Колибровка швеллера

«Ослабление»  деталей стана вызывает необходимость  его регулировки, т. е. возвращения всех деталей в положение, соответствующее первоначальной настройке стана. Изменение условий прокатки требует корректировки первоначальной настройки стана, т. е. некоторого отступления от первоначальной настройки. Корректировку положения валков из-за изменения температуры начала прокатки приходится производить в тех случаях, когда работа нагревательных устройств стана на длительное время ухудшается вследствие снижения качества топлива, возникновения каких-либо неполадок в самих нагревательных устройствах и пр. Необходимость корректировки настройки валков в этом случае вызывается тем, что более холодный металл при обжатии дает большее уширение по сравнению с более горячим металлом. Вследствие этого возникает опасность получения заусенцев; кроме того, более холодный металл при деформации оказывает большее давление на валки, под влиянием чего увеличивается так называемая «пружина» валков, вызывающая изменение разъема валков и пр.

Устойчивость  настройки стана. Первоначальная настройка должна быть настолько устойчивой, чтобы обеспечить возможно большую продолжительность прокатки с надлежащей правильностью профиля без необходимости возобновления настройки.

НАГРЕВ  МЕТАЛЛА

Нагрев  металла считается правильным: а) когда обеспечивается достаточно высокая температура конца прокатки и равномерность нагрева металла по длине и в поперечном сечении; б) когда неизбежное в процессе прокатки снижение температуры от начальной до конечной происходит с наибольшей равномерностью для всех полос каждой партии. Несоблюдение этих условий вызывает, во-первых, изменение величины уширения металла и, во-вторых, различную степень его сопротивления деформации на разных участках прокатываемых полос по длине или в поперечном сечении.

Понятно, что наиболее правильный круглый профиль получается только при какой-то определенной ширине овала, которую можно назвать «нормальной» шириной. Отступление от нормальной ширины овала в сторону уменьшения ее приведет к недостатку металла на боках чистового профиля, а отступление в сторону увеличения вызовет излишек металла в чистовом калибре, переполнение его и как следствие - заусенцы.

Изменение величины сопротивления металла  деформации при неравномерной температуре его в пределах одной полосы или для разных полос является отрицательным фактором. Влияние этого фактора выражается в том, что прокатываемый металл при разных температурах вызывает различное расхождение валков по вертикальному направлению, что равносильно изменению настройки валков. В результате профиль получается с теми или другими отступлениями от нормального профиля .

К условиям удовлетворительного нагрева металла  относятся: рациональная конструкция  нагревательных устройств, соблюдение в них надлежащего теплового режима, правильно выбранная общая продолжительность нагрева металла, достаточное время выдержки его перед выдачей, применение контрольно-измерительных приборов и автоматики в управлении процессом нагрева, необходимое число кантовок слитков или блюмов, исправное состояние пода печи, равномерные темпы выдачи нагретых полос и пр. Температура, до которой должен нагреваться металл, и температура конца прокатки должны соответствовать температурам, указанным в технологических инструкциях по нагреву металла для данного стана.

РАБОТА  НА МАЛО ВЫРАБОТАННЫХ ВАЛКАХ

Значительная выработка калибров, изменяя правильность калибровки, вызывает неправильность прокатываемого профиля.

Кроме возникновения неправильности профиля, показателем необходимости перехода на запасный калибр (либо калибры) или даже смены валков служит еще и заметное ухудшение качества поверхности прокатной продукции: чем больше вырабатываются валки, тем более шероховатой делается поверхность проката. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

6. Производство профилей швеллерного типа с использованием универсальных калибров

В состав технологического оборудования цеха прокатки широкополочных балок НТМК входят три методические печи с шагающим подом, двухвалковая реверсивная обжимная клеть 1300, три универсальные клети 1500 (УК) и две вспомогательные клети 1250 (ВК). Все клети расположены последовательно. Максимально возможная длина раската составляет 105 м.

Оборудование  цеха предназначено для производства двутавровых профилей в объеме 1,5 млн т в год: балок № 18 - 100 по СТО АСЧМ 20 - 93 (взамен  ГОСТ 26020-83) и специальных двутавров.  В последнее время освоили прокатку двутавровых балок, соответствующих требованиям зарубежных стандартов JISG-3192 (15 номеров) и ASTM А6 (6 номеров освоено и 4 осваивают).

