Производство листа с рифленой поверхностью
Мелешко А.М. и др.
Металлургия, 1986 г.
4. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ И ПУТИ ДАЛЬНЕЙШЕГО РАСШИРЕНИЯ СОРТАМЕНТА
Одним из первых способов производства листов с рифлениями новых видов являлась обработка поверхности на металлорежущих станках. К недостаткам этого процесса можно отнести низкую производительность, высокую себестоимость (иногда превышающую 1000 руб/т), утрату некоторых важных технологических свойств в связи с тем, что канавки и углубления, обработанные резцом, в большей степени приобретают свойства концентраторов напряжений, чем полученные другими способами, в частности прокаткой. Расточка канавок не обеспечивала такие важные сортаментные требования, как достаточно крупная габаритность листов, точность размеров рифлений при значительных размерах листов и др.
Разработанные более двадцати лет назад технологическая схема и состав оборудования для производства листов с рифленой поверхностью β двухвалковых клетях и на рельефной плите [ТО] не нашли применения на предприятиях Минчермета СССР из-за низкой технологичности и практической невозможности удовлетворить те же сорта ментные требования к продукции.
Усложненный вариант технологии прокатки листов в рифленых валках был применен в промышленных условиях на одноклвтьевом реверсивном тонколистовом стане горячей прокатки 1500. В этом варианте достаточно сложно удовлетворялось одно из наиболее важных технологических и сортаментных требований — высокая точность заготовки по толщине. Заготовку вырезали из толстолистового проката и калибровали в гладких валках для уменьшения разнотолщиниости. Не надежно удовлетворялось требование к точности угла между двумя системами канавок, образующих рифление. По этому варианту заготовку задавали β рифленые валки под углом к направлению прокатки ("на угол"), равным половине угла между рифлениями (канавками) в плоскости листа. Так как прокатка "на угол" является одним из наименее надежных способов получения заданных размеров и формы раската, для повышения точности задачи в валки углы заготовки обрезали и из прямоугольной в плане она превращалась в 5—6-угольную, которую после рифления вновь обрезали для получения прямоугольного листа. Габаритные размеры листов при этом резко сокращались, расходный коэффициент металла достигал 1,7 при большей себестоимости продукции.
Более совершенной и в большей степени удовлетворяющей требованиям потребителей по габаритности листов является технология, освоенная на одном из тонколистовых станов пакетной прокатки. Рифление производят в этом случае в валках с винтообразными гребнями, причем угол наклона винтовой линии гребней соответствует углу, под которым пересекаются две системы канавок на поверхности листа, образуя рифление, β этом случае и заготовка, и листы имели прямоугольную форму, заготовку в валки задавали обычным образом. Эта технология после ряда усовершенствований была внедрена на других прокатных станах, так как она удовлетворяла практически всем требованиям, предъявляемым к сортаменту листов. Выход годного при этом достигал 98 %, расходный коэффициент редко превышал 1,2.
Существенные затруднения в выполнении текущих и перспективных сортаментных требований потребителей вызывало несовпадение сортамента рифленых и гладких листов, прокатываемых на каждом действующем прокатном стане, определенном для освоения производства листов с рифлением. Значительную часть рифленых листов прокатывали на тон-колистовых станах, в то время как по общей толщине многие их типоразмеры следовало отнести к толстолистовому прокату, для обработки которых прежде всего не было приспособлено отделочное оборудование тонколистовых станов. Определенные трудности возникали и при использовании термических средств. Все вместе взятое приводило к тому, что при освоении каждого нового типоразмера листов приходилось искать компромиссные решения. Так, листы толщиной 8 и 10 мм, прокатываемые на тонколистовом стане 1250, поставляли β горячекатаном состоянии с заниженными требованиями к плоскостности. В отдельные периоды их производство характеризовалось высокой отсортировкой по размерам элементов рифления. Это же оборудование оказалось чрезвычайно трудно приспособляемым для дальнейшего расширения сортамента и организации производства листов с рифлением на обеих поверхностях листов.
Организации промышленного производства рифленого штрипса на непрерывном штрипсовом стане 300 предшествовала длительная работа с потребителями по приведению в соответствие их требований с техническими возможностями прокатного стана. Однако дальнейшее расширение сортамента с установлением ширины рифленой части, равной 160 мм, на этом стане не представилось возможным вследствие его недостаточной оснащенности для производства такой продукции без снижения темпа прокатки и часовой производительности в тоннаже. Аналогичные трудности возникали и при различиях в марочном сортаменте прокатываемых ранее гладких листов и вновь осваиваемых листов с рифленой поверхностью.
Следует отметить, что факторами, способствующими расширению сортамента рифленых листов и освоению производства их новых видов, являлись выполнимость особых требований потребителей, β частности по точности размеров элементов рифления; соответствие большинства других требований, не играющих первостепенной роли при применении рифленых листов, требованиям действующих стандартов, прежде всего сортаментных; выполнимость режимов термической обработки для листов с рифленой поверхностью; пригодность, за некоторым исключением, материала валков для расточки рифлений и производства рифлены χ листов.
