СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛОСОВЫХ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ВЫСОКОТОЧНЫХ ПРОФИЛЕЙ Российский патент 1996 года по МПК B21B1/08 

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при производстве высокоточных полосовых профилей в условиях специализированных цехов по производству фасонных профилей и заготовительных производств машиностроительных предприятий.

Известен способ производства полосовой стали путем прокатки на гладкой бочке с последующим контролем ширины полосы в ребровых калибрах.

Недостатки известного способа заключаются в нарушении плоскостности необжимаемых участков полосы, что ограничивает возможности способа при формоизменении холоднокатаных высокоточных полосовых профилей.

Наиболее близким изобретению является способ, включающий последовательное формоизменение исходной прямоугольной заготовки, в системе калибров, включающей ящичные и ребровые калибры и чистовую прокатку полосового прямоугольного профиля.

Использование известного способа для производства высокоточных холоднокатаных профилей прямоугольного сечения ограничено по следующим причинам:
наличие большого парка валков (каждому типоразмеру прямоугольного профиля необходим индивидуальный комплект ребрового и чистового калибров);
отсутствие технической возможности получения профилей с толщиной менее 1,5 мм;
низкий уровень производительности (поштучная прокатка);
высокая трудоемкость изготовления валков ребрового калибра при прокатке тонких полос с толщиной 1,0.2,0 мм;
низкая точность прокатки (отсутствует возможность одновременного контроля размеров профиля по высоте и ширине при прокатке в чистовом калибре).

Изобретение устраняет указанные недостатки, что обуславливает возможность изготовления прямоугольных полос с толщиной менее 1,5 мм, сокращение парка валков за счет унификации калибров, повышение производительности и снижение трудоемкости изготовления ребровых валков. Это достигается тем, что в известном способе производства полосовых прямоугольных высокоточных профилей, включающем в себя последовательное формоизменение исходной прямоугольной заготовки в системе калибров, включающей ящичные и ребровые калибры, и чистовую прокатку полосового прямоугольного профиля, согласно изобретению прокатку исходной прямоугольной заготовки ведут в ребровом калибре, формируя из нее восьмигранную черновую заготовку, которую затем прокатывают в четырехвалковом прямоугольном калибре, полученную прямоугольную заготовку прокатывают в ящичном калибре снова в восьмигранную заготовку на толщину, равную половине толщины черновой восьмигранной заготовки, полученные восьмигранные заготовки попарно стыкуют по основаниям и собранную составную заготовку последовательно деформируют в ребровом и чистовом прямоугольном четырехвалковом калибрах.

Кроме того, ширину плоской части основания черновой (Δ) и формируемой в ящичном калибре (D) восьмигранных заготовок выполняют соответственно в пределах , где b₁ ширина готового прямоугольного проaиля, R радиус сопряжения граней готового профиля, Δh₂ величина абсолютного обжатия горизонтальными валками четырехвалкового калибра, α угол между соседними наклонными гранями восьмигранных заготовок, а величину упомянутого угла a выполняют одинаковой для каждой из восьмигранных заготовок в пределах a 60^o.96^o.

Обеспечение технической возможности изготовления полос с толщиной менее 1,5 достигается за счет прокатки в ребровом калибре составной заготовки каждая из частей которой по толщине равна половине толщины черновой восьмигранной заготовки и имеет равные с черновой заготовкой углы между наклонными соседними гранями. При этом каждая из заготовок составной заготовки взаимодействует с наклонными стенками общего ребрового калибра (ширина общего калибра > 1,5 мм) по наружным наклонным граням, отсюда вдвое снижается отрицательное воздействие сил трения на заполнение дна калибра металлом.

Благодаря тому, что жесткость составной заготовки выше, чем одинарной, обеспечивается воможность прокатки в ребровых калибрах с отношением ширины к толщине полосы более чем в пять раз. Экспериментально подтверждена возможность деформации полос в ребровом калибре с отношением ширины к толщине полосы ≅ 6,2.

Существенно, благодаря прокатке полос в состыкованном виде, снижается трудоемкость шлифовки ребровых валков.

Выполнение угла a между соседними гранями и ширины плоской части D, D₁ основания восьмигранных заготовок соответственно равными α 60.96^o, , позволяет обеспечить получение радиусов сопряжений граней готового профиля в соответствии с требованиями чертежа. Причем, как показали экспериментальные исследования, выполнения угла α <60^o сопровождается незаполнением оснований прямоугольных профилей, выполнение угла, a> 96^o образованием "усов", получение заготовок с величинами D и D₁, меньшими регламентируемых, связано с нарушением плоскостности оснований, с большими для внутренних граней с получением более острых, чем требуется по чертежу кромок, а для наружных граней с образованием "усов".

