Система ящичных калибров

 

Рисунок 1.2. Схема прокатки металла в ящичных калибрах

 

Применяется главным образом для получения раскатов крупных сечений (80…100) мм. Хорошая очистка поверхности раската от печной окалины, возможность осуществления нескольких проходов в одном калибре, равномерное обжатие, неглубокий врез в бочку валка определяют преимущества этой системы.

Однако небольшие средние «вытяжки» (), неточность геометрических форм и размеров определяют сферу их промышленного применения обжимно–заготовочными станами и черновыми клетями сортопрокатных станов для получения готовых (чистовых) сортовых профилей только простой геометрической формы.

 

1.3.2. Система «ромб-ромб»

 

Рисунок 1.3. Схема прокатки металла в ромбических калибрах

 

Система «ромб-ромб» обычно применяется за системой ящичных калибров в черновых и предчистовых группах клетей и является подготовительной для получения квадратных профилей проката по системе «ромб - квадрат», описанной в разделе (1.3.1.). Система обеспечивает небольшие величины средней «вытяжки» (), зависящей от угла при вершине ромба составляющего (110…120)°.

Низкая величина коэффициента частной (и средней) «вытяжки» металла в ромбическом калибре объясняется, главным образом, тем, что наклон боковых стенок калибра ухудшает условия захвата металла валками и создаёт значительную неравномерность высотной деформации прокатываемого металла по ширине калибра, что уменьшает точность размеров профиля проката, а также качество поверхности прокатанных в калибре полос (раскатов).

Система геометрически подобных калибров «ромб - ромб», требующая кантовки раскатов на 90° после каждой рабочей клети, применяется сравнительно редко и только при прокатке труднодеформируемых марок стали, технологическими условиями прокатки которых требуются лишь незначительные величины «вытяжек» металла. Исходная заготовка квадратного сечения последовательно прокатывается в ромбических калибрах, а последний (чистовой) проход осуществляется в квадратном калибре.

Помимо небольшой вытяжной способности, к недостаткам системы относятся: плохое удаление окалины с поверхности прокатываемого металла; отсутствие обновления углов полосы, что приводит к неравномерному остыванию металла по поперечному сечению; трудность обеспечения поперечной устойчивости полосы в калибре, что приводит к её продольному скручиванию.

 

1.3.3. Система «ромб-квадрат»

 

Рисунок 1.4. Схема прокатки металла в системе калибров «ромб-квадрат»

 

Система применяется в последних клетях сортопрокатных станов для производства профилей квадратной стали с закруглёнными или «острыми» углами чистового профиля. Основное преимущество системы чередующихся квадратных и ромбических калибров заключается в обеспечении точности размеров готовых профилей проката. Кроме того, система обеспечивает достаточно высокие значения коэффициентов деформации металла («вытяжек»), устойчивость металла в ромбических и квадратных калибрах.

С позиций «Теории прокатки», следует отметить, что система «ромб-квадрат» обладает рядом технологических преимуществ, в сравнении с системой «ромб-ромб». Форма раската наиболее благоприятна для продольной деформации: в ромбический калибр подается полоса с прямым углом при вершине, а не с острым, как в системе «ромб-ромб», что увеличивает ширину зоны контакта металла с валками; боковые стенки квадратного калибра лучше ограничивают уширение ромбической полосы и поэтому увеличивается значение средней «вытяжки» металла (). Полоса ромбического сечения более устойчива в квадратном калибре, чем ромбическая полоса в ромбическом калибре (рисунок 1.4.). Система обеспечивает возможность получения геометрически правильных промежуточных квадратов, размеры сторон которых можно изменять при изменении зазора между буртами бочек валков.

Недостатком системы является большая глубина калибров, что снижает прочность бочек валков и увеличивает расход прокатных валков.

Отмеченные выше недостатки прокатки металла в ромбических калибрах сохраняются и в системе «ромб-квадрат».

На стане 700 ОЭМК крупносортный прокат квадратного сечения со стороной (125…70)мм производится по системе калибров «ромб-квадрат» во второй группе рабочих клетей НЗС 700. Перед клетью 5В установлен кантователь раскатов, обеспечивающий их поворот на 45° вокруг продольной оси симметрии.

На стане 350 ОЭМК не установлены кантователи раскатов и поэтому в своём классическом виде система калибров «квадрат-ромб-квадрат» не может быть реализована, хотя проектным сортаментом стана предусмотрено производство квадратных профилей со стороной (12…65)мм.

Авторы методического пособия считают возможным получение квадратных профилей проката по следующей технологической схеме, основные положения которой сообщены специалистам ОЭМК: раскат овальной формы, выходящий из любой рабочей клети с горизонтальными валками, прокатывается в ромбическом калибре клети с горизонтальными валками (при этом, одна клеть с вертикальными валками не обжимает металл), а затем, любое количество раз, применяется классическая схема калибров «ромб-квадрат» до получения чистового квадрата требуемых размеров.

1.3.4. Система «овал-квадрат»

 

Рисунок 1.5. Схема прокатки металла в системе калибров «овал-квадрат».

