Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования 10
1.1. Классификация процессов асимметричной прокатки 10
1.2. Процессы вертикально асимметричной прокатки 11
1.2.1. Асимметричная прокатка в клетях с одним очагом деформации 13
1.2.2. Асимметричная прокатка в клетях с несколькими очагами деформации 39
1.2.3. Асимметричная прокатка на многоклетевых станах или многопроходная асимметричная прокатка 47
1.3. Процессы горизонтально асимметричной прокатки 55
1.3.1. Процессы горизонтально асимметричной прокатки, создаваемые целенаправленно 55
1.3.2. Процессы горизонтально асимметричной прокатки, вызванные возмущениями 57
1.4. Процессы асимметричные относительно двух плоскостей (горизонтальной и вертикальной) 75
1.5. Основные положения теории вертикально асимметричной прокатки 76
1.5.1. Статика и геометрия очага деформации 76
1.5.2. Кинематика асимметричного очага деформации 80
1.5.3. Методика определения нейтральных углов в симметричном очаге деформации 84
1.5.4. Нейтральные углы при асимметричной прокатке 89
1.6. Асимметрия процесса горизонтальной прокатки и движение концов полосы 92
1.7. Постановка задачи 98
Глава 2. Определение граничных условий при прокатке в вертикально асимметричном очаге деформации 100
2.1. Определение геометрических и статических граничных условий 100
2.1.1. Общий случай 100
2.1.2. Анализ предельного случая 103
2.2. Основные дифференциальные уравнения асимметричной прокатки 133
2.3. Определение кинематических граничных условий 150
2.3.1. Традиционный подход - Эйлерово описание кинематики в декартовых координатах 150
2.3.2. Новый подход - Эйлерово описание кинематики в полярных координатах 168
2.3.3. Частные варианты модели кинематики 174
2.3.4. Особенности асимметричного деформирования в случае простейшего поля скоростей 176
2.3.5. Графическое представление и анализ нулевых линий 179
2.3.6. Об отыскании действительного поля скоростей 191
Выводы 192
Глава 3. Конечно-элементное моделирование напряженно-деформированного состояния при вертикально асимметричной прокатке 195
3.1. Вязкопластическая модель определения НДС при вертикально-асимметричной прокатке толстого листа из слабо сжимаемого материала 195
3.1.1. О возможном виде конечных элементов для описания деформирования сплошных сред 195
3.1.2. Метод вязкопластических слабо сжимаемых конечных элементов 199
3.1.3. Условия контактного трения 204
3.1.4. Решение в конечных деформациях 205
3.1.5. Формулировка, учитывающая инерционный эффект 206
3.1.6. Тепловая задача 207
3.2. Приложение разработанной модели НДС к случаю вертикально асимметричной прокатки толстых листов 209
3.2.1. Особенности решаемой задачи 209
3.2.2. Особенности компьютерной реализации модели 209
3.2.3. Результаты численного исследования 210
3.3. Трехмерная упругопластическая модель определения НДС при симметричном и вертикально-асимметричном плющении ленты 214
3.3.1. Математическая модель 215
3.3.2. Результаты численных исследований и проверка адекватности модели 218
Выводы 226
Глава 4. Математическое моделирование НДС при совместном процессе асимметричной прокатки и пластической гибки и разработка технологии производства крупногабаритных тел вращения 227
4.1. Постановка задачи 227
4.2. Математическое моделирование совмещенного процесса вертикально асимметричной прокатки и пластической гибки 228
4.2.1. Выбор диаметра и пространственных координат положения отгибающего ролика 230
4.2.2. Стадии совмещенного процесса и их параметры 231
4.2.3. Зависимость параметров от отношений диаметров валков и абсолютного обжатия 239
4.2.4. Влияние температуры металла и скорости прокатки 243
4.3. Предлагаемая технология производства крупногабаритных тел вращения 245
4.4. Промышленное опробование и внедрение производства крупногабаритных тел вращения совмещенным процессом асимметричной прокатки и пластической гибки 247
Выводы 250
Глава 5. Математическое моделирование и разработка технологии процессов горизонтально асимметричной прокатки. Моделирование процессов асимметричной относительно двух плоскостей прокатки 252
5.1. Постановка задачи 252