Неравенство величин Δ, D₁ обуславливается тем, что при деформации составной заготовки в ребровом калибре имеет место увеличение Δ₁ по плоскости контакта заготовок до величины , а при прокатке составной заготовки в четырехвалковом калибре по плоскости контакта наблюдается (из-за наличия "прилипания" заготовок), меньшая, чем на контакте заготовок с валками интенсивность уширения.

Сокращение парка валков обеспечивается повторным при прокатке восьмигранных заготовок использованием ребрового и четырехвалкового нерегулируемых калибров. Отсюда, при производстве прямоугольных профилей парк валков, как минимум, меньше на шесть валков.

Повышение точности прокатки обуславливается одновременным контролем размеров полосы по ширине и высоте при ее деформации в четырехвалковом калибре.

На фиг. 1 показана схема деформации горячекатаной полосы в ребровом калибре, на фиг.2 схема деформации восьмигранной заготовки в четырехвалковом калибре, на фиг. 3 схема деформации высокоточного прямоугольного профиля в ящичном калибре, на фиг.4 схема деформации составной заготовки в ребровом калибре, на фиг.5 схема деформации составной заготовки в четырехвалковом калибре, на фиг.6.7 высокоточные полосовые прямоугольные профили.

Способ осуществляют следующим образом.

Исходную заготовку, например, горячекатаную полосу 1 прокатывают в ребровом калибре 2 в восьмигранную заготовку 3 с углом между соседними наклонными гранями α 60.96^o и шириной плоской части основания где b₁ ширина готового прямоугольного профиля, Δh₂ величина абсолютного обжатия заготовки в четырехвалковом калибре, R радиус сопряжений граней готового профиля. Полученную восьмигранную заготовку 3 деформируют в четырехвалковом калибре 4в прямоугольную полосу 5 с высотой h₁ и шириной b₁ и далее задают в ящичный калибр 6, где получают восьмигранную заготовку 7 с толщиной, равной половине толщины восьмигранной заготовки 3 и шириной плоской части основания
Восьмигранные заготовки 7 попарно стыкуют по основаниям в составную заготовку 8, толщина которой равна толщине заготовки 3 и не меняя взаимного положения частей заготовки 8 повторно деформируют в калибрах 2 и 4.

При формоизменении составной заготовки 8 в калибре 2 ширина плоских частей оснований заготовок 7 по плоскости контакта увеличиваются до величины а по наружным основаниям под воздействием наклонных стенок калибра формируется до величины
При прокатке составной заготовки 8, имеющей наружный описанный контур поперечного сечения в виде симметричного восьмигранника, а поперечные сечения заготовок 7 несимметричных восьмигранников, каждая из заготовок формируется в идентичные готовые профили и вследствие того, что различие в граничных условиях по наружным и внутренним граням заготовок 7 учтено при черновом формировании, радиусы сопряжений всех граней соответствуют требованиям чертежей на готовые профили.

Следует отметить, что идентичность размеров поперечного сечения готовых профилей, полученных при прокатке составной заготовки обеспечивается:
выполнением принципа симметричная заготовка симметричный калибр,
центрирующим воздействием валков на составные части заготовки;
идентичностью размеров исходных заготовок.

По предлагаемому способу были прокатаны опытные партии прямоугольных полосовых профилей двух типоразмеров (см.фиг.6,7). Материал профилей сталь 10 ГОСТ 1050-74. В качестве исходной заготовки использовалась горячекатаная полоса с размерами поперечного сечения 3х12 мм. Прокатка осуществлялась в пять проходов через три калибра (см.фиг.1-5) на стане 150/150 с четырехвалковым калибром. Все калибры собирались по закрытой схеме (в замок) с предварительным нагружением. Скорость прокатки составила 0,6 м/сек. Охлаждение эмульсол 32 ГОСТ 1975-75.

В первом ребровом калибре из полосы 3х12 мм формировалась восьмигранная заготовка шириной 10,4 мм, высотой 3,4 мм, углом между наклонными соседними гранями 60^o и шириной плоской части основания Δ 6,7 мм. Вытяжка в ребровом проходе составила l 1,13. При прокатке восьмигранной заготовки в четырехвалковом калибре (см. фиг. 2) с вытяжкой l 1,34 был получен прямоугольный профиль с размерами поперечного сечения, полностью соответствующими требованиям чертежа (см.фиг.7). Полученные прямоугольные профили деформировались в ящичном калибре (см. фиг.3) с вытяжкой l1,365 в восьмигранную заготовку со следующими размерами поперечного сечения: ширина плоской части основания D₁ 8,25 мм, толщина заготовки 1,68 мм, угол между соседними наклонными гранями α60°. Далее восьмигранные заготовки собирались в составную заготовку и прокатывались без изменения взаимного положения ее составных частей в ребровом (см. фиг. 1,4) и четырехвалковым (см. фиг.2,5) калибрах с вытяжками соответственно 1,04; 1,36. Перед прокаткой составной заготовки нажимным устройством корректировалось усилие нагружения ребрового и четырехвалкового калибров.

