Основы прокатки металлов в постоянных магнитных полях
Делюсто Л.Г.
Машиностроение, 2005 г.
ВВЕДЕНИЕ
В условиях свободного рынка металлопродукции первостепенное значение приобретают показатели качества. Для листов и полос к ним следует отнести, прежде всего, точность размеров, плоскостность и раз-нотолщинность полос. В последнее время, в связи с повышенными требованиями к штампуемости автолиста, заказчики металла ужесточили требования к физико-механическим свойствам проката, в частности к пластичности.
Для повышения качества своей продукции прокатчики во всем мире, прежде всего в Японии, Германии, США, а также в странах Латинской Америки, Индии и Китая, давно приступили к глобальной модернизации прокатного оборудования. По всему миру распространились такие технологии как "литье-прокатка" CVC - непрерывное регулирование толщины полосы в процессе прокатки.
В результате модернизации существующих прокатных станов и, прежде всего, прокатных клетей качество листового и полосового проката значительно улучшилось. Однако, несмотря на успехи, достичь того качества, которого требуют сегодня от прокатчиков заказчики, пока не удается.
Анализ многочисленных примеров модернизации прокатного оборудования, приведенных в книге, показывает, что модернизация не в состоянии кардинально изменить ситуацию в борьбе за качество проката. 11ричины этого заложены в глубоком заблуждении производственников и проектировщиков в невозможности изменения традиционной схемы прокатной клети, которая имеет существенные конструктивные недостатки.
Современная прокатная клеть, например, КВАРТО, состоит из станины, двух опорных валков, двух рабочих валков, гидронажимных или электромеханических устройств и механизмов противоизгиба опорных и рабочих валков. В такой клети внешние силы, создающие усилие прокатки, прикладываются к шейкам валков, т.е. на их концах. Со стороны полосы на валки действуют реактивные силы, вызывающие в них большие изгибающие моменты и прогибы. В результате в валках возникают опасные напряжения, которые способствуют возникновению микротрещин в рабочем слое и его разрушению.
При существующей схеме приложения внешних сил к шейкам валков, невозможно также добиться наименьшей разпотолщиппости но ширине полосы, несмотря па применение противоизгиба.
В книге описан новый способ прокатки листов и полос, согласно которому внешнее усилие создают непосредственно в валках при помощи постоянного магнитного поля. Это достигается за счет размещения валков между полюсами электромагнита или постоянного магнита. В этом случае валки сами давят на заготовку и деформируют ее. Магнитные поля притягивают противоположные валки друг к другу и создают тем самым усилие прокатки. Это усилие является равнодействующей электромагнитного давления, которое равномерно распределено вдоль бочек валков и не передастся в виде реакций на подшипники, подушки и станину клети, за счет чего резко возрастает жесткость клети и, как следствие, возрастает точность прокатки.
В книге, на примерах, взятых из различных областей техники, показано, какое огромное преимущество по качеству приобретают те технологии, в которых используются слабые и сильные постоянные магнитные поля.
При обработке металлов в магнитных полях можно снимать упрочнение как в процессе прокатки, так и после деформации, снижать уровень остаточных напряжений в металле, повышать пластичность, коррозионную стойкость, изменять структуру металла и многое другое.
В книге представлены основные формулы для расчета энергосиловых и электромагнитных параметров прокатки, приведены результаты экспериментальных исследований показателей деформации. Отдельная глава посвящена изучению возможности повышения пластичности металлов при прокатке в постоянном магнитном поле сталей типа 08Ю. В книге также уделено внимание технике безопасности при работе на станах с электромагнитными клетями. Приведены затраты на создание клетей и экономический эффект. Даны рекомендации по проектированию прокатных клетей с электромагнитным нажимным механизмом.