СПОСОБ ПРОКАТКИ ЗАГОТОВОК Российский патент 2004 года по МПК B21B1/02 

Изобретение относится к прокатному производству, преимущественно к способам прокатки заготовок с большими вытяжками.

Известен способ холодной прокатки труб [1], в котором установленную на оправке гильзу обжимают двумя рабочими валками. При этом оси валков вместе с клетью возвратно-поступательно перемещаются вдоль оси прокатки, а валкам сообщают возвратно-качательное движение. После каждого двойного хода клети между валками и заготовкой образуется зазор. В это время осуществляют подачу заготовки вдоль оси прокатки и ее кантовку на 90 градусов вместе с оправкой.

Недостатками указанного способа являются: необходимость применения для поворота заготовки специальных кантующих устройств, синхронизированных с приводом движения рабочей клети, усложняющих конструкцию стана.

Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ прокатки [2], осуществляемый парой валков, вращающихся в разные стороны при отклонении векторов окружных скоростей валков от оси прокатки в плоскости этой оси. То есть оси валков повернуты друг относительно друга в горизонтальных плоскостях. При этом способе, применяющемся в непрерывных группах клетей продольной прокатки для исключения операции поворота выходящей из валков заготовки специальными кантователями или применения чередующихся горизонтальных и вертикальных прокатных клетей, поворот выходящей из валков заготовки осуществляют валками одновременно с ее деформацией.

Однако при данном способе прокатки поворот заготовки производится на выходе из валков. На входе в валки заготовка остается в прежнем положении. Это не позволяет использовать данный способ для шаговой прокатки, где перед каждым циклом прокатки необходим поворот заготовки по всей длине переходной зоны от исходной заготовки к готовому профилю, называемой конусом деформации.

Задачей предлагаемого изобретения является исключение операции кантовки заготовки специальным устройством, синхронизированным с прокатной клетью, что позволяет упростить конструкцию стана шаговой прокатки, повысить надежность его работы и тем самым повысить производительность шаговой прокатки.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе прокатки заготовок, включающем обжатие заготовки парой вращающихся в противоположных направлениях валков с отклонением векторов окружных скоростей валков от оси прокатки и поворотом заготовки вокруг оси прокатки, согласно изобретению обжатие заготовки, чередующееся с паузами между обжатиями, при относительном возвратно-поступательном перемещении осей поворота валков и заготовки вдоль оси прокатки с образованием на заготовке конуса деформации осуществляют в валках переменного радиуса, образующих круглый калибр, а угол отклонения векторов окружной скорости каждого из валков от оси прокатки задают равным

,

где ϕ_K - угол поворота заготовки вокруг продольной оси; D₀ - расстояние между осями валков; R_K - катающий радиус валков; L - длина конуса деформации.

Осуществление обжатия в круглых калибрах на валках переменного радиуса позволяет получаемой круглой конусной заготовке (конусу деформации) при вращении валков поворачиваться на всей ее длине вокруг оси прокатки. В следующем цикле прокатки после паузы в валки будет задаваться заготовка с конусом деформации, повернутым вокруг оси прокатки на некоторый угол. Для поворота заготовки на требуемый угол ϕ_K угол отклонения векторов окружных скоростей каждого валка от оси прокатки устанавливают равным

.

Таким образом, при применении предлагаемого способа прокатки исключается необходимость применения специальных устройств кантовки заготовки, синхронизированных с приводом прокатной клети. Этим значительно упрощается конструкция стана, повышается надежность его работы и тем самым производительность процесса прокатки.

Предлагаемый способ прокатки проиллюстрирован фиг.1 и 2, где показаны прокатные валки с обжимаемой в них заготовкой в произвольном положении цикла прокатки, в плане и со стороны получаемого готового профиля соответственно; на фиг.3 показан вид в плане на прокатные валки с заготовкой в конце обжатия.

Способ осуществляют следующим образом. Пара прокатных валков 1 с расстоянием между осями D₀ вращается в разные стороны. Векторы окружных скоростей каждого из валков V^B и V^H отклонены от оси прокатки в плоскости этой X-Y (фиг.1, 2) оси на угол γ. В каждом цикле прокатки в валки задается заготовка 2 с выкатанным на ней конусом деформации. Обжатие заготовки начинается в начале конуса деформации т.А. Заготовка поступательно перемещается относительно осей поворота валков в направлении осевых составляющих векторов окружных скоростей валков V^B, V^H. Одновременно с этим происходит ее вращение по всей длине вокруг оси прокатки в направлении вращающей заготовку составляющей VBy

, VHy векторов окружных скоростей валков V^B, V^H (фиг.2). Во время обжатия за один цикл прокатки произвольная точка на заготовке перемещается по линии АВС (фиг.1, 2). При этом поворот заготовки на угол dϕ (фиг.2) сопровождается выкатыванием образующей конуса деформации на элементарный отрезок. Проекция этого элементарного отрезка на плоскость Z-Y, перпендикулярную оси прокатки, равна

где R_K - катающий радиус валков в произвольном очаге деформации.