В результате прокатки составной заготовки в ребровом калибре ширина плоской части основания по плоскости контакта составила 8,54 мм, а по наружным граням Δ 6,74 мм. При деформации составной заготовки в четырехвалковом калибре получено из каждой составной заготовки по два прямоугольных профиля, размеры поперечных сечений которых соответствовали требованиям чертежа (см.фиг.6).

Для определения оптимальных значений угла a между соседними наклонными гранями было подготовлено 8 типоразмеров восьмигранных заготовок с углами a 50^o; 55^o; 65^o; 80^o; 85^o; 90^o; 96^o; 98^o и толщиной 3,4 мм.

При прокатке заготовок с углом a <60^o наблюдалось незаполнение оснований прямоугольных профилей, а при формоизменении заготовок с углом a 96^o образование "усов" (при пропуске одинарных заготовок через четырехвалковый калибр по всем кромкам, а при прокатке составной заготовки по внешним).

Влияние изменения регламентируемого диапазона ширины плоской части основания восьмигранных заготовок на качество готовых профилей определялось (при заявленных пределах отклонений угла между соседними наклонными гранями) путем поэтапной переточки калибров (см.фиг.1-3). В качестве исходной заготовки использовалась горячекатаная заготовка 3х12 мм.

В результате выполнения серии опытных прокаток и измерения размеров полученных прямоугольных профилей установлено, что прокатка в четырехвалковом калибре одинарных и составных заготовок с величинами D и D₁ меньшими, чем регламентируется, сопровождается нарушением плоскостности оснований прямоугольных профилей, большими для внутренних граней составной полосы связано с получением острых кромок, а для наружных с образованием "усов".

Последующие прокатки опытных партий различных типоразмеров прямоугольных профилей подтвердили, что предлагаемая регламентация углов α и величин D и D₁ обеспечивает получение требуемого качества профилей широкого сортамента, причем при прокатке более тонких полос, предпочтительней меньшие, внутри предлагаемых диапазонов, значения α, D и D₁. ЫЫЫ2 ЫЫЫ4 ЫЫЫ6

Использование: изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при производстве высокоточных полосовых профилей в условиях специализированных цехов по производству фасонных профилей и заготовительных производств машиностроительных предприятий. Сущность изобретения: формирование поперечного сечения восьмигранных заготовок осуществляют с учетом регламентированных значений угла α между соседними наклонными гранями и ширины плоской части оснований D, D₁. Такая регламентация в сочетании ⊘ со сборкой восьмигранных заготовок в составную заготовку и повторной прокатки в ребровом и четырехвалковом нерегулируемых калибрах составной заготовки позволяет, как показала серия опытных прокаток, получить два типоразмера профилей в одном комплекте валков. При этом достигается обеспечение возможности производства профилей толщиной менее 1,5 мм, повышение производительности, сокращение парка валков и снижение трудоемкости изготовления ребрового калибра. 7 ил.

1. Способ производства полосовых прямоугольных высокоточных профилей, включающий последовательное формоизменение исходной прямоугольной заготовки, в системе калибров, включающей ящичные и ребровые калибры, и чистовую прокатку полосового прямоугольного профиля, отличающийся тем, что прокатку исходной прямоугольной заготовки ведут в ребровом калибре, формируя из нее восьмигранную черновую заготовку, которую затем прокатывают в четырехвалковом прямоугольном калибре, полученную прямоугольную заготовку прокатывают в ящичном калибре снова в восьмигранную заготовку на толщину, равную половине толщины черновой восьмигранной заготовки, полученные восьмигранные заготовки попарно стыкуют по основаниям и собранную составную заготовку последовательно деформируют в ребровом и чистовом прямоугольном чытырехвалковом калибрах. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ширину плоской части основания черновой (Δ) и формируемой в ящичном калибре (D₁) восьмигранных заготовок выполняют соответственно в пределах


где b₁ ширина готового прямоугольного профиля;
R радиус сопряжения граней готового профиля;
Δh₂- величина абсолютного обжатия заготовки горизонтальными валками четырехвалкового калибра;
α угол между соседними наклонными гранями восьмигранных заготовок,
а величину угла a выполняют одинаковой для каждой из восьмигранных заготовок в пределах α=60-96^°.