Способ прокатки несимметричных двутавровых профилей

Способ прокатки несимметричных двутавровых профилей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ПРОКАТКИ НЕСИММЕТРИЧНЫХ ДВУТАВРОВЫХ ПРОФИЛЕЙ, включающий получение симметричной заготовки в разрезных фасонных калибрах и . ее формовку в черновых, предчистовах и чистовых универсальных калибрах с приводными валками, деформирующие образующие которых горизонтальны, и неприводными вертикальнь ми.5валками, с отгибкой фланцев до 90 и контролем их ширины, от л и ч а ю щ и йс я тем, что, с цейью повышения качества профилей, стабилизации процесса прокатки и повышения производительности , в универсальных калибрах стенку заготовки формуют коническими приводными валками, располагая менее деформируемый фланец со .стороны большего диаметра приводных валков.

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(51) В 21 В 1/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРС ГВЕННЫЙ КОМИТЕТ CCCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ Сн ИДИ ЕЛЬСТВУ (21) 2690445/22-02 (22) 01.12.78 (46) 15.02.84. БюЪ. Р 6 (72) Н.A.Tîëñòîïÿòûé, Н.Ф.Грицук и В.И. Григорьев (71) .Украинский научно-исследовательский институт. металлов (53) 621.771.025.04(088. 8) (56) 1. Патент Японии 1) 4749414, кл. 12с211,2, 1972.

2. Патент Ch)A 1Ф 3583193, кл. 72-224, 1969. (54 ) (57 ) СПОСОБ ПРОКАТКИ HECHMMPl

РИЧН)1Х ДВУТАВРОВЫ)(ПРОФИЛЕЙ, включа" ющий получение симметричной заготов., I ки в разрезных фасонных калибрах и ее формовку" в черновых, предчистовых и чистовых универсальных калибрах с приводными валками, деформирующие образующие которых горизонтальны, и неприводными вертикальными. валками, t с отгибкой фланцев до 90 и контролем их ширины, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения качества профилей, стабилизации процесса прокатки и повышения производительности, в универсальных калибрах стенку заготовки Формуют коническими приводными валками, располагая менее деформируемый фланец со стороны большего диаметра приводных валков.

764228

Изобретение относится к обработке металлов давлением и предназначено для""испольэовaíéÿ -в производстве двутавровых профилей с различной длиной и толщиной фланцев.

В настоящее время такие профили изготавливают сваркой из листа. Попытки их .получать на прокатных станах, оборудованных четырехвалковыми калибрами, не дали положительных результатов. Различие в площадях 10 поперечного сечения фланцев, вызывает продольный изгиб профиля, а неу равновешивание усилий вертикальных валков нарушает установку горизонтальных и влечет за собой отклонение от требуемых размеров. Однако значительные преимущества этих профилей перед обычными вызывают необходимость искать технические решения с целью организации массового их производства на прокатных станах.

Известен способ прокатки двутавровых проАилей с различной толщиной фланцев, заключающийся в том, что "i"разрезных фасонныХ калибрах из слитка получают заготовку двутаврового сечения с отношением толщин фланцев как и на готовом профиле. В черновых универсальных калибрах

---- ..::с..: толстые фланцы интенсивно охлаждают, а вытяжку тонких фланцев предусмат--. З0 ривают равной или несколько большей вытяжки толстых фланцев, стем, чтобы В предчистовых и чистовом калибрах уменьшить вытяжку тонких фланцев. В предчистовых и чистовом универсальных 35 калибрах охлаждение толстых фланцев

"не предусматривают. Фланцы профиля формуют равными диаметрами вертикальных валков И .

К недостаткам аналога следует 40 отнести интенсивное снижение температуры толстого фланца, в процессе формовки имеющее огромное значение для уменьшения искривления профиля в процессе его охлаждения на холо дильнике. Для самого процесса фор45 мовки снижение температуры нежела тельно, так как сужается диапазон вы. тяжки за счет уменьшения ресурса пластичности металла.

Чтобы исключить пластический изгиб профйля в процессе формовки, вытяжка фланца меньшей толщины долж на быть интенсивнее фланца большей

I толщины. Для вертикальных валков разного диаметра это условие трудно 55 выполнимо. уменьшение температуры толстого фланца за счет интенсивного охлаждения, а также уменьшение деформацион- 60 ного режима формовки тонкого фланца нарушает равновесие горизонтальных

-валков, от которых зависит точность изготовления профиля требуемых размеров ..

