Калиброванный формовочный валок

Калиброванный формовочный валок

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к производству сортового проката и трубному -производству. Цель изобретения - повышение качества трубной заготовки за счет обеспечения переменной кривизны ее профиля в поперечном сечении Калиброванный формовочный валок выполнен с криволинейной образующей бочки. При этом периметр профиля валка вьтолнен постоянным с постепенным увеличением радиуса калибра от наибольшей глубины врезания к наименьшей . Кроме того, при производстве труб из углеродистых марок сталей, радиус калибра г изменяется по закону 10R - h sin у- Jh2sin2f + -180Rh + 80h2-20r sin4/4r 0, где R - радиус валка, h - максимгитьная глубина калибра, 1 - длина профиля калибра , - полярная координата в плоскости , перпендикулярной оси валка. Глубина калибра р калиброванного валка определяется по формуле р .

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

COLlHAËÈÑTÈ×ЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

gg 4 В 21 С 37/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTOPCH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 40 14080/31 27 (22) 25.10.85 (46) 28.02.89. Бюл. У 8 (71) Московский институт стали и сплавов (72) В.А.Рымов, И.Н.Потапов, С.В.Самусев, В.А.Кроликов, С.А.Коробов, А.Г.Высокосов, Ю.П,Мягков, В.Я.Гольберг, Е.M.Êðè÷åâñêèé, Г.Г.Поклонов и Ю.И.Абальян (53) 621.774.21/4(088.8) (56) Жуковский Б.Д. и др. Производство труб электросваркой методом сопротивления. М.: Металлургиздат, 1953 с. 416-420. (54) КАЛИБРОВАННЫЙ ФОРМОВОЧНЫЙ ВАЛОК (57) Изобретение относится к производству сортового проката и трубному производству. Цель изобретения— повышение качества трубной заготовки за счет обеспечения переменной кри визны ее профиля в поперечном сечении.

Калиброванный формовочный валок выполнен с криволинейной образуняцей бочки. При этом периметр профиля валка выполнен постоянным с постепенным увеличением радиуса калибра от наибольшей глубины врезания к наименьшей. Кроме того, при производстве труб из углеродистых марок сталей, радиус калибра r изменяется по закоИзобретение относится к производству сортового проката и трубного производства.

Цель изобретения — повышение качества трубной заготовки за счет обес„.Я0„„1463554 А1

- 1 к — 1 80Rh + 80h -20r s in t /4 r =0, где R— радиус валка, h — - максимальная глубина калибра, 1 — длина профиля калибра, g — полярная координата в плоскости, перпендикулярной оси валка.

Глубина калибра Р калиброванного валка определяется по формуле

= (10R-h s Ы вЂ” h sin ф +100Rz -180Rh+

+ 80hì /10 а ширина калибра h

= 2 2гР - . Для производства труб из высоколегированных марок сталей применяется двухрадиусная калибровка.

При этом радиус кривизны профиля калибра г, постоянен, а радиус r изменяется по закону P --r„ sin(lq /r„)

2 raisin /(1-21 ) /4 г„, где 1„

1 (5 s in g+ 9) /32 — длина участка профиля калибра с постоянным .радиусом кривизны r Глубина калибра определя ется по той же формуле, что и для. валка при производстве труб из углеродистых сталей и ширина калибра п = 2 r„+ 2 (P-г,„)(2 rz-r< — ) ).

Такая калибровка обеспечивает возможность управления заданными свойствами трубной заготовки за счет переменной кривизны профиля по периметру, а также получения оптимальных геометрических параметров валкового калибра при производстве труб из углеродистых и высоколегированных марок стали.2 з.п. ф-лы, 2 табл., 6 ил. печения переменнои кривизны ее про филя в поперечном сечении.

На фиг. 1 дан валок с постоянным радиусом кривизны профиля калибра на фиг. 2 — валок с двухрадиусной ка1461554 тепенным возрастанием радиуса кривизны от наибольшей глубины врезания

I калибра к наименьшей, обеспечивает

5 постепенное формоизменение геометрических параметров изделия и исключает пики деформаций на различных участках изделия, т.е. позволяет получить качественную продукцию.

Теоретические и экспериментальные исследования показали, что отношение максимальной глубины врезания—

h к минимальной, равное 1,25, является оптимальным по отсутствию гофрообразования.

Дно калибра представляет собой окружность радиуса R — 0,9h, смещенный относительно центра окружности реборд валка на 0,1h.

20 Если ось ординат направить через точки с максимальной глубиной вреэания и минимальной глубиной врезания, а центр координат расположить в центре окружности реборд, то глубину ка25 либра Р в зависимости от угла (фиг. 3) можно определить следующим образом.

По теореме косинусов

СВг =АСг +АВг -2АСАВ cos (ф — -)

И

АСг +AB -2АСАВ s in 1

Отсюда .

