СОРТОВОЙ ГОРЯЧЕКАТАНЫЙ ПРОФИЛЬ Российский патент 2000 года по МПК B21B1/08 

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при изготовлении сортовых горячекатаных профилей специального назначения.

Сортовые профили, получаемые способом горячей прокатки, имеют самую разнообразную конфигурацию поперечного сечения (в том числе - несимметричную) и предназначены для широкого использования в различных отраслях промышленности. Большое распространение получили, так называемые, специальные сортовые профили, т.е. предназначенные только для конкретного использования, например, для лемехов плугов. Некоторые виды специальных горячекатаных профилей приведены в справочнике В.В. Лемпицкого и др. Сортовые профили проката. М.: Металлургия, 1981, 622 с., илл. Профили для лемехов могут изготовляться без утолщений по всему поперечному сечению, либо с утолщением (выступом), расположенным вблизи середины ширины этого сечения, что придает профилю дополнительную жесткость и продлевает срок его эксплуатации.

Известен горячекатаный уголковый профиль для ободов канатных блоков, состоящий из двух полок переменной толщины и стыковочного ребра с продольной канавкой при вершине, у которого основания одной полки в 1,01 - 1,61 раза больше, чем другой а отношение толщин вершин полок равно 1,0 - 1,6 и контур канавки описан кривой второго порядка, вершина которой смещена от оси симметрии (см. а.с. СССР N 1673227, кл. B 21 B 1/08 от 30.08.91 г.). Известен также высокоточный горячекатаный швеллер с выступом на шейке, описанный в япон. заявке N 63-10001, кл. B 21 B 1/08, опубл. 16.01.88 г.

Эти сортовые профили неприменимы в качестве лемехов для плугов.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является сортовой горячекатаный профиль для лемехов, приведенный в упомянутом справочнике "Сортовые профили проката" на рис. 360, с. 462 (профиль "142С").

Этот профиль выполнен с желобчатым поперечным сечением, выпуклая и вогнутая поверхности которого образованы заданными радиусами, с вертикальной и наклонной боковыми кромками разной высоты и характеризуется наличием на своей выпуклой поверхности продольных выступа и канавки.

Недостатками такого профиля являются невозможность его устойчивой укладки на холодильнике (что ухудшает процесс охлаждения) и повышенный износ валков при его прокатке.

Технической задачей изобретения является удешевление процесса производства лемешного профиля (снижение трудозатрат) без ухудшения его эксплуатационных (потребительских) свойств.

Для решения указанной задачи у сортового горячекатаного профиля с желобчатым поперечным сечением шириной В, выпуклая и вогнутая поверхности которого образованы заданными радиусами, вертикальной и наклонной боковыми кромками разной высоты, содержащего на своей выпуклой поверхности расположенные по разные стороны от средней линии сечения продольные выступ и канавку у наклонной кромки, выступ выполнен с верхней гранью шириной (0,12 - 0,13) B, закругленной радиусом, равным радиусам поверхностей поперечного сечения, и с двумя плоскими боковыми разнонаклонными гранями неодинаковой ширины, при этом меньшая из этих граней пересекается с выпуклой поверхностью профиля по упомянутой средней линии, а большая - сопряжена с плоским участком шириной (0,15 - 0,16) B, наклоненным в сторону вертикальной кромки высотой (0,039 - 0,042) B и примыкающим к ней, причем ребро выступа, расположенное у средней линии сечения, отстоит по вертикали от вогнутой поверхности профиля на расстоянии (0.080 - 0.085)B, а противоположное ребро - на расстоянии (0,088 - 0,092)B.

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

Сущность найденного технического решения заключается в оптимизации основных параметров поперечного сечения профиля для лемехов, что позволяет снизить трудозатраты на его производство за счет сведения до минимума количества клетей стана с калибрами, а также возможности использования для его получения непрерывного стана, причем без ухудшения потребительских свойств профиля.

Действительно, одним из главных недостатков ((с точки зрения производителя) известного профиля для лемехов является наличие на его выпуклой поверхности продольного выступа с треугольной формой сечения, что делает невозможной устойчивую укладку профилей стопой после прокатки и затрудняет его упаковку в пачки. Кроме того, наличие относительно большого прямолинейного скоса, смежного с вертикальной кромкой малой (2 - 3 мм) высоты приводит к появлению ударов верхнего и нижнего валков (в особенности - при поштучной прокатке на непрерывном стане с повышенной скоростью прокатки) и их ускоренному износу, а наличие у сечения разных по величине радиусов закруглений выпуклой и вогнутой поверхностей усложняет изготовление валков и их ремонт (переточку).