5.2. Трехмерное математическое моделирование НДС при горизонтально асимметричной прокатке ленты 253
5.3. Экспериментальное исследование влияния различных технологических факторов на поперечное течение металла 259
5.3.1. Постановка задач экспериментального исследования 259
5.3.2. Выявление уширения при холодной прокатке 260
5.4. Влияние поперечного профиля подката на уширение 265
5.4.1. Методика и результаты исследования 265
5.4.2. Анализ результатов исследования 267
5.5. Изучение уширения и уменьшения клиновидности при холодной прокатке 268
5.5.1. Методика и результаты исследования 268
5.5.2. Анализ результатов исследования 273
5.6. Внедрение разработанной технологии 284
5.7. Математическое моделирование процессов асимметричной относительно двух плоскостей прокатки 288
5.7.1. Результаты численного исследования 289
Выводы 298
Глава 6. Новые технические и технологические решения в области вертикально или горизонтально асимметричной прокатки 301
6.1. Асимметричная вертикальная прокатка в одном очаге деформации 301
6.2. Асимметричная вертикальная прокатка в нескольких очагах деформации 305
6.3. Асимметричная вертикальная прокатка на многоклетевом стане 311
6.4. Регулирование процесса вертикально асимметричной прокатки 316
6.5. Компенсация дефектов профиля полос при горизонтально асимметричной прокатке 320
Выводы 328
Заключение 329
Список литературы 332
Приложения 367
- Асимметричная прокатка на многоклетевых станах или многопроходная асимметричная прокатка
- Метод вязкопластических слабо сжимаемых конечных элементов
- Внедрение разработанной технологии
- Асимметричная вертикальная прокатка на многоклетевом стане
Асимметричная прокатка на многоклетевых станах или многопроходная асимметричная прокатка
На многоклетевых станах [79, 80] асимметричная прокатка осуществляется как совокупность асимметричных деформаций в ряде клетей. При этом обеспечивается целенаправленное чередование характера распределения фактора асимметрии деформации в последовательных клетях. Таким фактором может быть отличие следующих параметров верхнего и нижнего рабочего валков: диаметров [81], скоростей [82], шероховатостей [83], положений относительно вертикали [84].
Фирмой "Исикавадзима-харима дзюкогё" предложен двухклете-вой непрерывный четырехвалковыи стан, у которого в первой клети диаметр верхнего рабочего валка больше диаметра нижнего рабочего валка, а во второй клети наоборот. Приводными являются рабочие валки большего диаметра [85]. Расположение валка большего диаметра сверху и снизу в последовательных клетях обеспечивает соответствующее чередование характера и величины неравномерности деформации по толщине полосы и в результате даёт возможность компенсировать влияние указанной неравномерности. Применение асимметрии в каждой клети обеспечивает снижение усилия и моментов прокатки. Уменьшается разнотолщинность полосы.
Разработан способ холодной прокатки лент, преимущественно для офсетной печати, в линии непрерывного стана с регулируемыми скоростями вращения рабочих валков и межклетевыми натяжениями [82]. Прокатку проводят с рассогласованием скоростей рабочих валков в нескольких клетях линии, при этом количество этих клетей определяют посредством последовательного чередования через клеть, начиная с последней по ходу прокатки, а рассогласование скоростей рабочих валков и величину межклетевых натяжений устанавливают по зависимости Vi/v2=1 +(0,1 -0,24) и соотношению а-/а2 =1,2-2,8, где Vi и v2 - окружные скорости верхнего и нижнего рабочих валков в клети; X-величина относительной вытяжки полосы в клети; oi и а2 - переднее и заднее удельные натяжения полосы в клети.
Чередование клетей с симметричным и асимметричным режимами прокатки в этом способе позволяет не только рационально использовать рассогласование скоростей для клетей, работающих в асимметричном режиме, но и повысить эффективность влияния натяжения полосы в клетях без рассогласования скоростей валков, так как для симметричного процесса более эффективно заднее натяжение полосы [86]. При прокатке полос по данной технологии получают различную шероховатость верхней и нижней поверхностей полосы, что необходимо для офсетной печати [87].
