Effect of Roll Force Decrease in Hot Rolling of Dp600 Steel Grade by Use of Roll Gap Lubrication

• Autorzy: Kaźmierski Tomasz , Krawczyk Janusz

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0053.6121

Warianty tytułu

PL

Efekt spadku siły walcowania na gorąco stali Dp600 w wyniku smarowania kotliny walcowniczej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The force required for plastic deformation of steel in the hot rolling process is an important parameter which impacts roll wear, strip steering in finishing stands, shape and profile of the rolled strip and energy consumption. Theoretically, the roll force could be effectively decreased by rolling strips with higher temperatures and a lower speed or by reducing the strip’s input thickness. Due to the required mechanical properties of hot rolled strips as well as the continuous drive toward increased rolling line productivity and cost optimisation, in most cases, it is impossible to lower roll force by changing these two parameters. Roll gap lubrication effectively decreases the roll force, and lowering the friction between the work roll's surface and rolled material reduces roll force by 5% to 20%. Lower roll force brings obvious results in lower energy consumption, but even more important are benefits coming from lower work roll wear and improved strip shape and profile. These issues are particularly important during the hot rolling of dual-phase steel, which due to relatively low final rolling temperature (FRT), requires a higher roll force resulting from increased steel yield stress at lower temperatures.

PL

W procesie walcowania na gorąco siła konieczna do uzyskania pożądanego stopnia odkształcenia plastycznego materiału w kotlinie walcowniczej jest istotnym parametrem, wpływającym na stopień zużycia walców, prowadzenie pasma w klatkach walcowniczych, kształt i profil walcowanego pasma oraz zużycie energii elektrycznej. Efektywnymi sposobami zmniejszenia siły koniecznej do odwalcowania pasma w grupie klatek wykańczających mogłoby być prowadzenie walcowania w wyższej temperaturze i z mniejszymi prędkościami lub zmniejszenie wejściowej grubości pasma. Z uwagi na wymagane własności mechaniczne blachy po walcowaniu na gorąco, a także ciągłe dążenie do zwiększenia wydajności linii i optymalizacji kosztów, najczęściej nie jest to możliwe. Skutecznym sposobem pozwalającym na zmniejszenie siły walcowania jest zastosowanie smarowania kotliny walcowniczej. Zmniejszenie tarcia pomiędzy powierzchnią walców i walcowanym materiałem pozwala uzyskać spadek siły na poziomie 5–20%. Spadek siły walcowania przekłada się wprost na zmniejszenie zużycia energii elektrycznej, jednak najważniejsze są korzyści związane ze zmniejszonym zużyciem walców roboczych i lepszą kontrolą kształtu pasma. Kwestie te nabierają szczególnego znaczenia podczas produkcji blachy o strukturze dwufazowej, która z uwagi na wymaganą stosunkowo niską temperaturę końca walcowania charakteryzuje się dużym oporem odkształcenia skutkującym występowaniem dużych sił w trakcie walcowania w grupie klatek wykańczających.

Słowa kluczowe

EN

hot rolling; dual phase steel; roll force; roll gap lubrication

PL

walcowanie na gorąco; stale dwufazowe; siła walcowania; smarowanie kotliny walcowniczej

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2023
• Tom: nr 2
• Strony: 27--33
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Kaźmierski Tomasz

• ArcelorMittal Poland S.A. Unit in Krakow, Tadeusza Sendzimira 1 Street, 31-752 Krakow
• AGH Doctoral School A. Mickiewicza 30 Ave., 30-059 Krakow, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-2477-5324

autor

Krawczyk Janusz

• The AGH University of Science and Technology, Faculty of Metals Engineering and Computer Science, A. Mickiewicza 30 Ave., 30-059 Krakow, Poland.

• https://orcid.org/0000-0002-7893-1177

Bibliografia

• 1. Gonzalez J.A.: The prediction of applied force and torque during flat hot rolling, Doctoral Thesis, Sheffield Hallam University (United Kingdom), 1981.
• 2. Shipping L., Jiading L.: Reference yield strength calculated by rolling force model. HSLA Steels 2015, Microalloying 2015 & Offshore Engineering Steels 2015, TMS 2016, pp. 351–356.
• 3. Müller M., Prinz K., Steinboeck A. et al.: Adaptive feedforward thickness control in hot strip rolling with oil lubrication, Control Engineering Practice, Vol. 103, 104584, 2020.
• 4. Knechtelsdorfer U., Steinboeck A., Schausberger F. et al.: A novel mass flow controller for tandem hot rolling mills, Journal of Process Control, Vol. 104, 2021, pp. 168–177.
• 5. Lianjie L., Haibo X., Tianwu L. et al.: Influence mechanism of rolling force on strip shape during tandem hot rolling using a novel 3D multi-stand coupled thermo-mechanical FE model, Journal of Manufacturing Processes, Vol. 81, 2022, pp. 505–521.
• 6. Niekurzak M., Kubińska-Jabcoń E.: Assessment of the Impact of Wear of the Working Surface of Rolls on the Reduction of Energy and Environmental Demand for the Production of Flat Products: Methodological Approach, Materials 2022, 15, 2334.
• 7. Xianglong Y., Zhengyi J., Jingwei Z. et al.: The role of oxide-scale microtexture on tribological behaviour in the nanoparticle lubrication of hot rolling, Tribology International, Vol. 93, 2016, pp. 190–201.
• 8. Shirizly A.J., Lenard G.: The effect of scaling and emulsion delivery on heat transfer during the hot rolling of steel strips, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 101, 2000, pp. 250–259.
• 9. Lagergren J.: Friction evaluation in hot strip rolling by direct measurement in the roll gap of a model duo mill, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 70, 1997, pp. 207–214.
• 10. Tieu A.K., Jiang Z.Y., Lu C.: A 3D finite element analysis of the hot rolling of strip with lubrication, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 125-126, 2002, pp. 638–644.
• 11. Wei-gang L., Chao L., Ning F. et al.: Friction Estimation and Roll Force Prediction during Hot Strip Rolling, Journal of Iron and Steel Research, International, Vol. 23, 2016, pp. 1268–1276.
• 12. Shirizly A., Lenard J.G.: The effect of lubrication on mill loads during hot rolling of low carbon steel strips, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 97, 2000, pp. 61–68.
• 13. Yaroslavtcev A., Androsenko M., Kulikova E.: Performance improvement in rolling of hot-rolled wide strip by supplying lubricant to the back-up rolls of a finishing, Materials Today: Proceedings, Vol. 19, 2019, pp. 2462–2466.