СПОСОБ ПРОФИЛИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ПОЛОС Российский патент 2000 года по МПК B21D5/06 B21D11/00 

Предлагаемое изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при изготовлении листовых гофрированных профилей.

Такие профили производятся на многоклетьевых профилегибочных станах путем последовательной подгибки валками элементов полосовой заготовки с образованием гофров требуемой конфигурации сечения. Значительную долю в сортаменте гофрированных профилей составляют профили с гофрами, имеющими плоские грани (т.е. с треугольным, трапециевидным или прямоугольным сечением). Технология производства гнутых гофрированных профилей описана, например, в книге В.И. Анисимова и др. Расширение сортамента металлопроката - резерв экономии. Челябинск, Ю-Урал. кн. изд., 1980, с. 145 - 151. Обычно при профилировании гофрированных полос к ним прикладывают продольное натяжение, например, за счет последовательного (по клетям) увеличения катающих диаметров валков на некоторую величину.

Известен способ формовки гофрированных гнутых профилей, в котором для предотвращения продольного прогиба в каждом переходе сечению заготовки придают профиль, нейтральная ось которого совпадает со срединным слоем прямолинейных, еще не отформованных участков (см. а.с. СССР N 4942121, кл. B 21 D 11/00, 05.12.75 г.).

Известен также способ изготовления гофрированных профилей, при котором на последних переходах боковые стенки профиля растягивают в поперечном и продольном направлениях, прямолинейные участки профиля также растягивают в продольном направлении, а места изгиба - в обоих направлениях, что уменьшает волнистость плоских участков (см. а. с. СССР N 770606, кл. B 21 D 5/06, 19.10.78).

Недостатком известных способов является повышение ширины готовых профилей сверх допускаемых величин при износе валков, что увеличивает отсортировку проката и сокращает длительность рабочей кампании инструмента, в особенности, при изготовлении листов с плоскими гранями гофров.

Как известно (см., например, справочник под ред. И.С. Тришевского. Производство и применение гнутых профилей проката. М.: Металлургия, 1975, с. 155 - 156), ширина заготовки для профилирования определяется суммированием ширин прямолинейных участков и мест закруглений профиля. Ширину же мест закруглений определяют по нейтральной линии деформации как λρα/180 (здесь ρ - радиус закругления по нейтральной линии, α - угол между смежными элементами профиля). В свою очередь, величина ρ определяется из формулы: ρ = R+кS, где R - внутренний радиус гиба (закругления), K - эмпирический коэффициент, S - толщина полосы. Таким образом, увеличение R при износе валков (это увеличение особенно ощутимо для малых величин радиусов, применяемых при формообразовании гофров с плоскими гранями) неизбежно приводит к увеличению длины мест закруглений (по ширине полосы), что при неизменной ширине заготовки "уширяет" готовый профиль.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является способ (технология) профилирования полос на профилегибочном агрегате 0,5 - 2,5 х 300 - 1500, описанная в книге под ред. И.С. Тришевского. Производство гнутых профилей (оборудование и технология). М. : Металлургия, 1982, с. 81. Эта технология включает формообразование гофров путем последовательной подгибки элементов заготовки валками многоклетьевого стана с заданными радиусами изгиба и характеризуется тем, что при профилировании создают натяжение полосы от клети к клети за счет увеличения катающих диаметров валков по направлению движения металла на 0,2% в каждой последующей клети. Недостатком такой технологии также является увеличение ширины готовых гофрированных профилей по мере износа валков.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение выхода качественных гофрированных листовых профилей и продление рабочей кампании валков.

Для решения этой задачи в способе профилирования стальных полос, включающем формообразование гофров путем последовательной подгибки элементов заготовки валками многоклетьевого стана с заданными радиусами изгиба R₀ и с приложением к полосе продольного натяжения заданной величины T₀, уменьшение ширины полосы при формообразовании гофров с плоскими гранями осуществляют за счет повышения скорости вращения валков в двух последних клетях стана с приложением к полосе натяжения T = 0,95 • T₀ • (R/R₀)³, где R - фактический радиус изгиба готового профиля.

Приведенное математическое соотношение получено при обработке опытных данных и является эмпирическим.

Сущность найденного технического решения заключается в приложении к формуемой полосе в определенном месте (в двух последних клетях стана) дополнительного продольного натяжения конкретной величины, определяемой по соотношению между фактическим радиусом изгиба и заданным на готовом профиле.