Известен способ прокатки несиммет- ричных двутавровых профилей, включающий получение сймметричной заготовки в разрезных фасонных калибрах и ее формовку в черновых, предчистовых и чистовых универсальных с приводными валками, деформирующие образующие которых горизонтальны, и неприводными вертикальными валками, с отгибкой фланцев до 90 и контролем их ширко ны P2j .

Наряду с преимуществами, способ имеет ряд существенных недостатков.

Во-первых, деформационный режим формовки фланцев, построенный на равенстве длин очагов деформации вертикальных валков, не устраняет полностью пластический изгиб профиля, особенно в тех"случаях, когда требуется увеличение. этого режима на вертикальном валке больщего диаметра.

Во-вторых, деформационный режим формовки флайцев, построенный на равенстве длин очагов деформации вертикальных валков также не способствует полному уравновешиванию вертикальных валков в горизонтальной плоскости, особенно в тех случаях-, когда профиль имеет различную ширину фланцев, что приводит к нестабильности процесса прокатки.

Указанные недостатки обусловлены тем, что основное внимание уделяется повышению прямолинейности профилей эа счет использования при формовке фланцев неодинакового диаметра верти- кальных валков.

Целью изобретения является повышение качества несимметричных двутавровых профилей стабилиэа ия процесса прокатки и повышение проиэводительности

Цель достигаетс тем, что по спо-, собу прокатки несимметричных двутавровых профилей, включающему получение симметричной заготовки в раэрезных фасонных калибрах и ее формовку в чернбвых, предчистовых и чистовых универсальных калибрах с приводными валками, деформирующие образующие которых горионтальны, и неприводными вертикальными валками с отгибкой фланцев до 90 и контролем их ширины, в универсальных калиб рах стенку заготовки формую кони ческими приводными вАлками, распо- лагая менее деформируемый фланец со стороны большего диаметра приводных валков. Отношение вытяжек фланцев и угол наклона осей приводных валков, обеспечивающих равенство скоростей формовки„ связаны между собой следующим выражением:

764228

2 П1

6 где Бди„с — максимально допустимый диаметр вертикального валка в клети, 45 n|n2 скор сти вертикальных валков со стороны менее и более деформируемых фланцев, развиваемые посредством фрикциойной передачи от приводных валков.

Анализ выражения (3) показывает, что произведение,р, и, всегда 02 И1 больше единицы, следовательно выбор диаметров вертикальных валков зависит только от степени несимметричности прокатываемых профилей. чных проходах универ- 60 для осуществления формовки стенки можно йроизводить фор- конической поверхнстью приводных готовки с равнымй валков необходимо произвести расточв предчистовых ку приводных валков в соответствии с личные вытяжки флак- выбранным углом наклона оси горизонтального валка, который должен не

1 гдето, р — вытяжка менее и более деформируемых фланцев соот-. ветственно; степень несимметричности готового профиля, определяемая из соотношения пло- 5 щадей сечения фланцев, длина образующей конического приводного валка, максимально допустимый радиус приводных валков клети, угол наклона оси приводного, валка к оси формовки стенки.

Особенность формовки стенки заготовки коническими валками от случая ее формовки цилиндрическими валками состоит в том, что при равных по ши- рине деформационных режимах стенках, нарушается постоянство скоростного режима ее формовки. Иными словами, часть стенки и прилегающий к ней 20 фланец со стороны большего диаметра приводных валков в процессе формовки будут иметь скорость выше, чем часть стенки и прилегающий .к Ней фланец со стороны меньшего диаметра приводи 25 валков. В результате разности скорос тей формовки профиля по ширине в продольном направлении будут вознивать продольные усилия, вызывающие изгиб профиля. Чтобы уравновесить эти 30 усилия необходимо, чтобы скоростной режим формовки профиля сочетался с вытяжкой фланцев и был обратным ей,: т.е. предусматривать более интенсивное обжатие фланца вертикальным 35 валком со стороны меньшего диаметра приводного валка и наоборот. В случае использования заготовки, симметричной в отношении толщины фланцев, интенсификация обжатия фланца вертикальным валком со стороны меньшего диаметра

:приводного валка будет способствовать получению профиля с различной толщиной фланцев. Следовательно, регулируя степень несимметричности скоростного режима формовки по ширине, можно пдлучить цвутавровые про-, фили с различными геометрическими размерами фланцев. Различие вытяжек фланцев и обратного им скоростного режима формовки профиля по ширине должно уменьшаться к чистовому калибру. Данное условие обусловлено тем, что в целом способ распространяется на производство 55 двутавровых профилей с различной степенью несимметричности фланцев.

Если степень несимметричности фланцев относительно невысока, в черно-: вых и промежуто сальных -клетей мовку фланцев за вытяжками и лишь осуществлять раз цев.