Однако процесс расточки валков для ряда металлургических заводов оказался невыполнимым, вследствие чего наметилась тенденция централизованного их изготовления и расточки на машиностроительных предприятиях.
Производство листов с выступающими элементами рифления, которые β большинстве случаев наносятся за один пропуск, встречало еще одно серьезное затруднение, связанное с необходимостью иметь интенсивные деформации в этом формирующем пропуске (до 25—30 %). Это обстоятельство зачастую служило главной причиной ограничения сортамента продукции. Такое положение, в частности, сложилось на двухклетьевом толстолистовом стане 2300, на котором из-за достижения предельных значений энергосиловых параметров при прокатке листов толщиной 8 мм с точечным рифлением не представилось возможным освоить производство листов толщиной 6 мм с этим видом рифления. При выборе оборудования для производства новых видов листов с рифлением это положение учитывали одним из первых, особенно в тех случаях, когда для четкого выполнения элементов рифления требовалось занижать температуру перед пропуском, в котором формировались элементы рифления.
Для перспективного сортамента листов с рифленой поверхностью, если его производство возможно и освоение предполагается на действующем оборудовании, затруднения технологического характера остаются, так же как и их влияние на сортамент осваиваемой продукции. Их избежать полностью возможно только при наличии специализированного оборудования, когда особые требования потребителей закладывают в проектном сортаменте. Анализируя перспективные требования потребителей к сортаменту, следует отметить, что в достижении экономии металла и улучшения его использования имеются значительные резервы, которые могут быть реализованы расширением применимости листов с рифлением действующего сортамента. Об этом свидетельствует различие между потребностью и фактической потребляемостью рифленых листов, вместе с тем для ряда потребителей, потребность которых не удовлетворяется, их перспективные требования выполняются действующим сортаментом и, таким образом, вопрос состоит в расширении объемов производства. Примером β этом отношении могут служить предприятия Минстройдормаша, которые β недостаточных количествах получают листы общего назначения малых толщин. Для них перспективной будет замена листов с ромбическим рифлением листами с точечным рифлением [11].
Перспективными изменениями в сортаменте, которые обеспечат дальнейшую экономию и улучшение использования металла, являются: уменьшение толщины листов (часть потребителей β своих конструкциях ориентируется на использование листов толщиной 2,3 и 2,5 мм с рифлением, образованным двумя системами канавок на одной из поверхностей листа); уменьшение размеров элементов рифления в плоскости листа — шага рифления до 11 мм, длины и ширины элементов рифления до 10-11 мм; усложнение конфигурации элементов рифления {увеличение высоты свыше 2 мм для листов толщиной 6—8 мм, повышение углов наклона образующей рифлений с 27 до 40°, что предотвратит образование сколов ромбического рифления при эксплуатации плит типа Π А Г-14 и повысит технологичность линейной оснастки, для которой применяют чечевичное рифление) ; увеличение высоты рифлений до значений, превышающих толщину основания листов (до 1,2—1,4 толщины основания); увеличение доли листов в общем объеме производства и сортаменте с высотой элементов рифления, превышающей толщину основания листов (технология их производства существенно усложняется и зачастую не осуществима на действующем оборудовании); расширение марочного сортамента листов с испытаниями их механических и технологических свойств, т.е. с гарантированием соответствующих характеристик; изменение формы рифлений (углов у основания и вершины рифлений , радиусов закруглений, замена плоских элементов рифления вогнутыми), что с учетом поворота элементов рифления в плоскости листа таким образом, чтобы направление большой диагонали элемента ромбического рифления приближалось или совпадало с направлением образующей валка, уменьшит усилия при рифлении и позволит достичь экономии металла до 3 %; уменьшение ширины рифленой части полосового проката на 14-16 %; уменьшение глубины рифлений на 10—15 % (увеличение углов между образующими до 70°, ограничение радиуса скругления у вершин до 12 % от толщины для листов толщиной 2,5-2,8 мм с лунчатым рифлением); уменьшение сложности, количества и сечения элементов технологического рифления и высоты основного рифления у листов для дорожных и колейных настилов; увеличение объемов производства и потребления листов в термоообработанном и термоупрочненном состояниях; осуществление контроля размеров элементов рифления по операциям, т.е. после каждого рифления, если оно наносится более чем за один пропуск.
На первых этапах освоения производства рифленых листов их себестоимость была высока, обычно превышала отпускную цену и производство их на действующем оборудовании было экономически нецелесообразным. К другим условиям, существенно влиявшим на процесс освоения производства листов с новыми видами рифления, следует отнести сортамент и применимость выпускаемых гладких листов на данном или ближайших металлургических заводах в качестве заготовки для производства рифленых листов и возможность размещения выпуска заготовки в пределах производственной программы предприятий, которые определены в качестве поставщиков данной продукции.