Предлагаемый же профиль, во-первых, имеет продольный выступ с трапецеидальным сечением, верхняя грань которого закруглена таким же по величине радиусом, что и выпуклая и вогнутая поверхности желобообразного сечения профиля (т. е. у обеих из них одинаковый радиус), делая, тем самым, возможной плотную и устойчивую укладку готовых профилей в стопу, что облегчает их упаковку. Во-вторых, наличие ломаной поверхности, примыкающей к вертикальной кромке увеличенной высоты (5 - 6 мм) значительно уменьшает износ валков при непрерывной прокатке, что позволяет производить профиль с наименьшими трудозатратами.

Кроме того, вышеприведенные соотношения между отдельными геометрическими параметрами профиля и конфигурация поперечного сечения делают более устойчивой его прокатку в небольшом числе калибров при сохранении основных прочностных характеристик, что подтвердила опытная прокатка и испытания профиля у потребителей (см. ниже).

Например, наличие у выступа разнонаклонных граней неодинаковой ширины (наклон большей грани к горизонтали - см. чертеж, оставлен таким же, как у известного профиля, что вызвано особенностями эксплуатации лемеха) обусловлено необходимостью максимального уравнивания сил трения на наклонных поверхностях калибров, несимметричных относительно средней линии YY сечения профиля, что предотвращает его скручивание и искривление при горячей прокатке.

Местоположение выступа также улучшает условия прокатки профиля, а выбранные ширина выступа (по верхней грани) и его высота обеспечивают требуемую жесткость сечения в направлении, параллельном линии YY.

Поперечное сечении предлагаемого профиля показано на чертеже.

Это желобчатое сечение шириной В имеет выпуклую 1 и вогнутую 2 поверхности, образованные одинаковыми радиусами R, исходящими из разных точек О₁ и О₂, расположенных на вертикали YY, являющейся средней линией сечения. Левая боковая кромка 3 профиля - вертикальная и ее высота равна (0,039 - 0,042)B, правая 4 - наклонена к горизонтали под углом α (т.е. к линии YY пол углом 90 градусов - α). Вблизи скошенной кромки расположена продольная канавка 5, служащая для закрепления лемеха в плуге. Слева от YY расположен продольный выступ, образованный верхней гранью 6 шириной (0,12 - 0,13)B, закругленной радиусом R, двумя боковыми разнонаклонными гранями 7 и 8 неодинаковой ширины. Левая (большая) грань 7 наклонена к горизонтали под углом β, а правая 8 - под углом γ, причем эта грань пересекается с выпуклой стороной 1 профиля по средней линии (т.О). Большая грань 7 выступа сопряжена с плоски участком 9 шириной (0,15 - 0,16) B, наклоненным в сторону вертикальной кромки 3. Высота профиля по вертикалям AB=(0,088 - 0,092)B и CD=(0,080 - 0,085)B.

Опытную проверку предлагаемого профиля производили при его прокатке на непрерывном стане 300 N 2 ОАО "Магнитогорский меткомбинат".

С этой целью на стане прокатывали из стали Л 53 (по ГОСТ 8531) лемешные профили, показанные на чертеже, с шириной В=105 - 142 мм. При опытной прокатке варьировали соотношения между вышеприведенными параметрами за счет использования соответствующих калиброванных валков.

Наилучшие результаты (требуемое качество геометрии профилей при максимальной производительности и минимальном расходе валков) получены при прокатке профилей с рекомендуемыми параметрами.

При ширине верхней грани выступа менее 0,12 B ухудшалась укладка готовых профилей (ширина более 0,13 В вела к увеличению расхода металла), что снижало производительность и приводило к дополнительным трудозатратам. Применение радиусов R разных величин также ухудшало укладку профилей и усложняло изготовление валков. Применение одинаковых углов β и χ наклонных граней выступа, а также одинаковых расстояний AB и CD (см. чертеж) ухудшало геометрию профилей: наблюдалось их искривление и скручивание; к аналогичным результатам приводило и выполнение пересечения малой наклонной грани выступа в точке сечения, не лежащей на вертикали YY. При ширине участка 9 менее 0,15 B и высоты вертикальной кромки 3 менее 0,039 B расход валков по износу увеличился на 15 - 40% а выполнение этих элементов более, соответственно, 0,16 В и 0,042 В вызывало "разворот" профиля в горизонтальной плоскости с неисправимым искажением его геометрии.