Улучшить текстуру металла можно способом прокатки полосы в многоклетевом стане, предусматривающим асимметричную деформацию её в каждой клети путём придания различной шероховатости верхнему и нижнему валкам [83]. Этот способ сохраняет достоинства процесса прокатки полос в валках с разной шероховатостью и при этом не вызывает ухудшения текстуры стали после отжига. Текстура металла получается такой же, как после прокатки в симметричных условиях.
В Японии разработан способ прокатки, по которому верхние и нижние рабочие валки многоклетевого прокатного стана смонтированы с возможностью смещения в направлении прокатки и против него. При этом прямые В и С (рис. 1.12), соединяющие центры пар валков, становятся наклонными к направлению А движения проката [88]. Величину и направление смещения задают для последовательных пар валков так, чтобы их взаимное влияние компенсировало друг друга. Тем самым уменьшают усилия прокатки и предотвращают изгиб полосы.
При многоклетевой прокатке асимметрия процесса может быть создана путём воздействия на траекторию движения полосы вне очагов деформации.
Предложен непрерывный прокатный стан с частичным охватом валков, включающий, по меньшей мере, две последовательно расположенные клети и установленную в межклетевом промежутке дополнительную клеть, имеющую два рабочих валка, выполненных с возможностью вертикального перемещения (рис. 1.13) [85]. Перемещение валкового узла, установленного в дополнительной клети, обеспечивает возможность регулирования режима натяжения в широких пределах, поскольку при этом регулируется угол охвата валков полосой. Изменение площади контакта полосы с поверхностью рабочих валков обеспечивает эффективное регулирование сил трения. Силы трения препятствуют растяжению металла на валках, обеспечивая плавный переход от напряжений в межклетевых промежутках к напряжениям в зоне максимальных деформаций, и снижают влияние жёстких концов.
Разработаны также варианты многоклетевой асимметричной прокатки с использованием в клетях не одного, а нескольких факторов асимметрии деформации.
Фирмами "Мицубиси дзкжогё" и "Син ниппон сэйтэцу" предложен непрерывный стан холодной прокатки полос [89]. Диаметры рабочих валков клетей уменьшаются по направлению прокатки. Прокатку ведут между рабочими валками неравного диаметра. Траектория движения полосы имеет зигзагообразную форму. Полоса огибает один из рабочих валков таким образом, чтобы угол подачи полосы на входе в валки был равен или больше угла выхода полосы из валков (на 3). При этом снижается давление металла на валки, предотвращаются обрывы полосы даже в случае прокатки с высокими обжатиями.
Предложен способ прокатки полос в клетях многоклетевого стана, по которому для улучшения качества за счет снижения анизотропии механических свойств металла обжатие ведут с уменьшающейся по ходу прокатки величиной рассогласования скоростей валков в клетях и с чередованием в соседних клетях положений ведущего и ведомого валков, при этом величина рассогласования окружных скоростей валков в предпоследней по ходу прокатки клети составляет 1,5 -3,2%, а в предшествующей ей - 2,8 -4,1% [90].
Разработан способ непрерывной прокатки полос, включающий одновременное обжатие двух полос в линии непрерывного стана при частичной деформации в двух горизонтах прокатки. Обжатие полос в двух горизонтах проводят во всех клетях линии стана, образуя последовательный ряд очагов деформации в шестивалковых клетях между рабочими и промежуточными опорными валками, при этом процесс асимметричной прокатки чередуют через клеть с симметричной [91].
Совершенно отдельно стоит техническое решение [92], согласно которому дрессировка ведется с рассогласованием скоростей рабочих валков, зависящим от рассогласования скоростей валков в последней клети прокатного стана. Так, прокатку по предложенному способу ведут с рассогласованием скоростей валков, равным Vj/v2 =1 + (ОД5-0,25) /100, а дрессировку - с рассогласованием, равным 0,99-1,02 величины рассогласования скоростей валков последней клети стана, где v-скорость ведомого валка, v2 - скорость ведущего валка; є - относительное обжатие в клети.