Если различие фланцев достаточно велико, прокатку их с различными вытяжками необходимо начинать уже с черновых проходов.

Конические поверхности приводных валков и равно им несимметричность скоростного режима формовки достигается наклоном осей приводных валков к оси стенки заготовки. В конкрЕтных условиях, угол наклона осей приводных валков определяется максимально допустимым углом наклона шпиндельных соединений, через которые осуществляется их привод. Для крупносортных и рельсобалочных станов максимально допустимый угол наклона каждого шпиндЕльного соединения обычно достигает 8-10, что вполне достаточно

6 для реализации предлагаемого способа.

При известном угле наклона оси ,приводного валка к оси формовки стенки заготовки определение минимального радиуса приводного валка не представляет трудности. Аналогичные результаты можно получить при использовании выражения

Р< мин= )мокс —

f0 1с (2)

Особую трудность представляет собой выбор диаметров вертикальных валков, формующих фланцы, так как наряду с обеспечением требуемого скоростного режима формовки профиля необходимо обеспечить условия .равновесия этих валков.

Для этих целей была предложена формула вида

764228

Исходнйе данные для расчета следующи!е:

Толщина толстогб фланца, мм!

Толщина тонкого фланца, мм

Высота профиля, мм

304

65 превышать максимально допустимый угол наклона шпиндельного соединения.

Все остальные приемы способа не требуют для реализации специальных средств, но осуществляются в условиях несимметричности скоростного режйма формовки профиля по ширине.

На фиг. 1, 2 и 3 изображены наибо лее !пpeдстaвйтельныe несимметричные двутавровые профили на фиг. 4 - схема, расположения несимметричнбго про филя в симйетричйбй за!готовке, поясняющая определение степени нес!" иммет! "р!ич" ности Фланцев профиля, и-этапы Получе-.: ния несимметричного профиля, на фйг. 5схема калибра с расйоложением в нем 15 формуемой заготовки.

" По описанному способу в п!р!о!цест прокатки несимметричных двутавровых профилей целесообразно (см. Фиг. 1, 2 и 3) определить степень несиммет- 20 ричности фланцев профилей. По сте пени несимметричности фланцев профи ля "ripîèçâoäÿò выбор исходного сечения симметричной: заготовки; как" зто показано на фиг. 4, в соответствии с конечными-сечениями Фланцев F< и F

"и определяют угол наклона осей при- водных валков к оси формовки !ст!енки.

При известных диаметрах конических поверхностей приводнык валков определяют несймметричность скоростного режима формовки профиля по шйрййе, а tio зависимости (1) обратный ему деформационный режим формовки фланцев для каждого прохода в четырех-, валковом калибре (см. Фиг. 4, про- З5 ходы 1, 2, 3 и 4). При -известнйх режимах формовки фланцев э!агот!овки, степени несимметричности формуемогб профиля, диаметров коническйх"поверх.ностей приводных валкбв; из выраже- 4(} ния (3) определяют диаметры в!ерти - кальных валков. Заготовку в универсальном калибре располагают согласно фиг. 5.

Заявляемый способ может бить реа- 45 лизован с помощью универсального калибра, у кбторогб горизонтальные

Валки наклонены под утлом аС к оси фбрмовки стенки и образуют коническую

ifoaepxttость с изменением радиуса

Формовки ото,„а„до0 „ в пределах 50 длины образующей конуса.

:- В качестве примера приведен сравйительный расчет калибровки балки

9 30, реализуемой по способу-йрото- тйпу и по предлагаемому способу для .чистового прохбда и универсйльной клети. -, Длина образующей конуса, мм ., 286

Ширина фланцев, мм 143 . Коэффициент несимметрии профиля 1,25

Максимальный допустимый диаметр приводных валков, мм

Максимальный допустимый диаметр вертикального валка, мм 600

Угол н!аклбна оси приводного валка к оси формовки стенки, определенный из формулы (1), 3

Внутренние и внешние грани фланцев профиля параллельны.

Расчет цб известному способу.

В соответствии с равенством длин очагов деформации со стороны вертикальных валков толщина фланца заготбвки, соответствующая фланцу большей толщины готового профиля определится

10 — 11 1мм и-i I (1 — 0,1

900 а толщина фланца заготовки, соответствующая меньшей толщийе Фланца готбвбго!про!фйля, составит

Н .

8 ! з (1 — 0,15) Радиус вертикального валка, со стороны фланца меньшей то ицийы равен

6!Оо

R к = — - - --"- .-.--- = 500

1 р4

При заданном режйме обжатий удлинение (вытяжка) фланцев равно

1587....

1 11

I е r

1430

134 4.

