Способ формовки гнутых корытных профилей

Способ формовки гнутых корытных профилей

Реферат

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве сортовых холодногнутых профилей проката.

К таким профилям относятся уголковые, швеллерные, корытные, С-образные, зетовые и другие профили, изготовляемые на многоклетевых станах за несколько проходов. Требуемая конфигурация поперечного сечения сортовых гнутых профилей образуется путем последовательной подгибки отдельных элементов этого сечения на заданные углы.

При формовке корытных профилей используют три схемы последовательной подгибки их элементов, особенности которых описаны в книге А.П.Чекмарева и В.Б.Калужского “Гнутые профили проката”, М., “Металлургия”, 1974, с.105-110. Наиболее часто применяется схема, при которой боковые полки сечения остаются горизонтальными во всех проходах, что предотвращает волнистость кромок профиля.

Известен способ производства гнутых профилей, содержащих полки, боковые и горизонтальные стенки, при котором предварительно формуют профиль с увеличенным габаритом по ширине, а на последних переходах профиль доформовывают до заданной ширины и кривизны мест изгиба (см. а.с. СССР №1003962, опубл. в БИ №10, 1983 г.). Недостатком способа является возможность прогиба горизонтальной стенки вниз с отклонениями ширины профиля от заданной величины сверх допуска.

Известен также способ производства гнутого корытного профиля с наклонными боковыми стенками, которые формируют путем двух последовательных поворотов сечения в противоположные стороны на заданный угол с освобождением при этом одной из полок (см. а.с. СССР №1780896 от 07.06.91 г.). Однако этот способ применим только к специальным профилям, имеющим наклоненные внутрь боковые полки.

Наиболее близким к заявляемому объекту является способ (схема технологических переходов) изготовления корытного профиля 100×100×55×5 мм, приведенный в справочнике под ред. И.С.Тришевского “Производство и применение гнутых профилей проката”, М., “Металлургия”, 1975, с.202-203 и рис.80, 81.

Этот способ заключается в последовательной подгибке боковых стенок профиля при сохранении его полок горизонтальными во всех проходах и характеризуется тем, что при подгибке упомянутых полок до угла 86° горизонтальную стенку профиля изгибают вверх по радиусу, определяемому математической зависимостью.

Недостатком описанного способа является возможность ухудшения геометрии корытного профиля (в особенности – толщиной более 5 мм, формуемого из заготовки повышенной прочности).

Технической задачей настоящего изобретения является повышение потребительских свойств гнутых профилей корытного типа за счет улучшения их геометрии.

Для решения этой задачи в способе формовки гнутых корытных профилей, включающем последовательную подгибку боковых стенок профиля при сохранении его полок горизонтальными во всех проходах, одновременно с подгибкой боковых стенок в предпоследнем проходе до угла 87°...88° осуществляют перегиб вниз на 2°...3° краевых участков горизонтальной стенки профиля, сопряженной с упомянутыми стенками, при этом длина каждого перегибаемого участка горизонтальной стенки составляет 0,20...0,23 от ее полной длины.

Сущность заявляемого технического решения заключается в приложении к краевым участкам горизонтальной стенки изгибающих моментов, величина которых компенсирует изгиб этой стенки на готовом профиле в противоположном направлении.

Одним из наиболее распространенных дефектов гнутых профилей указанного типа является “пружинение” подогнутых вверх боковых элементов сечения, что приводит к невыполнению прямого угла между этими элементами и горизонтальным элементом.

В результате этого возможно отклонение ширины готового корытного профиля (она измеряется по кромкам его полок) в плюсовую сторону от нормируемой величины сверх допуска.

Поэтому в известном способе осуществляют изгиб горизонтальной стенки вверх по дуге окружности достаточно большого радиуса с последующим противоизгибом (и выпрямлением) стенки в последнем проходе.