Известен способ производства холоднокатаных полос из стали [93] с содержанием элементов, %: С 0,09; Мп = 0,02-1,0; Si 0,25; 0,2 AI 0,08; Р = 0,04-0,10; S 0,025; V = 0,005-0,05; Мо = 0,005-0,03; остальное - железо и неизбежные примеси, включающий горячую прокатку, принудительное охлаждение перед смоткой полосы в рулон на отводящем рольганге, смотку в рулон при 500-600С, холодную прокатку с обжатием 60-80%, рекристаллизационный отжиг с окончательной выдержкой при 700-780С и дрессировку. Охлаждение полосы после горячей прокатки производят с градиентным отводом тепла перпендикулярно плоскости полосы на отводящем рольганге за счет превышения не менее, чем в 1,5 раза интенсивности охлаждения верхней поверхности полосы по сравнению с нижней поверхностью, холодную прокатку полосы производят в разношероховатых рабочих валках с отношением шероховатостей Rla/R =3...5, причем валки с большей шероховатостью поверхности совмещают с поверхностью полосы, располагающейся во время горячей прокатки снизу.
Известный способ позволил получить холоднокатаную сталь с особо высокой штампуемостью и повышенной прочностью, полностью удовлетворяющую требованиям потребителей.
Предложен способ холодной прокатки полос на непрерывном стане, включающий прокатку полос с наклоном в предчистовом проходе в валках с разношероховатыми поверхностями, в чистовом - в валках с одинаковой шероховатостью поверхностей. С целью повышения качества проката в предчистовом проходе полосу в процессе прокатки наклоняют к валку, шероховатость которого в 2,5-3,75 раза больше шероховатости другого валка этого прохода и в 1,3-2,0 раза меньше шероховатости поверхности валков чистового прохода [94].
Разработан способ прокатки полос, заключающийся в многократной их деформации между парой валков с постоянным рассогласованием их окружных скоростей, при котором в каждом последующем проходе изменяют рассогласование скоростей на обратное, т.е. валок, вращающийся с большей окружной скоростью, вращают с меньшей и наоборот [95]. Это позволяет повысить качество полос и стойкость валков путем выравнивания их износа.
Метод вязкопластических слабо сжимаемых конечных элементов
Методы жесткопластических или вязкопластических конечных элементов широко используются для моделирования таких процессов ОМД, как прессование, экструзия, прокатка, волочение и т.д. В этих методах предполагается, что материал деформируется только пластически. Упругой деформацией пренебрегают. В определяющих уравнениях Леви-Мизеса, основанных на критерии Губера [266] для вязкопластических материалов, напряжения находятся вне зависимости от напряжений на предыдущем шаге деформирования, т.е. напряжения не записываются через приращения и скорости. Это приводит к относительно малому времени расчета при моделировании больших пластических деформаций в сравнении с методом упругопластических конечных элементов. Более того, постановка задачи и программирование жесткопластических элементов намного проще, чем при упругопластическом анализе.
Метод вязкопластических конечных элементов был впервые разработан Хэйясом Д. и Мэркалом П. [267] для верхней оценки деформирования вязкопластических материалов в конце 1960-х годов. Дискретизация на конечные элементы облегчала процесс минимизации энергии пластической деформации. Метод Хэйяса Д. и Мэркала П., однако, ограничен задачами плосконапряженного состояния из-за отсутствия условий несжимаемости при пластической деформации. Условие несжимаемости было введено Вашизу К. [268] в функционал для вязкопластического анализа с использованием метода множителей Лагранжа [269]. Полученный функционал был модифицирован Кобайяши С. и др. [270] и Масренхольцем О. и др. [271] для конечно-элементной формулировки. В методе множителей Лагранжа, однако, число варьируемых параметров значительно возрастает, так как коэффициенты, соответствующие гидростатическому напряжению, в каждом элементе принимаются как варьируемые. Этот метод требует большой памяти компьютера и значительного времени расчета. Зенкевич О.С. и др. [272] и Александер Дж. и др. [273] ввели условие несжимаемости, используя штрафную функцию, что позволило отказаться от увеличения варьируемых параметров. В методе штрафных функций напряжения получают для функционала, вводя штрафы из уравнений равновесия (принцип виртуальной работы), хотя напряжения полностью не удовлетворяют пределу текучести. С другой стороны, авторы [274, 275] разработали метод вязкопластических конечных элементов, основанный на теории пластичности для слабо сжимаемых материалов. Этот метод позволил напрямую рассчитывать напряжения в зависимости от скорости деформаций.
Основные формулировки задачи моделирования процессов ОМД методом вязко-пластических конечных элементов даны ниже.