До 1993 г. в цехе выпускали только двутавровые профили. В 1993 - 1994 годах освоили ряд профилей небалочного типа: заготовку квадратную со стороной 100 - 200 мм; прокат для шпалы железнодорожных путей; швеллер 280 х 84 х 9,5 х 12,5 мм. Все указанные профили производят с использованием универсальных четырехвалковых калибров. Общим этих профилей стало создание универсальных калибров специальной конструкции, деформация металла в которых обеспечивает надежность технологии соответствие готового профиля стандарту и высокую производительность. Для прокатки квадратов применяют заготовки исходным сечением 240 - 290 х 360 - 440 мм. Для квадрата со стороной 200 мм подкат сечением 240 х 210 мм прокатывают в клети 1300 за пять проходов, в ВК (ящичном калибре) и УК (чистовом универсальном четырехвалковом) - за один проход в каждом.

Для квадрата со стороной 125 мм подкат сечением 180x158мм получают в клети 1300 за семь проходов; в ВК (первом ящичном калибре), УК универсальном четырехвалковом), ВК (втором ящичном) и УК (чистовом универсальном) - по одному проходу.

Чередование ящичных и универсальных калибров дало возможность изменять положение разъема калибра на полосе без кантовки. Оптимальная форма и сечение подката из ящичных калибров и дальнейшая деформация в универсальных четырехвалковых калибрах обеспечили соответствие готового профиля требованиям стандарта.

При производстве шпалы заготовку исходного сечения 230x320 мм прокатывают в клети 1300 двух ящичных калибрах, в несимметричном открытом разрезном калибре и двух калибрах швеллерного типа за пять проходов. Потом проводят реверсивную прокатку на первой группе клетей (ВК - УК) в режиме несинхронной работы в последовательности: первый проход - деформация в УК (ВК холостой); второй - в УК (ВК холостой); третий - в ВК (УК холостой),  затем  синхронная  прокатка на  второй группе клетей (УК - ВК) за один проход и проход чистовой универсальной клети (рис. 10).

Схема прокатки швеллера 280x84x9,5x12, мм аналогична схеме прокатки шпалы, но на обжимной клети используют закрытый разрезной калибр. Исходное сечение заготовки 210 х 400 мм. Калибровка валков показана на рис. 14.

Рис.13. Калибровка валков для прокатки  Рис.14. Калибровка валков для прокатки

 шпалы  железнодорожного пути    швеллера 280x84x9,5x12, мм

Трудности традиционной прокатки швеллеров; усугубились из-за вынужденного использования валков большого диаметра, из-за особенностей конструкции стана, предназначенного для прокатки двутавровых балок, а также из-за стремления в полной мере использовать имеющиеся универсальные клети. Вследствие достаточно свободных требований к геометрии профиля освоение железнодорожной шпалы проходило успешнее. Подтвердились предположения о том, что режим деформации полки, стенки и их сопряжения, величина радиуса внешнего угла и ширина полки контрольного калибра (ВК) тесно взаимосвязаны и непосредственно влияют на технологичность прокатки и отклонение готового профиля от требований стандарта.

Недостаточная жесткость клетей, сложность настройки универсальных калибров при прокатке несимметричных профилей, ненадежная работа существующей системы синхронизации в условиях равной токовой загрузки во второй группе клетей (УК и ВК) затрудняли освоение прокатки швеллера. В ходе опробования в основном стремились привести в соответствие с требованиями стандарта ширину полки и величину притупления внешних углов сопряжения стенки с полками. В результате освоили надежную технологию производства профилей швеллерного типа, экономичность которой предстоит определить в процессе дальнейшей работы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

7. Усовершенствование калибровки швеллера № 40

Швеллер № 40 является наиболее крупным профилеразмером по ГОСТ 8240-72; прокатка его связана с определенными трудностями. Длительное время прокатка профиля в рельсобалочном цехе велась с применением калибров открытого и закрытого типов на линии 900, закрытого и полузакрытого типов на линии 800 и закрытого типа на чистовой линии 850. Разворот фланцев промежуточных калибров осуществлялся изгибом шейки и составлял 15 % на каждый фланец. На всех клетях, кроме чистовой, применялись стальные валки. На чистовой клети - чугунные. Прокатка профиля в течение продолжительного времени позволила выявить имевшиеся недостатки в калибровке и технологии; их ликвидация дала возможность существенно повысить технико-экономические показатели прокатки.

