СПОСОБ ПРОКАТКИ ДВУТАВРОВЫХ ПРОФИЛЕЙ Российский патент 2003 года по МПК B21B1/08 B21B108/04 

Предлагаемое изобретение относится к области сортовой прокатки и может быть реализовано на непрерывных, полунепрерывных и последовательных станах при прокатке двутавровых, преимущественно широкополочных балок.

Известны способы прокатки двутавровых балок, по которым прямоугольную заготовку прокатывают вначале в открытом или закрытом разрезном калибре с целью получения чернового двутаврового профиля (разрезной заготовки), которую затем прокатывают в закрытых, открытых или универсальных балочных калибрах (кн. Смирнов В.К., Шилов В.А., Инатович Ю.В. Калибровка прокатных валков. М.: Металлургия, 1987, с. 255-267).

В разрезном калибре исходную прямоугольную заготовку обжимают в средней части двумя разрезными гребнями, расположенными на верхнем и нижнем ручьях калибра. Величина обжатия в разрезном калибре ограничивается условиями захвата металла валками: максимальный угол захвата по разрезным гребням не должен превышать 36^o (кн. Бахтинов Б.П., Штернов М.М. Калибровка прокатных валков. М. : Металлургиздат, 1953, с. 574). Если по условиям захвата невозможно получить требуемую разрезную заготовку, то применяют разрезку в двух последовательно расположенных разрезных калибрах, имеющих гребни также на верхнем и нижнем ручье (см. там же, рис. 441, с. 575).

Наиболее близким аналогом, принятым в качестве прототипа изобретения, является способ прокатки широкополочных двутавров на непрерывных, полунепрерывных или последовательных станах, снабженных горизонтальными, вертикальными и универсальными клетями (см. кн. Смирнов В.К., Шилов В.А., Инатович Ю. В. Калибровка прокатных валков. М.: Металлургия, 1987, рис. 4.13-4.15), где в каждом калибре (клети) делают один проход, а в разрезном калибре требуется получить максимально высокие фланцы.

Недостатком прототипа является трудность получения в разрезном калибре требуемых высоких и симметричных фланцев, так как в этом случае необходима глубокая разрезка прямоугольной заготовки, которая иногда не обеспечивается из-за ограничений по углу захвата даже при применении двух разрезных калибров. При максимальных углах захвата (т.е. максимальном обжатии по гребню) получается большая и нестабильная утяжка фланцев по высоте, и требуемая высота фланцев не получается. Кроме того, процесс разрезания идет неустойчиво, и фланцы разрезного профиля получается несимметричными, что отрицательно сказывается на качестве готового профиля.

Технической задачей изобретения является создание благоприятных условий разрезания прямоугольной заготовки и получение симметричного разрезного двутаврового профиля с высокими фланцами, что способствует улучшению качества готовой широкополочной балки.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в способе прокатки двутавровых профилей, включающем разрезку прямоугольной заготовки в двух разрезных калибрах и последующую прокатку полученного разрезного профиля в прямых горизонтальных и универсальных балочных калибрах, разрезку прямоугольной заготовки проводят поочередно вначале с одной стороны, например с верхней, а затем с другой, нижней стороны, причем высоту разрезного гребня и ширину ручья с гребнем по дну определяют по соотношениям
H_г = (0,101÷0,191)•D_cp-δh,
B_дг = B₀-2•H_г•tgϕ,
где Н_г - высота разрезного гребня; В_дг - ширина ручья с гребнем по дну калибра; D_cp - средний диаметр валков; δh - обжатие фланцев с учетом утяжки; В₀ - ширина исходной прямоугольной заготовки; tgϕ - выпуск (уклон) боковых стенок калибра.

Сущность изобретения поясняется чертежами на фиг.1 и 2. На фиг.1 показана схема прокатки в первом разрезном, открытом калибре с разрезным гребнем на верхнем ручье 1 и гладким дном нижнего ручья 2. Позицией 3 показана прямоугольная заготовка, входящая в калибр, а позициями 1' и 2' отмечено положение ручьев в момент захвата заготовки валками. На фиг.2 показана схема прокатки во втором разрезном калибре, который может быть как открытым (см. фиг. 2, а), так и закрытым (см. фиг.2, б). У этого калибра разрезной гребень находится на нижнем ручье 4, а на верхнем ручье 5 имеется вспомогательный, центрирующий гребень, форма и размеры которого соответствуют гребню первого калибра. Позициями 4' и 5' обозначено положение ручьев в момент захвата полосы 3, выходящей из первого разрезного калибра.