Представленный метод сформулирован на основе теории пластичности слабо сжимаемых материалов в постановке К.Мори и К.Осакада [274, 275].
Уравнение (3.14) решают с помощью метода Ньютона-Рапсона. В уравнении (3.14) учитываются характеристики скоростного и деформационного упрочнения.
Метод вязкопластических конечных элементов часто формулируется на основе минимизации функционала. Матрица жесткости, получаемая при этом, будет такой же, как и в уравнении (3.14), так как функционал получен из дифференциальных уравнений равновесия на основе вариационного метода.
Внедрение разработанной технологии
На основе представленных выше экспериментального исследования особенностей уширения и его влияния на поперечный профиль, а также математического моделирования осуществлено усовершенствование процесса холодной прокатки с целью повышения точности ленты, получаемой из подката с клиновидным поперечным сечением [282, 283].
В работах Корохова В.Г., Грудева А.П., Чижикова Ю.М. доказана зависимость уширения от коэффициента трения в очаге деформации при горячей и сортовой прокатке. Исходя из результатов проведенных этими авторами исследований, можно говорить о том, что с увеличением контактного трения поперечное деформирование металла при холодной прокатке также снижается.
При проведении ряда производственных экспериментов доказано существование вышеназванной взаимосвязи применительно к производству холоднокатаной ленты, а также определена зависимость уменьшения поперечной разнотолщинности от коэффициента трения в очаге деформации.
Коэффициент трения решено было в первом случае изменять составом подаваемой смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) первой клети. На первом этапе эксперимента прокатка велась в обычном режиме, т. е. подаваемой СОЖ являлась эмульсия, приготовленная из эмульсола "Ринол" с концентрацией масла 1,6%. Второй замер толщины и ширины делали при отсутствии СОЖ в первой клети. Третий замер толщины и ширины полосы делали с подачей в первую клеть эмульсии, а также дополнительной смазки. В качестве дополнительной смазки использовали масло "Индустриальное-40", которое совместимо с применяемой на пятиклетевом стане 630 эмульсией типа "Ринол". В результате проведенного исследования установлено, что состав СОЖ оказывает определенное влияние на выкатываемость клиновидности и уширение при холодной прокатке. При анализе полученных в ходе эксперимента данных видно, что с увеличением концентрации масла в эмульсии от 0 до 10% уширение за первой клетью возрастает с начальных значений 0,2-0,21 (0,049-0,051%) до конечных 0,56-0,63 мм (0,137-0,154%) при прочих относительно равных условиях. Аналогично воздействует концентрация масла в эмульсии и на уменьшение клиновидности при холодной прокатке - при увеличении концентрации масла в эмульсии от 0 до 10% величина уменьшения клиновидности возрастает с начальных значений 0,01 (11,11%) до конечных 0,04 мм (55,56%).
Несомненно, шероховатость рабочих валков влияет на коэффициент трения в очаге деформации и, как следствие, на величины уширения и выкатываемость клиновидности в процессе холодной прокатки. Для определения этих зависимостей в ходе проведенного эксперимента осуществляли прокатку полос с использованием в первой клети стана 630 5 пар рабочих валков, подготовленных по следующей схеме: пара №1 - насеченные верхний и нижний валки (RA=6,5 мкм); пара №2 - насеченные верхний и нижний валки (RA=3,5 мкм); пара №3 - насеченный верхний валок (RA=3,5 мкм) и шлифованный нижний (RA=1,4 мкм); пара №4 - насеченные верхний и нижний валки (RA=2,5 мкм); пара №5 - насеченный верхний валок (RA=2,5 мкм) и шлифованный нижний (RA=1,4 мкм). В ходе проведенного производственного исследования выявлено, что при прокатке экспериментального рулона, когда в первую клеть стана завалена пара рабочих валков №1, относительная величина уширения за первой клетью составляет 0,056-0,114%, а уменьшение поперечной разнотолщинности - 16,7-25,0%. Постепенно снижая шероховатость рабочих валков первой клети (пара №5), увеличивают относительную величину поперечной деформации до 0,106-0,193%, т.е. в 1,7-1,9 раза. При этом выкатываемость клиновидности поперечного сечения возрастает до 43,7-50,0%, т.е. в 2,0-2,6 раза. При анализе полученных данных видно, что снижая шероховатость рабочих валков, можно добиться увеличения поперечной деформации и уменьшения клиновидности в процессе холодной прокатки ленты.