P= — --= 12

"- Н = — г

1144, Прй этом распределение скоростного режима Формовки по ширине стенки симметрично и составляет

М =. 4,71 м/с, в то Йре!мя как деформационный режим формовки фланцев несимметрйчен и составляет ри — 1,085. Данные режимы формовки

Рс профиля приводнт к,появлению изгибающего момента в- Продольном направлении, возйикаю6(его на выходе профиля иэ очага деформации вследствие раз-. ности вытяжек полок. Следовательно, равенство длйн очагов деформации по

764228 наружным граням полок исключает Существующие конструкции шпиндельмомент изгиба профиля на входе в . ных соединений на прокатных станах очаг деформации, однако на исключает допускают йх развал в пределах 20 на выходе. Таким образом применение что по крайней мере соответствует симметричной заготовки не позволяет прокатке по заявляемому способу с стабильно вести процесс. 5 углом на оси приводйого валка к оси

Из полученных данных следует, формовки стенки м =10 что по известному способу получение В этом случае несимметричность несимметричного двутаврового профиля скоростного режима по ширине профиля

Р 30 должно осуществляться из несим- позволяет производить стабильную прометричной заготовки на универсальных !О катку двутавровых профилей со сте-! клетях, оборудованных во всех лИниях пенью несимметричности фланцев, вертикальными валками неравного диа- равной 5, т.е. при одинаковой ширине метра. Фланцев толщина одного из них превы« шает толщину другого в 5 раэ. получение же несимметричной ваго- 5 как показали данные расчетов, в товки связано с трудностями ее про результате:использования заявляемого катки в обжимных клетях дуо. так как . способа можно организовать на сущест-. снова приходится иметь дело с несим- вующих станах промышленное проиэметричным режимом разрезки заготовки . водство несимметричных двутавровых и ее о мовки.

20 профилей, отвечающих всем требоваРасчет по предлагаемому способу. ниям по качеству этого вида продукДля сопоставления удлинение †ции. (вытяжку) фланца большей толщины в Согласно расчетам изобретение по чистовом калибре примем равной р, = сравнению с известными способам

1 11 как и ласно 2 е

° 11 как и По первому способу. Cor- обеспечит повышение качества и оф ей. р ил меньшей толщины л сно (2) определим удлинение Фланца эа счет того что несимметричност

I ь скоростного режима формовки по ширине профиля уравновешивается обратными

,11 1,25 (1 — --- ° 0,0524)= : ему по знаку вытяжками фланцев, при450 . .чем деформация фланца Вертикальным валком со стороны меньшего радиуса

30 приводного валка настолько ийтенсивна, что позволяет для получения неСогласно (1) минимальный диаметр симметричных двутавровых профилей приводного валка составит испольэовать симметричную заготовку.

1!74 . . 35 Так, увеличение вытяжки по фланцу

Ц! а„ = " - 0,8 450 = 435 мм "меньшей толщины 1 2 по известному

1,11

I .способу до 1,34 по предлагаемому способу, способствует увеличению

Минимальный диаметр вертикального толщины фланца заготовки до 10,9мм, валка со стороны фланца меньшей тол- 40 что на 0,3 мм меньше т!олщины фланца шины определяем из выражения (3) . заготовки ; из которого Формуют фланец 870 . : большей толщины. А так как указанная

600 --- 1,0 = 585 мм,- разность в толщйнах фланцев эаготов900 ки находйтся в пределах допусков на

45 настройку калибров можно считать, В соответствии с формулой изобре-. что данный профиль можно получать тения степень несимметричности ско- " за один проход в универсально бши ны п иля . ь ро о режима формовки в пределах :""ре, а в предшествующих этому пр у ри роф я с!оставляет . калибрах заготовку нужно формовать (14;акс) .,: с равными вытяжками! Фланцев. ,04, что вполне доста- 50.. :. KpoMe того, изобретение обеспечивает уравновешивание,вертикальных точно, чтобы исключить момент изги- — валков в горизонтальной плоскости, не ба, возникающего от разности BHTRRKH .требует. устаноВки сложных по конств результате несимметричного дефор- . рукцйи и эксплуатации прово ок. л ц C режима формовки фланцев, 55 предотвращения продольного. изгиба. составляющего в данном сл чае яющ д ном случае профиля> не требует установки систем для охлаждения фланцев, в полной мере

Рс использует ресурс пластичности металла в диапазоне режимов Формовки.

7б4228 авиа

Редактор О. Юркова Техред М. Гергель

Корректор О. Тигор

Заказ 1113/4 Тираж 796 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.. Ужгород, ул. Проектная, 4