Была также проведена контрольная прокатка лемешного профиля, выбранного в качестве ближайшего аналога. Трудозатраты при этом (от снижения скорости прокатки, увеличения износа валков и ухудшения укладки) возросли почти в 1,5 раза по сравнению с прокаткой заявляемого профиля.

Испытания на жесткость сравниваемых профилей показали их примерную идентичность. Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость заявляемого объекта для решения поставленной задачи и его технико-экономические преимущества перед известным объектом.

По данным ЗАО "Комплекс новых технологий" ОАО "ММК" использование заявляемого объекта при производстве сортовых горячекатаных профилей для лемехов позволит снизить трудозатраты при прокатке не менее, чем в 1,5 раза без ухудшения потребительских свойств изделия.

Пример конкретного выполнения
Сортовой горячекатаный профиль из ст.50 для лемехов плуга прокатывается на непрерывном стане; ширина профиля В=142 мм. Основные параметры сечения (см. чертеж):R=450 мм; B_в=0,125B=0,125х142=18 мм; B_п=0,155В=0,155х142=22 мм; h_в= 0,04 B= 0,04х142=5,5 мм; h_н=9 мм; AB=0,09 B=0,09х142=13 мм; CD=0,082 B= 0,082х142= 11,5; в=B/2=71 мм; ширина продольной канавки в_к=10 мм, ее глубина - 2,5 мм;
α = 80^o; β = 17^o; γ = 22^o; h=9,5 мм.

Ширина боковых граней продольного выступа по горизонтали: левая - 26 мм, правая - 5 мм.

Длина готового профиля: 8+0,1 м.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к производству горячекатаного сортового проката. Основная задача изобретения - снижение трудозатрат при производстве профиля для лемехов без ухудшения его эксплуатационных свойств. Предлагаемый профиль с желобчатым поперечным сечением шириной В, выпуклая и вогнутая поверхности которого образованы заданными радиусами, с вертикальной и наклонной боковыми кромками разной высоты, содержит на своей выпуклой поверхности расположенные по разные стороны от средней линии сечения продольные выступ и канавку у наклонной кромки и отличается тем, что выступ выполнен с верхней гранью шириной (0,12 - 0,13) В, закругленной радиусом, равным радиусам поверхностей поперечного сечения, и с двумя плоскими боковыми разнонаклонными гранями неодинаковой ширины, при этом меньшая из этих граней пересекается с выпуклой поверхностью профиля по упомянутой средней линии, а большая - сопряжена с плоским участком шириной (0,15 - 0,16) В, наклоненным в сторону вертикальной кромки высотой (0,039 - 0,042) В и примыкающим к ней, причем ребро выступа, расположенное у средней линии сечения, отстает по вертикали от вогнутой поверхности профиля на расстоянии (0,080 - 0,085) В, а противоположное ребро - на расстоянии (0,088 - 0,092) В. Изобретение обеспечивает повышение скорости прокатки, уменьшение износа валков, а также улучшение условий укладки профилей. 1 ил.

Сортовый горячекатаный профиль для лемехов с желобчатым поперечным сечением шириной В, выпуклая и вогнутая поверхности которого образованы заданными радиусами, с вертикальной и наклонной боковыми кромками разной высоты, содержащий на своей выпуклой поверхности расположенные по разные стороны от средней линии сечения продольные выступ и канавку у наклонной кромки, отличающийся тем, что выступ выполнен с верхней гранью шириной (0,12 - 0,13) В, закругленной радиусом, равным радиусам поверхностей поперечного сечения, и с двумя плоскими боковыми разнонаклонными гранями неодинаковой ширины, при этом меньшая из этих граней пересекается с выпуклой поверхностью профиля по упомянутой средней линии, а большая - сопряжена с плоским участком шириной (0,15 - 0,16) В, наклоненным в сторону вертикальной кромки высотой (0,039 - 0,042) В и примыкающим к ней, причем ребро выступа, расположенное у средней линии сечения, отстоит по вертикали от вогнутой поверхности профиля на расстоянии (0,080 - 0,085) В, а противоположное ребро - на расстоянии (0,088 - 0,092) В.