Так как по мере продвижения полосовой заготовки от калибра к калибру и последовательного (начиная от середины ширины полосы) формообразования гофров происходит ее сужение, то приложение дополнительного продольного растягивающего усилия к полосе неизбежно вызывает появление поперечного усилия, которое приводит к некоторому увеличению угла наклона боковых граней гофров к горизонтали (и увеличению в пределах допусков высоты гофров), что и уменьшает ширину готовых профилей. Это позволяет использовать валки с увеличенными формующими радиусами для получения гофрированных листов с требуемыми размерами, т.е. продлить рабочую кампанию валков с увеличением выхода качественного проката на одном комплекте инструмента.

При сужении гофрированной полосы за счет увеличения продольного натяжения величина радиусов изгиба у оснований и вершины гофров практически не изменяется. Однако увеличение радиусов изгиба сверх заданной величины не является для гофрированных листов браковочным признаком (см., например, ГОСТ 9234).

Заявляемый способ реализуется следующим образом. В начале производства данного профилеразмера замеряются величины радиусов изгиба R₀ готовых профилей, а в процессе профилирования периодически замеряется их ширина. При достижении максимально допустимой ширины (она обычно равна номинальной +5 мм) замеряются радиусы изгиба на профиле и определяется (с точностью до 0,1) их среднеарифметическая величина R. Затем по токовой нагрузке привода двух последних (чистовых) клетей стана определяется величина продольного натяжения T₀, а по вышеприведенной зависимости вычисляется величина усилия T, необходимого для уменьшения ширины гофрированной полосы. Это усилие достигается путем повышения скорости вращения валков двух последних клетей.

Опытную проверку предлагаемого технического решения производили на профилегибочном агрегате 0,5 - 2,5 х 300 - 150 ЗАО "Прокат - гнутый профиль" Магнитогорского меткомбината. С этой целью при профилировании стальных полос толщиной 0,7. . .2,5 мм с пределом прочности σ_в = 450...630 МПа и с гофрами треугольной, трапециевидной и прямоугольной конфигурации различных размеров варьировали величину дополнительного продольного растяжения полос и место приложения этого усилия (т.е. в разных клетях стана). Кроме того, было проведено контрольное профилирование по известной технологии, выбранной в качестве ближайшего аналога (см. выше).

Наилучшие результаты (увеличение выхода качественных профилей на одном комплекте валков) получены при использовании заявляемой технологии. Уменьшение величины тянущего усилия (по сравнению с величиной, определяемой по полученной зависимости) не приводило к достаточному уменьшению ширины части сортамента профилей, а увеличение T вызывало повышенный износ валков с соответствующими отрицательными последствиями. Приложение дополнительного тянущего усилия за счет повышения скорости вращения валков в других клетях, расположенных до предпоследней клети стана, приводило к ухудшению геометрии готовых профилей, вероятно, вследствие того, что жесткость гофрированных полос была еще недостаточной.

Технико-экономическое сравнение двух способов профилирования (известного и предлагаемого) показало, что при использовании второго из них длительность рабочей кампании валков возросла, в среднем, на 35%, что повысило выход качественных гофрированных профилей примерно на ту же величину без остановки агрегата для замены (перевалки) валков. Таким образом, опытная проверка заявляемого объекта подтвердила его приемлемость для решения поставленной задачи и преимущества перед известным объектом.

Пример конкретного выполнения
Профилируется гофрированная стальная полоса с трапециевидными гофрами, имеющими радиусы изгиба R₀ = 4 мм, с приложением продольного натяжения величиной T₀ = 1500 кгс. Ширина полос достигла максимально допустимой величины при R = 4,5 мм.

Для уменьшения ширины полосы необходимо приложить усилие натяжения:
T = 0,95 • T₀ • (R/R₀)³ = 0,95 • 1500 • (4,5/4)³ = 2030 кгс,
что достигается увеличением скорости вращения валков двух последних клетей стана.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к производству холодногнутых профилей проката. Способ включает формообразование гофров путем последовательной подгибки элементов заготовки валками многоклетьевого стана с заданными радиусами изгиба, с приложением к полосе продольного натяжения заданной величины и уменьшением ширины полосы за счет повышения скорости вращения валков в двух последних клетях стана и приложения к полосе натяжения, определяемого по представленной зависимости. Способ повышает качество гофрированных листовых профилей.

Способ профилирования стальных полос, включающий формообразование гофров последовательной подгибкой элементов заготовки валками многоклетьевого стана с заданными радиусами изгиба и с приложением к полосе продольного натяжения заданной величины, отличающийся тем, что осуществляют уменьшение ширины гофрированной полосы за счет приложения к полосе продольного натяжения T, равного:
T = 0,95 T₀ (R/R₀)³,
где R₀ - заданный радиус изгиба;
R - фактический радиус изгиба готового профиля;
T₀ - продольное натяжение заданной величины,
путем повышения скорости вращения валков в двух последних клетях стана.