Магнитное поле позволяет повысить качество проката при снижении энергозатрат. Указанная цель достигается тем, что в способе прокатки полос, включающем пропускание электрического тока и пластическую деформацию , импульсный электрический ток пропускают после очага деформации. Импульсный электрический ток пропускают через поперечное сечение прокатываемой полосы нормально к его поверхности. Дополнительно импульсный электрический ток пропускают вдоль полосы на расстоянии 100 - 150 мм. Амплитуда импульсного тока 6 - 50 кА, длительность импульса 0,05 - 0,15 с, длительность паузы между импульсами 0,05 - 1,5 с. Изобретение обеспечивает повышение пластичности поверхности слоев при сохранности валков.
Заявленный способ осуществляется следующим образом. При продольной прокатке в прокатной клети раскат подвергается обжатию рабочими валками под действием опорных валков. В очаге деформации между рабочими валками пластической деформации подвергается не весь объем металла, а только его небольшая. В этом слое в 4...7 раз больше насыщение кислородом и азотом, а содержание скалярной и избыточной плотности дислокаций выше на два порядка, чем в исходном металле. Импульсный электрический ток от источника электрического тока , проходя между контактными роликами установленными попарно-соосно с обеих сторон полосы через поперечное сечение прокатываемой полосы , способствует удалению и увеличению подвижности избыточных дислокаций, удалению из наклепанного слоя кислорода и азота. Параметры импульсного тока - длительность импульса, длительность паузы между импульсами и сила тока в импульсе (амплитуда импульса), задаются с помощью преобразователя, запитываемого от промышленной сети.
В результате импульсный электрический ток будет проходить как через поперечное сечение полосы между роликами, так и вдоль проката по наклепанному слою. Сила тока тем больше, чем больше площадь поперечного сечения полосы и чем больше процентное содержание углерода в стали. Длительность импульса увеличивается с увеличением степени обжатия и толщины наклепанного слоя. Длительность паузы выбирается в зависимости от геометрии зоны воздействия, которая тем больше, чем больше мощность импульсного тока. Параметры импульсного тока подбираются экспериментально в пределах: сила тока - 6...50 кА, длительность импульса - 0,05... 0,15 с, длительность паузы - 0,05...1,5 с. При пропускании импульсного электрического тока как через поперечное сечение проката, так и вдоль нее выделяется большое количество тепла (согласно закону Джоуля-Ленца), что приводит к значительному нагреву металла в этих областях (до 750oC и выше). Температура нагрева зависит от значения силы тока и длительности импульсов: чем они выше, тем выше температура. Этот способ исключает прохождение электрического тока через рабочие и опорные валки и, следовательно, снижение их срока службы из-за эрозионных процессов. Качество проката повышается за счет освобождения захваченного в очаге деформации азота и кислорода и снятия остаточных напряжений после прокатки. Прохождение тока по деформированной полосе позволяет преодолеть дислокационные препятствия за счет электронно-дислокационного взаимодействия, повысить пластичность поверхностных слоев на 40%.
Это позволяет на 10-15% снизить энергозатраты на прокатку.
Применение технологических смазок
Применение традиционных смазочных материалов (минерального, растительного масла, синтетических смазок с содержанием поверхностно-активных веществ и др.) на толстолистовых станах трудно реализуемо из-за дефицитности и недостаточной эффективности, возможного существенного загрязнения охлаждающей воды отходами смазки. Трудности их применения усугубляются тем, что, как правило, станы этого типа обладают маломощным и перегруженным циклом оборотного водоснабжения. Содержание масел в оборотной воде может достигать 100 мг/л и более.
Требования, предъявляемые к технологической смазке при горячей прокатке, зачастую находятся в противоречии друг к другу. Удовлетворительное решение этих вопросов может быть осуществлено лишь путем целевой разработки новых смазочных материалов, учитывающих специфику их применения. Выбор новых смазок сопряжен с необходимостью обширных экспериментальных исследований, которые могут быть в основном выполнены в лабораторных условиях с последующей промышленной проверкой.
По данным технической литературы, одним из материалов, перспективных для использования в качестве технологической смазки при горячей прокатке, являются полимеры. Было изготовлено и опробовано более 60 образцов предполагаемой технологической смазки на основе полимерных материалов. По химической природе они составляют четыре группы материалов: эпоксидные олигомеры, азотосодержащие соединения, сложные эфиры жирных кислот, высокомолекулярные гидроксилсодержащие соединения. При горячен прокатке стальных образцов толщиной 10-12 мм (при ε = 20-25 %) применение указанных технологических смазок обеспечивало снижение силы и момента прокатки на величину до 20 %, в то время как при использовании минерального масла Ц-24 этот показатель не превышал 9%.
