СИСТЕМА ВЫТЯЖНЫХ ЯЩИЧНЫХ КАЛИБРОВ Российский патент 2000 года по МПК B21B1/02 

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в прокатном производстве при подготовке ящичных калибров и их эксплуатации в клетях дуо или трио.

Известно, что ящичные калибры подразделяются на два крупных типа; это во-первых, ящичные калибры квадратного типа с примерным равенством размеров по высоте и ширине, и, во-вторых, ящичные калибры прямоугольного (пластового) типа, в которых высота оказывается меньшей их ширины. Различным в этих типах калибров оказывается устойчивость прокатываемого раската, а также стойкость и восстановимость калибров. В книге Н.В.Литовченко, Б.Б.Диомидова, В.А.Курдюмова "Калибровка валков сортовых станов", Металлургиздат, М., 1964 г. , с.160, 7-9 строка снизу сказано: "В ящичных калибрах сравнительно быстро вырабатывается их основание. В то же время при отсутствии стесненного уширения боковые стенки такого калибра изнашиваются значительно меньше".

Характер износа ящичного калибра наглядно показан в книге Б.М.Илюковича "Стойкость и расход прокатных валков", Металлургиздат, М., 1964 г., рис.20.

Если рассматривать прокатку в ящичном калибре квадратного типа, то прокатываемое вертикально прямоугольное сечение оказывается недостаточно устойчивым в калибре и для повышения устойчивости ширину прокатываемой заготовки принимают равной ширине дна калибра на уровне центров радиусов у основания. В этих условиях ширина ящичного калибра у основания будет очень интенсивно вырабатываться. Правильное и неправильное положение раската в калибре в начальный момент прокатки наглядно показано при этом на рис.135 книги Б.П.Бахтинов и М.М.Штернов "Калибровка прокатных валков", Металлургиздат, 1953 г.

Если же рассматривать прокатку в ящичном калибре прямоугольного (пластового) типа, то, как сказано в книге Б.В. Мерекина "Некоторые вопросы калибровки прокатных валков". Металлургия, М., 1964 г. с. 62, последний абзац снизу: "В отличие от квадратных ящичных калибров в пластовых ящичных калибрах неизвестны значения показателя устойчивости С, " и далее через 5 строчек: "Прокатка в таких условиях происходит при больших резервах устойчивости и лимитируется всецело условиями захвата, а также прочностью валков и мощностью привода. Вместе с тем для сохранения равенства диагоналей сечения полосы в пластовых калибрах прокатку ее ведут с боковым защемлением, что сдерживает уширение на 3 - 10 мм. Тогда принимают в_к = А - (3-10) мм, а выпуск берут на 1-3% больше, чем в последующем квадратном калибре, не превышая 18% ...".

Таким образом, в системе вытяжных ящичных калибров, состоящей из чередования калибров пластовых и квадратных, в пластовом калибре имеем хорошую устойчивость полосы и можем иметь повышенные уклоны фланцев без потери устойчивости полосы, которую сильно защемлять нет особой необходимости. Стойкость калибра будет хорошей. В квадратном же ящичном калибре имеем устойчивость полосы хуже, поэтому ее приходится защемлять по дну калибра сильнее, в результате калибр быстро вырабатывается, т.к. уклон боковой поверхности будет меньшим, чем в пластовом калибре, и увеличить его не представляется возможным по причине потери устойчивости прокатки в нем. Ясно, что если эти калибры (пластовый и квадратный) находятся в одном комплекте валков, то квадратный калибр будет определяющим в вопросах стойкости комплекта и качества продукции. Эти выводы подтверждаются практическими результатами.

Наиболее близкой к заявляемой системе калибров по технической сущности и достигаемому эффекту (прототипом) оказывается система калибров по фиг. 16 указанной выше книги Б.В.Мерекина.

Здесь изображена система калибров в клети три, представляющая чередование ящичных калибров пластового и квадратного типов. К недостаткам системы калибров по прототипу с учетом приведенных выше со стр. 62 этой книги выдержек можно отнести:
1. Недостаточная стойкость ящичных квадратных калибров и комплекта валков в целом, а следовательно большой расход валков.

2. Недостаточная устойчивость полосы в квадратном ящичном калибре, способствующая скручиванию и сваливанию полосы в нем в результате быстрой подработки калибра.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является улучшение устойчивости прокатки в системе ящичных калибров, повышение стойкости валков, а также повышение качества выпускаемой продукции и производительности стана.