Зависимость уширения и уменьшения клиновидности от величины и распределения удельного натяжения между клетями является малоизученной. Для определения первого из этих влияний провели производственный эксперимент, в ходе которого лента прокатывалась с разными уставками межклетевых натяжений равными 0,25от и 0,30 тт. Анализируя результаты проведенного исследования, четко видно, что снижая абсолютные межклетевые натяжения на 15-20% (удельное - из расчета 0,25 ат), можно увеличить выкатываемость клиновидности подката на 10-20% -с начальных значений 0,04-0,08 (47-80%) до конечных 0,05-0,12 мм (53-100%), а также увеличить уширение с начальных значений 1,2-1,9 (0,25-0,56%) до конечных - 1,5-2,3 мм (0,31-0,70%) при прочих относительно равных условиях.
Влияние распределения межклетевых натяжений на уширение и уменьшение клиновидности определены в ходе проведения соответствующего производственного эксперимента [298]. В одном случае межклетевые натяжения были выбраны согласно "Приложения №1 к ТИ 101-П-ХЛ8-311-98" В другом - по следующей схеме: первый промежуток добавляли на 30%; второй промежуток добавляли на 15%; третий промежуток - оставляли без изменений; четвертый промежуток - снижали на 10%. В результате чего было отмечено увеличение уширения с начальных значений 1,93-2,04 (0,42-0,70%) до конечных -2,22-2,50 мм (0,49-0,84%) при прочих приближенно равных условиях. Кроме этого возросла относительная величина выкатываемости клиновидности поперечного сечения с начальных значений 0,04-0,06 (36-60%) до конечных - 0,06-0,07 мм (50-75%).
На основе выявленных зависимостей разработаны мероприятия, направленные на повышение точности холоднокатаной ленты, целесообразность внедрения каждого из которых проверена путем проведения соответствующих экспериментов [299 - 303].
Предложено холодную прокатку ленты на непрерывном пятиклетевом стане вести с подачей в очаги деформаций всех клетей эмульсии, приготовленной из эмульсола «Квэкерол», концентрация масла в которой повышена до 2,0-2,2%. Также предлагаем подавать в очаги деформаций IJI и III клетей дополнительную смазку на основе высококонцентрированной эмульсии (концентрация масла 9-10%) в объеме 2,5-3,0 м3/сутки, т.е. подпитывать эмульсию непосредственно на стане. Готовить свежий раствор рекомендуем в дополнительном баке. Для осуществления поставленной задачи необходимо провести отдельный трубопровод из насосной станции №81, а также установить коллектора подачи эмульсии на стане согласно предлагаемой схеме.
Предложено холодную прокатку ленты в условиях ЛПЦ-8 ОАО «ММК» вести на насеченном (шероховатость 3-4 мкм) верхнем и шлифованном (шероховатость 1,3-1,4 мкм) нижнем рабочих валках I клети (Приложение 5).
Разработана следующая схема распределения межклетевых натяжений при холодной прокатке ленты в условиях неравномерного обжатия по ширине:
- первый межклетевой промежуток - величина натяжения увеличена на 30%;
- второй межклетевой промежуток - величина натяжения увеличена на 15%;
- третий межклетевой промежуток - величина натяжения выбрана согласно "Приложения №1 к ТИ 101-П-ХЛ8-311-98";
- четвертый межклетевой промежуток - величина натяжения снижена на 10%.
В результате внедрения предложенной технологии на стане 630 ЛПЦ-8 ОАО «ММК» [301] снижена разнотолщинность готовой холоднокатаной ленты из прочных сталей на 0,01-0,05 мм, повышен выход годной ленты на 0,8% за счет уменьшения перевода изготовленной на заказ ленты в упаковочную, увеличен выпуск ленты из малопластичных сталей высокой точности по толщине на 9%, снижен расходный коэффициент на 1 кг/т. Ежемесячный экономический эффект составил 220,5 тыс. рублей (в ценах 2001 года) (Приложение 6).