Для того чтобы обеспечить симметричную разрезку прямоугольной заготовки шириной В₀ в первом калибре, ручей 2 с гладким дном должен иметь ширину по дну В_д, определяемую из известного соотношения
В_д=(0,95÷1,00)•В₀, (1)
а ширина по дну ручья 1 с гребнем должна быть определена из условия одновременного касания заготовки при входе в валки боковыми стенками калибра (в точках А, В) и вершиной гребня (точка С), что обеспечивает устойчивое положение заготовки при разрезке. Такая ширина определяется из геометрического соотношения (см. фиг.1)
B_дг = B₀-2•H_г•tgϕ, (2)
где Н_г - высота гребня; tgϕ - выпуск боковых стенок ручья.

Высота разрезного гребня должна быть возможно максимальной, чтобы обеспечить получение высоких фланцев при прокатке широкополочных балок. Известно, что глубина разрезки (обжатие заготовки по гребню) Δh_г за один проход ограничивается максимально допустимым углом захвата. Угол захвата α и обжатие по гребню связаны известным соотношением

где D_cp - средний диаметр валков по вертикальной оси калибра.

При условии разрезки одним гребнем в первом калибре высота заготовки (см. фиг. 1) H₀ = H₁+H_г+δh, где δh - утяжка или обжатие металла по краям заготовки. Подставляя это выражение в формулу (3), получим

откуда следует

Максимально допустимое значение угла захвата ограничено величиной 36^o. Как показывает опыт, нижнее значение угла α при прокатке широкополочных балок составляет 26÷28^o, потому что при меньших углах не гарантируется получение требуемой высоты фланцев. Подставляя предельные значения α = 26÷36^° в формулу (4), получим
H_г = (0,101÷0,19)•D_ср-δh. (5)
Полученная формула позволяет определить предельные значения высоты гребня при двух разрезных калибрах: при коэффициенте 0,191 получается максимально возможное значение Н_г, а при коэффициенте 0,101 - минимальное значение, при котором целесообразно применение двух разрезных калибров (при меньших значениях этого коэффициента целесообразно применять один разрезной калибр).

Формулы (2) и (5) справедливы и для второго разрезного калибра.

Способ прокатки осуществляется следующим образом. Прямоугольную исходную заготовку с размерами Н₀•В₀ прокатывают в первом разрезном калибре с разрезным гребнем на верхнем ручье (см. фиг.1) и основными размерами В_д, В_дг и Н_г, определенными по формулам (1), (2) и (5). Благодаря выполнению соотношений (1) и (2) обеспечивается надежное центрирование заготовки соответственно нижним и верхним ручьем калибра, что гарантирует симметричную разрезку прямоугольной заготовки; а так как заготовка при входе удерживается дном нижнего ручья и в трех точках верхнего ручья, то обеспечивается ее устойчивое положение в процессе прокатки, что гарантирует высокое качество разрезного профиля. Описанные условия центрирования заготовки обеспечиваются только в разрезном калибре, имеющем врез в верхний и нижний валок. Поэтому по предлагаемому способу первый разрезной калибр целесообразно иметь открытым. Предпочтительнее разрезку вначале делать с верхней стороны, поскольку при плоской нижней поверхности заготовки полоса более устойчива на рольганге.

Требуемую глубину разрезки заготовки определяют известными расчетными методами в зависимости от номера прокатываемой балки с учетом ограничений (5). Причем высоту гребня Н_г в первом проходе принимают равной половине требуемой общей глубины разрезки.

Полученную разрезанную сверху заготовку прокатывают во втором разрезном калибре (см. фиг.2а или 2б), где она центрируется при входе в валки с верхней стороны стенками и гребнем верхнего ручья 5', а с нижней стороны удерживается боковыми стенками нижнего ручья 4' в точках А и В и вершиной разрезного гребня в точке С благодаря выполнению условия (2). Форма и размеры нижнего разрезного гребня соответствуют верхнему гребню. В результате прокатки в двух разрезных калибрах получают симметричную разрезную заготовку, причем утяжка металла по фланцам за два прохода получается меньше, чем при таком же общем обжатии в разрезном калибре за один проход.

Полученную описанным способом разрезную заготовку прокатывают в дальнейшем известными способами на готовый широкополочный двутавровый профиль.