Технический результат при осуществлении изобретения характеризуется совокупностью от повышения стойкости калибров и производительности стана за счет того, что боковые стенки ящичных квадратных калибров выполнены двумя наклонными стенками с превышением величины наклона к вертикали со стороны дна калибра по сравнению со стороной разъема, а участки дна ручьев, прилегающих к боковым стенкам ящичных прямоугольных калибров, выполнены с углом наклона к горизонтали, равным углу наклона к вертикали боковых стенок со стороны дна ручьев следующих по ходу прокатки ящичных квадратных калибров.

При такой подготовке системы значительно повышается устойчивость полосы от скручивания и сваливания, т.к. контакт поступающего в калибр раската осуществляется не в одной точке, как это происходит по прототипу, а по плоскостям. При этом обеспечивается также плавность захвата полосы валками и хорошая стойкость калибров.

На фиг. 1 - 4 изображена предлагаемая система вытяжных ящичных калибров, которая включает ряд последовательно расположенных калибров 1 - 4 с чередованием прямоугольного и квадратного типов. В этой системе прямоугольные ящичные калибры состоят из боковых стенок с углом наклона к вертикали (ϕ) и дна, имеющего наклонные участки (вг), прилегающие к боковым стенкам с углом наклона в сторону середины калибра (β), а квадратные ящичные калибры состоят из дна и боковых стенок, имеющих два наклонных участка к вертикали с углами наклона (α) и (ϕ), причем угол наклона участков, прилегающих к дну калибра (ϕ), больше чем угол наклона участков со стороны разъема (α).
На фиг. 5 изображен ручей ящичного квадратного калибра, где тонкой линией показано положение в нем раската из прямоугольного ящичного калибра в момент захвата.

На фиг. 6 изображен ручей ящичного прямоугольного калибра, где тонкой линией показано положение раската в нем из ящичного квадратного калибра в момент захвата.

Размеры калибров 1 - 4: высота (Н), ширина вреза в валок (В), глубина вреза ручья (h_p), радиусы закругления, выпуски или наклоны боковых граней (tgϕ) в прямоугольных ящичных калибрах определяются с помощью известных методик.

В ящичных квадратных калибрах величина выпусков участков боковых граней, прилегающих к дну калибра (tgϕ), составляет 20-30%, а величина выпусков со стороны разъема валков (tgα) на 10-15% меньше, чем со стороны дна, т.е. tgα_ящ= tgϕ_ящ - (10-15)%
Такие величины выпусков объясняются тем, что выпуск участков боковых граней со стороны дна менее 20% невыгоден из-за быстрой выработки и высокого расхода материала валков при переточках, а более 30% из-за ухудшения устойчивости полосы в калибре. Разница в величине выпусков участков боковых граней в ящичных квадратных калибрах менее 10% не отличает его по функциональным качествам от калибра с одинарным выпуском боковых граней, а разница выпусков более 15% резко уменьшает стойкость калибра из-за малого выпуска участков боковых граней со стороны разъема и высокого расхода валков при восстановлении калибров.

Высота наклонных участков ручьев в ящичных квадратных калибрах, прилегающих к дну калибра (h_р.д)), принимается в пределах При использовании высоты этих наклонных участков менее 1/2 h_p. калибр вырождается в калибр с одинарным выпуском, равным (tgα), а при использовании высоты более 2/3 h_p. этот калибр вырождается в калибр с одинарным выпуском, равным (tgϕ).
Наклонные участки дна в ящичных прямоугольных калибрах выполнены с углом наклона к горизонтали, равным углу наклона к вертикали боковых стенок со стороны дна ручьев следующих по ходу прокатки ящичных квадратных калибров β_п= ϕ_n+1. Размер этих участков по горизонтали определяется из условия выполнения принципа одновременного касания поступающим раскатом боковых стенок и дна ручьев калибра и рассчитывается по зависимости:

где H_п - высота калибра, h_р.п - глубина ручья, tgϕ_п - уклон боковых граней, B_п - ширина вреза калибра в валок, вз._п - заполнение металлом рассматриваемого ящичного калибра, h_р.n+1 - высота ручья следующего по ходу прокатки ящичного квадратного калибра, B_n+1 - ширина вреза этого калибра в валок, tgϕ_n+1 - уклон боковых граней, прилегающих к дну следующего по ходу прокатки ящичного квадратного калибра.

При такой конструкции калибров обеспечивается устойчивость прокатки в ящичных квадратных калибрах за счет надежного центрирования раската боковыми наклонными участками, при этом улучшается захват раската за счет создания условий одновременного касания поступающим раскатом боковых стенок и участков дна ручьев. Надежное удержание раската от сваливания обеспечивается участками боковых граней калибра, прилегающих к разъему калибра и имеющих малую величину уклона для улучшения центрирующих способностей калибра.