Асимметричная вертикальная прокатка на многоклетевом стане
В связи с большими технологическими возможностями сохраняет актуальность асимметричная прокатка на многоклетевых станах. При этом без значительного переоборудования можно целенаправленно изменять характер распределения деформаций в разных клетях. Так, предложен непрерывный прокатный стан, каждая клеть которого содержит приводной валок и неподвижный деформирующий элемент, причём в последовательных клетях чередуются верхнее и нижнее расположение валков и неподвижных элементов (рис. 6.8), что позволяет в итоге компенсировать неравномерность деформации прокатываемой полосы по толщине и осуществлять двустороннюю полировку [319].
Важной особенностью рассматриваемых процессов асимметричной прокатки является требуемый высокий уровень переднего натяжения полосы, который должен значительно превышать уровень заднего. Это вызвано необходимостью преодоления сильного тормозящего действия неподвижного деформирующего элемента. Очевидно, что при многоклетевой (или многоочаговой) асимметричной прокатке переднее натяжение от клети к клети резко возрастает и быстро достигает предельного по прочности материала полосы значения. Тем самым ограничиваются число клетей (или очагов деформации) и технологические возможности стана. Для снятия этого ограничения предложен способ прокатки, при котором в каждом межклетевом (межочаговом) промежутке создают такой перепад натяжений, что заднее натяжение в последующей клети меньше переднего в предыдущей [320] (рис. 6.9). В этом случае асимметричная прокатка осуществляется без необходимости увеличения уровня переднего натяжения от клети к клети (или от очага к очагу). При таких условиях снижается количество обрывов полосы, соответственно повышаются производительность стана и качество выпускаемой продукции.
Как было показано выше (см. главу 3), для обеспечения равномерности удельных натяжений по толщине полосы необходимо соблюдать рассчитанные углы входа и выхода полосы из очага деформации. При других значениях углов распределение натяжений по толщине полосы будет неравномерным, что может привести к повышению вероятности обрыва полосы, анизотропии механических и геометрических свойств проката. Это потребовало создания новых технических решений.
Был предложен непрерывный прокатный стан, включающий последовательно расположенные клети 1 и 2 с рабочими 3 и 4 и опорными 5 и 6 валками (рис. 6.10) [321]. Опорные валки снабжены нажимными устройствами 7 и 8. Натяжные ролики 9 перемещаются по направляющим 10 механизмом 11. Межклетевые натяжные ролики 10 с механизмом их вертикального перемещения 11 перемещаются по направляющим 12 механизмом перемещения 13. Механизм перемещения может быть, например, гидравлическим. Устройство работает следующим образом. С помощью нажимных устройств 3 и 8 устанавливают требуемый начальный зазор между рабочими валками 5 и 6. Заправляют в стан полосу и, перемещая натяжные ролики 10 механизмом 12 и межклетевые натяжные ролики механизмами 11 и 12, устанавливают необходимые, предварительно рассчитанные углы входа и выхода полосы из клети, обеспечивающие равномерное распределение удельных натяжений по толщине полосы. Полосу прокатывают. В случае, если необходимо отклонять полосу на выходе из клети 1 на верхний рабочий валок, а на входе клети 2 на нижний, то необходимо поменять местами рабочие валки в одной из клетей.
Был разработан также непрерывный прокатный стан, включающий последовательно расположенные прокатные клети и установленные в межклетевых промежутках с возможностью вертикального перемещения пары натяжных роликов, отличающийся тем, что в каждом межклетевом промежутке установлена дополнительная пара натяжных роликов (рис. 6.11) [322].
Эти изобретения позволяют избавиться от фиксированной зависимости и устанавливать любые углы входа и выхода полосы из очага деформации. Можно всегда подобрать такие углы, при которых удельные натяжения по толщине постоянны.
При многоклетевой или многоочаговой прокатке с неподвижными деформирующими элементами важное значение приобретает вопрос изучения микрогеометрии полосы. Выше отмечалось, что шлифующее действие этих элементов оказывает положительное влияние. Однако оно имеет и негативные последствия: отшлифованные в предыдущих очагах поверхности полосы при прокатке в последующих плохо удерживают смазку, что усиливает тормозящее действие и может привести к пробуксовке валков и обрыву полосы.
Разработан способ прокатки, предусматривающий поддержание на выходе из каждого (і - го) очага деформации шероховатости полосы со стороны приводного валка, аналогичной шероховатости подката [323].