 

Система калибров, главным образом, применяется для получения профилей квадратной формы с размером стороны 75мм и менее.

В отличие от системы «ромб-квадрат», система обеспечивает обновление углов профилей квадратного сечения. Специфика кантовок раската (рисунок 1.5.) позволяет проработать металл в четырех, а не двух направлениях, что положительно сказывается на качестве готовой продукции. Основное преимущество системы – высокая вытяжная способность - .

К недостаткам относятся: необходимость плотного удержания овальной полосы в квадратном калибре. Значительная неравномерность высотной деформации приводит к увеличению износа валков, особенно с овальными калибрами.

 

1.3.5. Система «шестиугольник-квадрат»

 

 

Рисунок 1.6.Схема прокатки металла в системе калибров

«шестиугольник-квадрат».

 

Рассматривая данную систему с позиции развития предыдущей, необходимо отметить, что замена овального калибра шестиугольным приводит к повышению устойчивости полосы в квадратном калибре. Величины средних «вытяжек» и характер кантовок раскатов аналогичны системе «овал-квадрат». По указанным в разделе (3.1.) технологическим причинам, система калибров «овал-квадрат» не применяется на стане 350 ОЭМК.

 

 

1.3.6. Система «овал-ребровой овал»

 

 

Рисунок 1.7. Схема прокатки металла в системе калибров

«овал-ребровой овал»

 

Производственный, специфический технологический термин «ребровой», применительно к овальным и квадратным профилям, означает его вертикальное расположение (раскат поставлен «на ребро» и обжимается в направлении наибольшей оси симметрии профиля). Если ширина любого однорадиусного овала, выходящего из горизонтальных валков (рисунок 1.12), всегда больше его толщины, то у ребрового (двухрадиусного) вертикального овала (рисунок 1.14) толщина всегда больше ширины (как у куриного яйца, вертикально поставленного на горизонтальную плоскость).

Вообще-то такую систему калибров правомерно называть системой «овал–овал» и рассматривать как подготовительную для прокатки круглых профилей.

Система является одним из вариантов развития системы «овал-квадрат». В системе проявляются преимущества равномерности деформации полосы в овальном калибре и отсутствия дополнительной кантовки на 45°. Средние вытяжки () чуть меньшие, чем в системе «овал-квадрат» из-за худшей способности стенок ребрового овального калибра ограничивать поперечную деформацию прокатываемого металла, что частично компенсируется лучшей устойчивостью полосы в обоих калибрах системы. Данная вытяжная система не имеет целью получение готового проката, однако является универсальной, позволяющей за счет изменения зазора между валками прокатывать в следующих чистовых клетях круглые профили различных размеров.

Существенным недостатком систем калибров, использующих вертикальные (ребровые) овалы, является низкая величина «вытяжки» металла (неравномерность высотной деформации металла по ширине калибра), что снижает загрузку клетей с вертикальными валками прокатного стана, а также и уровень вытяжной способности системы в целом.

Следует отметить, что на сортопрокатных станах отрасли применяются различные геометрические формы овальных калибров (соответственно и раскатов). В [3] на странице 87, рисунок 3.4 приведены формы овальных калибров – однорадиусного, плоского и ребрового. В практике работы прокатных станов применяются эллиптические овальные калибры (рисунок 1.15), позволяющие получать более качественные круглые профили проката. В практике работы НЗС 700 использовался и трёхрадиусный калибр (клеть 2Г), в который задавался раскат прямоугольной формы поперечного сечения. Калибр получил название «ребрового квадрата» и его использование способствовало улучшению макроструктуры крупносортных профилей проката, получаемого из несплошной непрерывнолитой заготовки. В калибре такой формы обеспечивалось более равномерное распределение высотной деформации по ширине калибра (в сравнении с таковым в обычном двухрадиусном овальном калибре, предусмотренном схемой прокатки, составленной фирмой «Шлёманн - Зимаг» - ФРГ), что положительно отражалось на качестве готового проката стана 700. Однако, увеличившийся расход валков клети 2Г стана заставил руководство СПЦ-1 ОЭМК перейти на применение в клети 2Г двухрадиусных овальных калибров (при производстве круглых профилей проката).

В настоящее время круглые профили всех диаметров прокатываются в первой группе рабочих клетей НЗС 700 по такой специфической (несколько необычной, нестандартной) системе калибровки: клеть 1В – валки без калибров; клеть 2Г – «стрельчатый квадрат» гибридной формы (нечто подобное комбинации круга и ящичного квадрата – [3], страница 181, рисунок 3.17); клеть 3В – двухрадиусный овал классической формы и клеть 4Г – чистовой круг диаметров (135…180)мм.

На стане 350 ОЭМК такой проблемы нет и при прокатке круглых профилей используются системы калибров «овал-овал» и «овал-круг-овал», причём горизонтальные предчистовые овалы всегда исполняются однорадиусными, а предовальные калибры – двухрадиусными.

Основные геометрические соотношения в калибрах различных форм приводятся в [3] (страницы 88-89;таблица 3.2), а также в разделе 1.4. методического пособия.