Taк,   производительность в горячей час увеличилась с 95 до 185 т, а максимальное   производство   за   смену с 564 до 1400 т. Таких результатов удалось достичь благодаря следующим усовершенствованиям.

Линия 900

В качестве исходной приняли заготовку сечением 320X330 вместо 280 X 350 мм. Это улучшило работу блюмингов и стабилизировало ширину заготовки. При неизменных размерах калибров 1', 2' и 3' (рис. 15), необходимо былo улучшить (таблица) схему прокатки для обеспечения высокой устойчивости полосы (наименьшее искривлении переходного конца раската вверх, происходившее     обычно     в    проходах (6 и 7).

В процессе     исследования   при  одних и тех же режимах деформации  в

первых четырех проходах (таблица) меняли режимы  деформации и сочетание калибров  в    проходах   5,  6,  7   (схемы а, б, в). Наилучшие результаты были получены для схемы в: полоса имела наименьшее  искривление  вверх  (в сторону   закрытого    ручья    калибра), процесс вели без дополнительных проходов для   обжатия   переднего  конца раската длиной  1,5- 2 м, возвращения егo назад   и   последующей   прокатки полосы.

Для установления причины лучшего поведения полосы при прокатке по схеме в провели всесторонний анализ схем. Ограничив ширину шейки раската в проходах 5, 6 и 7 величиной 160 мм определили коэффициент вытяжек по элементам в шейке и фланцах в проходах 6 и 7:

Анализируя  представленные данные, можно видеть, что в проходах 6 по всем трем схемам прокатки ведущими элементами оказываются  фланцы (например,  для  схемы  а:   1,45>1,22),   а для проходов 7 - шейка (1,44>1,13). Отношения вытяжек для проходов 7 и 6, характеризующие степень неравномерности вытяжек по элементам, имеют наибольшие значения в схеме в. По-видимому, это и оказывает основное влияние на улучшение устойчивости прокатки полосы.

Линия 800

Ранее на клетях I и II линии 800 предусматривалось соответственно три и два прохода; для уменьшения числа переходных буртов с большего диаметра на меньший на клети I калибр 3' разместили между калибрами 1' и 2'. Но и в этих условиях при применении стальных валков прочность буртов оказывалась недостаточной. Величина разворота фланцев (15 %) ограничивала стойкость калибров и требовала увеличенных съемов с валков при их ремонте.

На клети  II при этих условиях происходил постоянный рост ширины калибров, который можно было ликвидировать только применением наплавки.   При   увеличении   ширины  калибров 4-5 затруднялся подбор чистовых калибров по ширине, ухудшалось оформление профиля, особенно по радиусам в стыке полос со стенкой.

Рис.15. Расположение калибров  1' - 3' в валках линии 900

Для ликвидации этих недостатков на клети I линии 800 применили калибры с разворотом фланцев на 25 % с дополнительными отгибом шейки вниз    и  смещением вниз нейтральной линии калибров: это позволило работать при обычной длине бочки валка (1800 мм). Наряду с повышением стойкости калибров и увеличением прочности буртов, значительно уменьшился съем с валков при ремонте, возросла их прочность, полностью ликвидированы поломки буртов; прокатываемая полоса стала лучше центрироваться в калибрах.

Об увеличении прочности буртов свидетельствует  наложение контуров калибра 2' и бурта до и после усовершенствования (рис. 17). Отношение ширины бурта к высоте изменилось с 0,85 до 1,05, значительно увеличились диаметры валков по местам возможной поломки. 

Рис.16 Усовершенствованная форма калибров линии 1' - 5'  линии 900

Кроме повышения прочности валков, новая калибровка обеспечила стабильность технологического процесса прокатки и получение устойчивых размеров профиля. Правильная стабильная задача раската в калибр определяется,  как известно,   формой  переднего конца раската. По старой калибровке полоса после калибра 3' клети I имела по шейке профиля неустойчивую форму «языка» вследствие orpаниченной возможности для правильной установки и регулировки валков осевом направлении из-за длинной (1830 и мм) бочки валков. При задаче в калибры 4' длинный узкий несимметричный «язык» полосы не удерживался вводной арматурой и фланец попадал на шейку калибра, что приводило к авариям и недокатам.