2АС sin 9+

АВ = АС sing+ п ф

О, 1h sin ф + R — 1,8Rh + 0,81h -О, 01Ьг +0,01Ьг sin

100У вЂ” 180к1i + 80h +h sin 9 + h sing

Используя выражение для АВ, легко получить выражение для .Р

10R — h з п1 — h sin

I 10

P=R- АВ;

+ 100Кг -18(ЖЬ+80Ьг (1) либровкой профиля, на фиг. 3 — схема для построения профиля калибра, на фиг. 4 — профиль калибра с постоянным радиусом кривизны, на фиг . 5— профиль калибра при двухрадиусной калибровке, на фиг, б — график функции

P = P(f), представленный в формуле изобретения.

При выполнении профиля валка с монотонным изменением радиуса г калибра (фиг. 1, 2) учитываются особенности непрерывного формоизменения некоторых видов сортового проката, в частности производства сварных труб и профилей. Как известно, технология производства (формовки) исходной трубной заготовки в локальном очаге одного прокатного (формовочного) валка характеризуется обязательным— естественным нежелательным эффектом распружннивания готового сформованного профиля вне контакта с валком, причем с увеличением расстоянии от оси симметрии перемещение металла возрастает. Поэтому известные профили прокатных валков, в которых радиус калибра по периметру не меняется, не могут обеспечить получение качественно сформованной заготовки. Выполняя профиль валка с переменным радиусом, учитывается этот нежелательный эффект, и, сообщая переменную кривизну профиля калибра, существенно снижается распружинивание сформованной в этом валке трубной заготовки.

Валок имеет постоянный периметр в любом сечении и обеспечивает непрерывность формоизменения трубной загOTOBKHa

Характер монотонного изменения радиуса калибра профиля валка, который достигается симметричным посI

При производстве труб из углеродистых марок сталей цель изобретения так как АВ отрицательным быть не может, Согласно сказанному выше СВ =

= R-О,9h, АС=О, 1h, где h — - максимальная глубина калибра.

Поэтому зависимость для АВ приобретает вид

l достигается при постоянном радиусе кривизны по профилю калибра (фиг.4).

1461

1ppR -180Rh+80h +h sin f -2дг sin — = 0,.(2)

4r

10R-h s in f— (3) n=2

+100Rß 180И + 80h (4) 5(ЧГ- 2) щих глубину нрезания

80R — 8h sing 8 h sin / +100R -180Rh + 80h (5) 5

Определим зависимость для изменения радиуса кривизны - r в зависимости от угла (так как глубина врезания есть функция ).

Половина угла, стягивающая сегмент .б

1 равна —, где 1 — длина профиля

2r калибра. Поэтому

1 1

Я = r — r cos -- = r(1 — cos †)

2r 2r

Г

Зависимость ширины калибра п легко определить из геометрических соображений п 2.

-.— = r - -(r -P) = 2Py ) Указанное построение профиля валка обеспечивает максимально допустимую интенсивность деформации периферийных участков полосы в сечении минимального радиуса профиля и максимальной глубины калибра. Последующее формоизменение снижает величину интенсивности, так как радиус профиля увеличивается, а это, в свою очередь дает воэможностю разгрузиться (снизить величину продольной деформации) Зб продольным волокнам периферийных участков за счет предложенного профиля можно получать такую уменьшенную

51 — 1 OOR+h s in 9+ h s in 4 а для радиусов, значительно превышаю-:

Построение профиля калибра проиллюстрируем по фиг. 3 — разрез вал- @ ка по оси симметрии. На фиг. 3 А— центр системы координат, I — - реборда валка, II — кривая дна профиля калибра.

При производстве труб из высоколегированных марок стали экспериментальный анализ показал необходимость профилирования калибра по двухрадиусной схеме, причем радиус калибра в

554 6

Путем простейших тригонометрических преобразований (созс(= 1-2 sin -)

2 праную часть выражения можно представить в ниде:

) = 2 r sin>-L

4r

Отсюда получаем искомую зависимость для радиуса кривизны величину радиуса формовки в одном сечении, кторая быпа бы невозможна при постоянном профиле валка. Это позволит интенсифицирбвать процесс формовки (гиба) н каждом конкретном локальном очаге деформации и хотя бы на ограниченном участке получать желаемую форму очага формовки (деформации).

Такие циклические зависимости изменения геометрических параметров профиля валка имитируют существующие, реальные, локальные очаги деформации н линии формовочных станов, по профилю одного валка.

Данные математические занисимости для радиуса калибра и глубины врезания не составят труда для технологов цеха в составлении калибровок .валка.

При этом при максимальной глубине нрезания, сравнимой с радиусами калибра, можно использовать упрощенную формулу для расчета

I районе его периферийных участков r„ постоянен, а в районе дна калибра r изменяется по определенному закону таким образом, что касательные в угловых точках профиля параллельны.

Вместе с тем длина периферийных участков профиля 1 постепенно увеличивается от значения, равного

1 при наибольшей глубине врезания, 1461554 или

1 !