Однако при таком изгибе стенки достаточно большой длины (200...250 мм) и толщины (более 5 мм) и, в особенности, у профиля из заготовки с повышенной прочностью (более 450 МПа), во-первых, затрудняется изготовление валков, средние элементы бочки которых будут иметь радиус кривизны более 1 м (см. ф-лу VI. 55 на с.203 упомянутого справочника). Во-вторых, при противоизгибе прочной стенки и касании ею валков в последнем проходе на участке относительно малой ширины происходит ускоренный износ середины бочки валков, что ухудшает геометрию готовых профилей (см. ниже результаты опытов).

Кроме того, в известном способе необходимо в последнем проходе подгибать боковые стенки профиля на 4° с доведением угла между этими и горизонтальной стенками до 90°, что вызывает дополнительные напряжения в местах изгиба уже упроченного металла и может привести к трещинообразованию (см. ниже).

В предлагаемом же способе касание горизонтальной стенки с валками происходит по прямой достаточной длины, а угол подгибки боковых стенок в последнем проходе не превышает 3° с сохранением прямого угла между этими и горизонтальной стенками, т.е. без какой-либо разгибки сопряженных элементов сечения.

Опытную проверку найденного технического решения осуществляли при профилировании на стане 2-8×100-600 листопрокатного цеха №7 ОАО “Магнитогорский меткомбинат”.

С этой целью при формовке корытных профилей различного сортамента (с длиной горизонтальной стенки 120...250 мм и толщиной 4...8 мм) из сталей с σ_в=420...510 МПа варьировали угол перегиба вниз (γ) и длину l_n перегибаемых участков стенки в предпоследней клети стана, а также величину суммарного угла подгибки (α) боковых стенок профилей при сохранении прямого угла между сопряженными стенками.

Наилучшие результаты (отклонения Δв ширины профилей от номинальной в пределах ±1,5 мм при прямолинейной горизонтальной их стенке) получены при реализации заявляемого способа. Уменьшение величин γ, l_n и α приводило к росту Δв; при этом для α<87° в отдельных случаях наблюдались трещины в местах изгиба между стенками профилей толщиной 7...8 мм из заготовки c σ_в=460...510 МПа. Увеличение γ, l_n и α вызывало остаточную кривизну горизонтальной стенки профилей и увеличивало их серповидность (искривление концов).

Контрольное профилирование по способу, принятому в качестве ближайшего аналога (см. выше), увеличило Δв до ±2,0...2,5 мм, причем до 2% профилей имело прогиб горизонтальной стенки до 3 мм (для ее длин 200...250 мм), а в отдельных случаях, при формовке заготовки толщиной 6...8 мм с σ_в>470 МПа - наблюдались трещины в местах изгиба (см. выше).

Таким образом, опыты подтвердили приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущества перед известным объектом.

Технико-экономические исследования, проведенные в листопрокатном цехе №7 ОАО “ММК” показали, что использование предлагаемого способа при производстве корытных гнутых профилей позволит до 80% этого вида проката реализовывать по категории А ГОСТ 8283 с соответствующим увеличением прибыли от более высокой цены реализации.

Пример конкретного выполнения

Корытный профиль 360×65×63×8 мм из ст.20 формуется в девяти клетях по режиму (суммарные углы подгибки по проходам):

0°→8°→18°→30°→42°→54°→66°→78°→88°→90°.

В VIII (предпоследнем) проходе осуществляют перегиб краевых участков горизонтальной стенки длиной l_n=0,215 l_r, где l_r=360-2·63-2·8=218 мм (т.е. l_n=0,215·218≈47 мм), на угол γ=2° с сохранением прямого угла между боковыми и горизонтальной стенками профиля.

Способ формовки гнутых корытных профилей, включающий последовательную подгибку боковых стенок профиля при сохранении его полок горизонтальными во всех проходах, отличающийся тем, что одновременно с подгибкой боковых стенок в предпоследнем проходе до угла 87...88° осуществляют перегиб вниз на 2...3° краевых участков горизонтальной стенки профиля, сопряженной с упомянутыми стенками, при этом длина каждого перегибаемого участка горизонтальной стенки составляет 0,20...0,23 от ее полной длины.