Пример реализации. Сущность изобретения поясняется ниже на примере прокатки широкополочного двутавра 20Ш1 (ГОСТ 26020-83) из заготовки сечением Н₀•В₀= 250•250 мм на непрерывном среднесортнобалочном стане 450, в состав которого входит 7 универсальных баночных клетей и 9 горизонтальных и комбинированных (горизонтально-вертикальных) клетей.

Для получения толщины стенки заданного профиля (S=6 мм) толщина шейки разрезной заготовки согласно расчету должна составлять H₁=124 мм. Тогда высота гребня в каждом из двух разрезных калибров составит

где δh=10 - обжатие и утяжка заготовки по фланцам.

Полученное значение Н_г необходимо проверить по уравнению (5) с точки зрения целесообразности и возможности применения двух разрезных калибров. Средний диаметр валков в черновых клетях составляет
D_cp=D_0-H₁=630-124=506 мм.

Тогда предельные значения высоты гребня по формуле (5) будут равны
Н_г=(0,101÷0,191)•506-10=41,1÷86,6 мм.

Требуемое значение высоты гребня 53 мм попадает в полученные пределы: 41,1<53<86,6. Следовательно, применение двух разрезных калибров возможно и целесообразно, а получить разрезную заготовку за дин проход невозможно.

Для гарантии устойчивости заготовки от сваливания ширина разрезного ручья по дну согласно уравнению (2) должна составить
В_дг=250-2•53•0,15=234 мм.

Ширину ручья 2 без разрезного гребня в первом калибре (см. фиг.1) можно принять в соответствии с (1)
В_д=0,98•B₀=0,98•250=245 мм.

Построенные по полученным размерам разрезные калибры представлены на фиг. 3 и 4. Полученную в них разрезную заготовку прокатывают известными способами на двутавр 20Ш1 в горизонтальных и универсальных балочных калибрах (см. , например, кн. Смирнов В. К., Шилов В.А., Инатович Ю.В. Калибровка прокатных валков. М.: Металлургия, 1987, рис. 4.13, проходы 3-16).

Технический эффект от предложенного способа прокатки двутавров состоит в улучшении условий захвата заготовки и повышении качества разрезного чернового профиля и готовой двутавровой балки, особенно при прокатке двутавров с высокими фланцами.

Изобретение относится к сортовой прокатке и может быть реализовано на непрерывных, полунепрерывных и последовательных станах при прокатке двутавровых, преимущественно широкополочных балок. Технической задачей изобретения является создание благоприятных условий разрезания прямоугольной заготовки и получение симметричного разрезного двутаврового профиля с высокими фланцами, что способствует улучшению качества готовой широкополочной балки. Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в способе прокатки двутавровых профилей, включающем разрезку прямоугольной заготовки в двух разрезных калибрах и последующую прокатку полученного разрезного профиля в прямых горизонтальных и универсальных балочных калибрах, разрезку прямоугольной заготовки проводят поочередно вначале с одной стороны, например с верхней, а затем с другой, нижней стороны, причем высоту разрезного гребня и ширину ручья с гребнем по дну определяют по соотношениям: H_г = (0,101÷0,191)•D_cp-δh, B_дг = B₀-2•H_г•tgϕ, где Н_Г - высота разрезного гребня; В_дг - ширина ручья с гребнем по дну калибра; D_ср - средний диаметр валков; δh - обжатие фланцев с учетом утяжки; В₀ - ширина исходной заготовки; tgϕ - выпуск (уклон) боковых стенок калибра. Технический результат состоит в улучшении условий захвата заготовки и повышении качества разрезного чернового профиля и готовой двутавровой балки, особенно при прокатке двутавров с высокими фланцами. 4 ил.

Способ прокатки двутавровых профилей, преимущественно широкополочных, включающий разрезку прямоугольной заготовки в двух разрезных калибрах и последующую прокатку полученного разрезного профиля в прямых горизонтальных балочных и универсальных балочных калибрах, отличающийся тем, что разрезку прямоугольной заготовки проводят поочередно вначале с одной, например верхней, стороны, а затем с другой, нижней стороны, причем высоту разрезного гребня и ширину ручья с гребнем по дну определяют по соотношениям
H_г = (0,101÷0,191)•D_cp-δh,
B_дг = B₀-2•H_г•tgϕ,
где Н_г - высота разрезного гребня;
В_дг - ширина ручья с гребнем по дну калибра;
D_ср - средний диаметр валков;
δh - обжатие фланцев с учетом утяжки;
В₀ - ширина исходной заготовки;
tgϕ - выпуск (уклон) боковых стенок калибра.