1 — 21 — —.— — ° (5)

4r< (r — г ) -(г — О) + и г

Лгл = пэ

;или n = 22„+

2г +

20r sinÐ вЂ” = О, 4r

10R — h sin g—

71 до значения равного --, при наименьЭ

16 шей глубине врезания по закону 1

1. — (5 sing + 9) (4), что обеспечивает, как показали эксперименты, опI тимальность кинематических условий сворачивания.

Используя иллюстрацию на фиг. 5, получим зависимость, связывающую г и г .

Как видно из фиг.5 разница

1, г„sin — равна разнице r> — г соз г,е

1-21п (P — глубина врезания изменя2Г ется по формуле (1) также, как и для однорадиусной схемы), т.е.

1.» . 1-21 г4 sin - = 2г sin - — —;

r 2 4r несколько в упрощенном виде

g -r sin — = 2г sin

4 г4 Е

Аналогично используя геометричес кие соотношения можно получить зави-! симость для шарины калибра п (6)

Применение двухрадиусной калибровки для производства труб из высоколегированных.марок сталей обеспечивает минимальное распружинивание кромок и.минимальный изгибающий момент. трубной заготовки.

Пример 1. При производстве труб из углеродистой стали диаметром

40 мм и толщиной стенки 1 мм на стане 20-12. Габаритные размеры: диаметр по ребордам валка (2R)

160 мм, ширина валка (М) — 75 мм, a pe R — радиус валка, h — максимальная глубина калибра, 1 — длина профиля калибра," полярная координата в плоспериметр профиля калибра валка (1)

64,3 мм; максимальная глубина калибра (h) — 20 мм.

Для составления сводной табл. 1 используют номограмму (фиг. 6) и формулы (1), (2), (3) .

Пример 2. При производстве труб из углеродистой стали диаметром 100 мм и толщиной стенки 3 мм на стане 20-102. Габиртные размеры: диаметр по ребордам валка (2R)

240 мм, ширина валка (М) — 180 мм; периметр профиля валка (1) — 158 мм;

15 максимальная глубина калибра (Ь)

50 мм, Для составления сводной табл. 2 используют номограмму (фиг ° 6) и формулы (i), (2), (3).

20 Применение калиброванного формовочного валка дает возможность управления (регулирования) заданными,. свойствами трубной заготовки за счет обеспечения переменной кривизны профиля по периметру, а также получения оптимальных геометрических параметров валкового калибра при производстве труб из углеродистых и высоколегированных марок сталей.

Формула из обретения

1. Калиброванный формовочный валок с криволинейной образующей бочки, З5 отличающийся тем, что, с целью повышения качества трубной заготовки за счет обеспечения перемен, ной кривизны ее профиля в поперечном сечении, он выполнен с постоянным

40 периметром профиля калибра с симметричным постепенным возрастанием радиуса кривизны от наибольшей глубины врезания калибра к наименьшей.

2. Формовочный валок по и. 1, о т45 л и ч а ю шийся тем, что, с целью получения оптимальных геометрических параметров валкового калибра для производства труб из углеродистых марок сталей, радиус калибра r щ изменяется по закону., кости, перпендикулярной оси валка, глубина калибра калиброванного валка определяется по формуле

1461554

t0R — h sin f — Ьг sin f +100R -,180Rh + 80h !

I постоянен, а радиус r< изменяется по закону а ширина калибра и = 2 2rP-Р

1л . 1 21л

p — r sin — = 2r

r„ 4rz

3. Формовочный валок по п. 1, 10 отличающийся тем, что, с целью получения оптимальных геометрических параметров.валкового калибра для производства труб из высоколегированных марок сталей применя- 16 ется двухрадиусная калибровка, причем радиус кривизны профиля калибра гл, 1 где 1 = --(5 sin + 9) — длина уча32 стка профиля калибра с постоянным радиусом кривизны r> при этом глубина калибра валка определяется по формуле

+ 80h

10R — h sinфРа ширина калибра

h = 2r+ 2

p ) г и

Таблица 1

173,68

53,08

48,70

50,00, Tp

50,806 174, 13

Ж

%;

3

2228 70 52 30

19,43

20,00

19,43

48,70 53,08

173,68

171,97

169,41

21, 28 70, 74

45,167 59,27

70,52

69,77

22,28

24, 73

65,69

41,50

40,00

41, 50

68,37 . 168, 16

65,69 . 169,41

18,03

16,6

27,24 68, 7

28, 29 68, 155

16, 00

45, 167 59, 27

171,97

16,6

27,24 68, 70

24,73 69,77

18,03. %

5Г

3%

f11

23Г

fl

Ji

3 i

11

57>

3

7(i

Таблица 2

1461554

1461554

Фиг. 4

1461554 ! .) уг/ т/г зг/g 7t бгг/cr г г/г 7т/0 гт фуг.f

Составитель М.Коровина

Редактор М.Товтин Техред Л.Ceppmcoaa Корректор С.Патрушева

Заказ 628/9 Тираж 694 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101