Обжатие заготовки заканчивается в конце конуса деформации т.С. К этому моменту заготовка поворачивается на угол ϕ_K. Длина проекции образующей конуса деформации на плоскость Z-Y, перпендикулярную оси прокатки, равна

Длина конуса деформации по окончанию цикла прокатки равна L (фиг.3), тогда угол отклонения векторов окружной скорости каждого из валков от оси прокатки, обеспечивающий кантовку заготовки за цикл прокатки на угол ϕ_K, будет равен

.

Таким образом, в начале следующего цикла прокатки начинается обжатие уже повернутого вокруг оси прокатки конуса деформации. Каждое поперечное сечение конуса деформации повернуто относительно его положения в предыдущем цикле прокатки на угол ϕ_K. Предлагаемый способ прокатки исключает необходимость применения специальных устройств кантовки заготовки, синхронизированных с приводом прокатной клети. Этим упрощается конструкция стана, повышается надежность его работы и в конечном счете - производительность процесса прокатки.

Предлагаемый способ шаговой прокатки был опробован на спроектированном и изготовленном опытном двухвалковом стане. Исследования проводились при прокатке исходного круга диаметром 40 мм в круг диаметром 20 мм. Межосевое расстояние на опытном стане равно 180 мм. На валках переменного радиуса был выполнен круглый калибр. При этом конструкция опытного стана позволяет производить регулировку угла у отклонения векторов окружных скоростей каждого из валков от оси прокатки.

Валки, вращаясь в противоположных направлениях при обжатии заготовки, образовывали конус деформации длиной примерно 230 мм. В эксперименте угол отклонения векторов окружных скоростей каждого из валков от оси прокатки γ варьировался от 0 до 5 градусов, при этом оптимальный угол кантовки ϕ_K, равный 85...95 градусов, соответствовал значению γ=2,5...3 градуса. При обжатии поворот заготовки происходил по всей длине.

Эксперимент показал, что при отклонении окружных скоростей валков от оси прокатки на расчетный угол γ после каждого цикла прокатки заготовка оказывается повернутой вокруг оси прокатки на требуемый угол γ. Этим исключается необходимость применения кантующего устройства.

Таким образом, при применении предложенного способа достигается упрощение конструкции стана, повышая надежность его работы, что приводит к повышению производительности процесса шаговой прокатки.

Заявляемый способ шаговой прокатки позволяет получать сортовые профили круглого сечения, в том числе трубы.

Источники информации

1. Вердеревский В.А., Глейберг А.З., Никитин А.С. Трубопрокатные станы. - М.: Металлургия, 1983.

2. Авторское свидетельство СССР №1036108, кл. В 21 В 1/02, 1983.

Использование: прокатное производство, способы прокатки заготовок с большими вытяжками. Задача изобретения - повышение производительности процесса шаговой прокатки. Способ включает прокатку заготовок парой вращающихся в противоположных направлениях валков при отклонении векторов окружных скоростей валков от оси прокатки в плоскости этой оси с поворотом заготовки вокруг оси прокатки. Прокатку заготовки чередуют с паузами между обжатиями при относительном возвратно-поступательном перемещении осей поворота валков и заготовки вдоль оси прокатки с образованием на заготовке конуса деформации. Прокатку осуществляют в валках переменного радиуса, образующих круглый калибр, с углом отклонения векторов окружной скорости каждого из валков от оси прокатки, регламентированным математической зависимостью, учитывающей такие параметры, как угол поворота заготовки вокруг продольной оси, расстояние между осями валков, катающий радиус валков, длина конуса деформации. Изобретение обеспечивает устранение необходимости использования специальных кантующих устройств, синхронизированных с приводом прокатной клети. 3 ил.

Способ прокатки заготовок, включающий обжатие заготовки парой вращающихся в противоположных направлениях валков с отклонением векторов окружных скоростей валков от оси прокатки и поворот заготовки вокруг оси прокатки, отличающийся тем, что обжатие заготовки, чередующееся с паузами, при относительном возвратно-поступательном перемещении осей поворота валков и заготовки вдоль оси прокатки с образованием на заготовке конуса деформации осуществляют в валках переменного радиуса, образующих круглый калибр, а угол отклонения векторов окружной скорости каждого из валков от оси прокатки задают равным

где ϕ_К - угол поворота заготовки вокруг продольной оси;

D₀ - расстояние между осями валков;

R_К - катающий радиус;

L - длина конуса деформации.