Конкретный пример построения системы вытяжных ящичных калибров.

В качестве примера рассмотрим систему ящичных вытяжных калибров в валках клети трио 750 АО "КМК" для получения квадратного раската со стороной 140 мм из подката 210 х 210 мм. Расположение калибров в валках клети аналогично системе калибров по прототипу (книга Б.М.Мерекина "Некоторые вопросы калибровки прокатных валков". - М.: Металлургия, 1964 г., с. 65, рис. 16).

Квадратная заготовка сечением 210 х 210 мм задается в первый ящичный прямоугольный калибр.

Размеры калибра N 1
Ширина калибра по разъему валков В₁=245 мм
Ширина калибра по заполнению вз.₁ = 230 мм.

Высота калибра H₁= 176 мм.

Уклон боковых граней tgϕ₁ = 0,25 = 25%
Высота ручьев калибра
Величина разъема валков t₁ = 20 мм
Калибр N 2. Ящичный квадратный калибр
Ширина калибра по разъему валков В₂ = 188 мм.

Высота калибра H₂ = 180 мм.

Величина разъема валков t₂ = 20 мм.

Высота ручьев
Уклон участков боковых граней, прилегающих к дну, высоту этих участков и уклон участков боковых граней со стороны разъема калибра принимаются из вышеприведенных условий tgϕ₂= 0,23 = 23% , h_р.д. = 45 мм, tgα₂ = 0,13 = 13%.

Калибр N 3. Ящичный прямоугольный калибр
Ширина калибра по разъему валков B₃ = 194 мм
Ширина калибра по заполнению вз.₃ = 184 мм,
Высота калибра Н₃ = 137 мм.

Величина разъема валков t₃ = 22 мм.

Уклон боковых граней tgϕ₃ = 0,21 - 21%.

Высота ручьев калибра
Калибр N 4. Ящичный квадратный калибр
Ширина калибра по разъему валков В₄ = 150 мм
Высота калибра H₄ = 140 мм
Величина разъема валков t₄ = 10 мм
Высота ручьев
Уклон участков боковых граней, прилегающих к дну tgϕ₄ = 0,235 = 23,5%, высота этих граней h_р.д = 38 мм, уклон участков боковых граней со стороны разъема калибра tgα = 0,11 = 11%. Из вышеприведенной зависимости (1) определяются размеры по горизонтали наклонных участков дна калибров 1 и 3 :


Как было сказано выше, уклоны этих участков к горизонтали (tgβ_п) равны уклонам к вертикали боковых стенок со стороны дна ручьев следующих по ходу прокатки ящичных квадратных калибров (tgϕ_n+1), что соответствует следующим величинам: tgβ₁= 0,23 = 23%, tgβ₃= 0,235 = 23,5%.

Использование предлагаемой системы вытяжных ящичных калибров обеспечивает по сравнению с существующей системой следующие преимущества:
1. Повышение стойкости ящичных калибров, входящих в систему.

2. Повышение устойчивости полосы от скручивания и сваливания при прокатке.

3. Повышение качества проката и производительности стана.

4. Расширение возможности прокатного производства в деле повышения стойкости ящичных калибров и улучшения технико-экономических показателей прокатного производства.

Изобретение относится к области металлургии. Для повышения долговечности калибров, улучшения качества заготовок и повышения производительности стана боковые стенки ящичных квадратных калибров образованы двумя наклонными стенками с превышением величины наклона к вертикали со стороны дна калибра по сравнению со стороной разъема, а участки дна ручьев, прилегающих к боковым стенкам ящичных прямоугольных калибров, выполнены с углом наклона к горизонтали, равным углу наклона к вертикали боковых стенок со стороны дна ручьев следующих по ходу прокатки ящичных квадратных калибров. 6 ил.

Система вытяжных ящичных калибров с наклонными боковыми стенками, включающая последовательно расположенные калибры с чередованием калибров прямоугольного и квадратного типов с возможностью кантования полосы между ними на 90^o, отличающаяся тем, что боковые стенки ящичных квадратных калибров выполнены в виде двух наклонных к вертикали участков с превышением величины угла наклона участков, прилегающих к дну калибра, величины угла наклона участков, расположенных со стороны разъема, а участки дна ручьев, прилегающих к боковым стенкам ящичных прямоугольных калибров, выполнены с углом наклона к горизонтали, равным углу наклона к вертикали боковых стенок со стороны дна ручья следующих по ходу прокатки ящичных квадратных калибров.