Материал первых трех групп, обеспечивая сравнительно эффективность в качестве технологической смазки, обладает рядом недостатков, основными из которых являются высокая растворимость в воде, горючесть с высоким пламенем и обильным дымовыделением, специфический запах и т.д. Достоинством высокомолекулярных гидроксилсодержащих соединений (ВГС) является то, что при эффективности не ниже первых трех групп полимерных материалов они лишены отмеченных вышенедостатков. В практике эксплуатации машин и механизмов известно применение ВГС (в виде полиалкиленгликолей) для улучшении смазочной способности применяемых приэтом смазок. Одним из промышленных продуктов класса полиалкиленгликолей являются лапролы.
Лапролы обладают хорошей смазывающей способностью, высокой температурой воспламенения и вспышки, малой летучестью, инертностью к металлам, стойкостью к образованию осадка. Практически все марки лапрола одинаково влияют на снижение силы прокатки. Однако учитывая, что с увеличением молекулярной массы лапролов уменьшается их растворимость в воде и летучесть, для приготовления технологической смазки предпочтительнее применять лапролы 1052, 2002 и 3002.
На основе полиалкиленгликолей разработан новый смазочный материал УП-6-116-1, который представляет собой смесевую композицию и, кроме лапрола, содержит следующие добавки: основание Манниха (0,1—1,0 мас. ч) и диглицидный эфир (0,2—40 мас. ч). Добавки стабилизируют смесь и повышают ее антикоррозионные свойства. Горячая прокатка тонких (h = 2,5..2,7 мм) стальных образцов с указанной смазкой на лабораторном стане показала снижение силы прокатки на 23—31 %, а толстых (h = 10-12 мм) — в среднем на 21 %. Смазку наносили на валки в чистом виде. Смазка УП-6-116-1 представляет собой жидкость от светло-желтого до светло-коричневого цвета. Смазка нерастворима и воде, растворяется в спирте, эфире, ацетоне. Температура вспышки 236оС, а воспламенения 246оС, вязкость при 25°С - 0,08 Па∙с, кислотное число 0,2 мг КОН/г, а рН =7. Плотность 1,05 г/см3, зольность 0,02 %, содержание воды 0,1 %. Коэффициент теплопроводности равен 0,523 Вт/(м∙К), а коэффициент температуропроводности 25,8∙10-8
Разработаны и согласованы санитарно-эпидемиологической станцией Минздрава Украины технические условияТУ 6-05-241-407-84 "Технологическая смазка УП-6-116-1". Все компоненты смазки выпускаются отечественной промышленностью.
Смесевая композиция УП-6-116-1 может быть получена на существующем оборудовании химического производства или с использованием оборудования системы технологической смазки, установленной в прокатном цехе. Разработана технологическая инструкция по приготовлению смазки УП-6-116-1.
На промышленном стане смазка УП-6-116-1 применяется в виде 3 %-ной водомасляной смеси при расходе чистого смазочного материала 20—40 г/т проката. Смазка успешно опробована на толстолистовых станах 2300 Донецкого, 2850 Ашинского металлургических заводов и 2800 ОХМК. Применение технологической смазки не нарушает устойчивость прокатки, не приводит к образованию открытогопламени, дымовыделению и специфического запаха, прокатка с применением данной смазки но толстолистовом станепозволяет улучшить технико-экономические показатели производства толстолистового проката без привлечения традиционных дефицитных смазочных материалов. Смазка УП-6-116-1 может применяться и на других станах горячей прокатки.
На основании экспериментального исследования смазки УП-6-116-1 в лабораторных условиях и на стане 2300 применение этого материала в качестве технологической смазки не приводит к химическому загрязнению охлаждающей воды. Прокатка со смазкой не способствует дополнительному загрязнению металлических и бетонных поверхностей оборудования и сооружений цикла оборотного водоснабжения. Не выявлено наличия отходов смазочного материала в окалине первичного отстойника. Последнее можно объяснить небольшим расходом чистого смазочного материала, высокой степенью его использования в очаге деформации (до 85 %) и применением контактных устройств для подачи смазки на валки, а также сравнительно небольшой продолжительностью применения смазки (7 суд). Выявлена некоторая тенденция к интенсификации осаждения окалины в воде вторичных отстойников. Окончательное заключение о наличии технологической смазки в воде оборотного цикла будет получено на основании результатов ее длительного промышленного применения. Математическое моделирование, выполненное ВНИПИЧЭО для условий Донецкого металлургического завода, показало, что при длительном применении накопление смазочного материала в оборотной воде может составить 0,18 мг/л. Качественное масс-спектральное исследование продуктов термодеструкции смазки УП-6-116-1(при t = 700 °С) показало, что она сгорает полностью с образованием воды, углекислого газа и моноксида углерода (следы). По данным Донецкой городской санитарно-эпидемиологической станции, содержание СО и С02 в зоне рабочей клетипри применении смазки УП-6-116-1на стане 2300 не изменилось.