СПОСОБ ПРОДОЛЬНОЙ РЕЗКИ СТАЛИ ТОЛЩИНОЙ 2-6 ММ Российский патент 1997 года по МПК B23D19/06 

Изобретение относится к технологии отделки листового проката и может быть использовано при роспуске (продольной резке на полосы) рулонной полосовой стали на агрегатах резки (АПР).

Рулонную сталь разрезают на более узкие полосы с помощью дисковых ножниц, являющихся основным узлом АПР. При этом обязательно обрезаются боковые кромки движущейся полосы. Нередко возникает необходимость роспуска на две полосы различной ширины. Технология продольного роспуска рулонной стали описана (В.И. Анисимова и др. "Расширение сортамента металлопроката резерв экономии", Челябинск, Ю.-Урал, кн. изд. 1980, с. 29-34).

Известен способ резки полосового материала, при котором продольный роспуск осуществляют дисковыми ножами, окружная скорость которых в 2-20 раз превышает скорость движения полосы. Известен также способ роспуска полосы на узкие ленты, в процессе которого ленты смещаются по высоте одна относительно другой и поступают в роликоправильную машину, где происходит разрушение перемычек между ними.

Недостатком известных способов продольной резки является невозможность получения с их помощью качественной продукции при "несимметричном" роспуске (на две полосы разной ширины), а также повышенный износ при этом узла дисковых ножниц.

Наиболее близким аналогом к изобретению является способ продольной резки полосы [1] Этот способ заключается в разрезании исходной заготовки дисковыми ножницами, установленными на осях с заданным взаимным перекрытием по вертикали (т. е. при резке происходит взаимное смещение смежных полос в вертикальной осевой плоскости ножей в противоположные стороны на заданную величину, равную перекрытию ножей), а также включает обрезание боковых кромок и характеризуется тем, что к полосе между каждой парой дисковых ножей прилагают регулируемые усилия за счет прижатия к металлу промежуточных колец, вращающихся со скоростью движения полосы, что обеспечивает повышенную точность размеров по ширине узких полос. Недостатком описанной технологии также является невозможность получения качественной продукции при несимметричном роспуске и повышенный износ узла дисковых ножниц при этом.

Технической задачей изобретения является повышение качества резки и снижение износа узла дисковых ножниц при несимметричном роспуске полосовой стали, что расширяет технологические возможности агрегатов продольного роспуска рулонного металла, а также сокращает производственные затраты.

Для решения этой задачи при продольной резке исходной полосовой стали толщиной h=2-6 мм на две полосы различной ширины b и B перекрытие кромкообрезающих дисковых ножей со стороны узкой полосы (т.е. взаимное смещение по вертикали этой полосы и смежной кромки) увеличивают, а с противоположной стороны уменьшают на 25-30% от заданной величины, одновременно прикладывая перед первыми из упомянутых ножей (к внешнему краю узкой полосы) тормозящее полосу горизонтальное усилие где σ_b предел прочности стали, а B>b.

Приведенные зависимости получены в результате обработки опытных данных и являются эмпирическими.

Сущность найденного технического решения заключаются в выравнивании моментов от тянущих усилий, действующих в горизонтальной плоскости на разрезаемую полосу, за счет дифференциации величин перекрытий для отдельных пар дисковых ножей и приложения к полосе усилия (также в горизонтальной плоскости) определенной величины (зависящей от параметров разрезаемого металла) в направлении, противоположном действию тянущих усилий.

Тянущие усилия возникают при вращении ножей, разрезающих полосу, и являются следствием несовпадения вертикального усилия резки с прямой, соединяющей центры дисковых ножей, что создает плечо вертикальной силы и передает крутящий момент. Величины этих сил и моментов (M_кр) рассчитываются по апробированной методике. Очевидно, что величина тянущего усилия для конкретной пары дисковых ножей с радиусом R определится как T=M_кр:R. Так как усилие P резания (и M_кр) зависит от величины вертикального перекрытия Δ ножей (чем больше D тем меньше P), то и тянущее усилие для каждой пары ножей будет определяться величиной D (а также s_b и h).

При несимметричном роспуске на полосу по разные стороны от средней продольной оси xx (фиг. 2) действует неодинаковое количество тянущих усилий, что прежде всего создает момент "разворота" полосы в горизонтальной плоскости (на фиг.2 по часовой стрелке). В результате этого, во-первых, увеличиваются нагрузки на одну из опор осей дисковых ножниц и, во-вторых, обрезаемые кромки исходной полосы приобретают разную ширину, а готовые полосы серповидность (ребровую кривизну) в горизонтальной плоскости.

Приложение к одному из краев полосы тормозящего ее усилия (с целью выравнивания моментов от тянущих усилий) осуществляется за счет прижатия к металлу одной из секций секционной проводки скольжения, устанавливаемой перед дисковыми ножницами во всех современных АПР. Однако с увеличением прижатия секции возрастает вероятность травмирования поверхности движущегося через проводку металла (возникают царапины, задиры и т.п.). Для уменьшения величины нормального усилия, тормозящего полосу, но травмирующего ее поверхность, в найденном техническом решении тянущее усилие при резке кромкообрезными ножами уменьшается со стороны более узкой из двух полос и увеличивается с противоположной стороны путем соответственно увеличения и уменьшения перекрытия ножей, что в сочетании с приложением тормозящего усилия сводит к нулю "разворачивающий" полосу момент сил. Величины дифференцированных Δ (их соотношение для различных участков по ширине полосы) и оптимальных T были определены экспериментально.

