ranged from 0.5 to 3.0 bar, for steel grade 17GS - from 1.0 to 4.0 bar. In this case, intensive aftercooling of the middle part of the stream roll profile took place. Vaporization and sticking of scale on the rolls, as well as the deformable metal, were not observed. The process of continuous rolling in all stands of the mill proceeded stably. An analysis of the results of this rolling shows that:

- повысилась износостойкость валков в 1,5-2,0 раза;- increased wear resistance of the rolls in 1.5-2.0 times;

- увеличился выход годного на 20-25% за счет снижения количества труб, произведенных с различными дефектами на наружной поверхности,- increased yield by 20-25% due to a decrease in the number of pipes produced with various defects on the outer surface,

- повысилась производительность стана на 15% за счет повышения износостойкости валков и снижения количества перевалок.- increased mill productivity by 15% by increasing the wear resistance of the rolls and reducing the number of transhipments.

Использование предлагаемого способа прокатки позволит увеличить износостойкость валков, снизить дефекты на поверхности изделий, а также повысить производительность стана.Using the proposed rolling method will increase the wear resistance of the rolls, reduce defects on the surface of the products, and also increase the productivity of the mill.

Claims (1)

Способ непрерывной прокатки изделий, включающий деформацию нагретой заготовки ручьевыми валками в клетях непрерывного стана, подачу смазки твердыми брикетами и их прижим к поверхности валков потоком охладителя, истекающим навстречу вращения валков на участке, расположенном перед брикетами, отличающийся тем, что поток охладителя подают на рабочую поверхность валков одновременно с входной и выходной сторон клетей, при этом с входной стороны каждой клети размещают средство для формирования струи охладителя с постоянным давлением и подачи брикетов смазки, причем струю охладителя направляют под углом атаки от 5 до 85° в зону вершины ручья валков, а его давление на брикеты смазки корреспондируют по клетям стана в зависимости от величины обжатия заготовки и образования окалины на участке валков, расположенном перед брикетами смазки. A method of continuous rolling of products, including the deformation of a heated billet by groove rolls in a continuous mill stand, the supply of grease by solid briquettes and their pressing against the surface of the rolls by a coolant stream flowing out against the rotation of the rolls in the area located in front of the briquettes, characterized in that the coolant stream is fed to the working surface rolls simultaneously with the input and output sides of the stands, while on the input side of each stand, a means for forming a jet of cooler with constant pressure and These are lubricant briquettes, moreover, the cooler stream is directed at an angle of attack from 5 to 85 ° to the area of the apex of the roll stream, and its pressure on the lubricant briquettes corresponds to the mill cages depending on the amount of compression of the workpiece and the formation of scale on the roll section located in front of the lubricant briquettes.

Images