На фиг. 1 схематично показано расположение трех пар дисковых ножей для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 схема распределения усилий при несимметричном продольном роспуске полосы.

Три пары дисковых ножей (1 и 3 кромкообрезающие, 2 основные) разрезают исходный рулонный металл на две полосы 4 и 5 различной ширины (B>b) с отделением отрезанных кромок 6. Ножи установлены с разными величинами перекрытий D по вертикали, причем D₁= (1,25...1,30)Δ₂ и Δ₃= (0,70...0,75)Δ₂. Установленная напротив кромкообрезающих ножей 1 и по краю получаемой после роспуска узкой полосы 4 секция проводки 7 осуществляет зажатие левого края движущейся полосы 8 (фиг. 2, где полоса движется снизу вверх), создавая тем самым тормозящее усилие а требуемое для этого усилие зажатия P_з, очевидно, равно T:f (где f коэффициент трения скольжения между проводкой и движущимся металлом). В результате этого (а также разности величин перекрытия для отдельных пар дисковых ножей) моменты, создаваемые тянущими усилиями F₁, F₂ и F₃ и тормозящим усилием T относительно т. O, лежащей на продольной оси xx, уравновешиваются и "разворота" полосы не происходит.

Опытную проверку предлагаемого способа производили на АПР листопрокатного цеха N 7 АО "Магнитогорский меткомбинат" при продольном роспуске стальных полос с σ_b ≅ 65 кгс/мм² толщиной 2-6 мм при различном соотношении B:b с помощью типовых дисковых ножниц НД450 (номинальный радиус ножей 225 мм).

В опытах варьировали величины перекрытий Δ ножей, а также усилие P_з при разных величинах s_b h, B и b.

Наилучшие результаты (отсутствие перегрузок подшипниковых узлов осей дисковых ножниц, серповидность порезанных полос в пределах допуска 10 мм/3 м и отсутствие необрезанных кромок) получены при вышприведенных значениях параметров резки
При других соотношениях величин Δ и значениях T наблюдались дефекты: некачественный рез (заусенец), серповидность готовых полос более 10 мм/3 м, наличие участков с необрезной кромкой, а также повышение износа подшипниковых узлов осей дисковых ножниц. Например, увеличение T до вызывало появление заусенцев по кромкам полос, а уменьшение T до возрастание серповидности сверх допуска.

Несимметричный роспуск полос на том же АПР с использованием известного способа [1] дал следующие результаты: отсортировка по заусенцам и серповидности полос до 5% снижение срока службы подшипниковых узлов в 1,5-2 раза.

Таким образом, опыты подтвердили приемлемость заявляемого способа для решения поставленной задачи. Технико-экономическое преимущество его по сравнению с известным объектом заключается в снижении производственных затрат при несимметричном роспуске полосовой стали на 40-60% что расширяет технологические возможности существующих АПР.

Пример конкретного выполнения. Рулонная сталь толщиной h=4 мм с σ_b50 кгс/мм² разрезается на две полосы шириной b=0,4 м и B=1,2 м дисковыми ножницами (R= 225 мм) с одновременной обрезкой боковых кромок. Три пары дисковых ножей установлены с перекрытиями: основные ножи Δ₂1,3 мм, кромкообрезные Δ₁ 1,3. Δ₂1,3•1,3≈1,7 мм (со стороны полосы с b=0,4 м) и Δ₃0,75• Δ₂0,75•1,3≈1,0 мм (с противоположной стороны).

Со стороны входа в дисковые ножницы перед кромкообрезными ножами, установленными с Δ₁1,7 мм, к полосе с помощью секционной проводки прикладывается тормозящее усилие создаваемое при зажатии P_з=T:f=55:0,4=138 кгс.

Использование: в технологии отделки листового проката, в частности, в продольной резке рулонной полосовой стали дисковыми ножницами на специализированных агрегатах. Сущность: способ резки дисковыми ножницами, установленными на осях с заданным перекрытием по вертикали, включает обрезание боковых кромок исходной полосовой заготовки с приложением к ней усилий. При резке стали толщиной h=2-6 мм на две полосы различной ширины b и B перекрытие кромкообрезающих ножей со стороны узкой полосы (т.е. взаимное смещение кромки и узкой полосы по вертикали в противоположные стороны) увеличивают, а с противоположной стороны - уменьшают на 25-30% от заданной величины. Одновременно прикладывают к внешнему краю узкой полосы тормозящее полосу горизонтальное усилие T = (0,020...0,025)σ_b•h²•B/b , где σ_b - предел прочности стали, а B>b. 2 ил.

Способ продольной резки стали толщиной 2 6 мм дисковыми ножами на две полосы с обрезанием боковых кромок, при котором полосы взаимно смещают в вертикальной плоскости на заданную величину и прикладывают тормозящие горизонтальные усилия, отличающийся тем, что полосы режут различной ширины, причем взаимное смещение кромки и узкой полосы увеличивают, а кромки и широкой полосы уменьшают на 25 30% от заданной величины, при этом тормозящее усилие прикладывают только к внешнему краю узкой полосы, а его величину выбирают по формуле
T = (0,020÷0,025)σ_в•h²•B/b,
где σ_в- предел прочности стали,
B > b ширина полос;
h толщина стали.