СПОСОБ ШАГОВОЙ ПРОКАТКИ Российский патент 2008 года по МПК B21B1/42 

Изобретение относится к прокатному производству, а именно к способам шаговой прокатки с большими обжатиями.

Известен способ шаговой прокатки [патент №2252830 РФ. Способ шаговой прокатки / Г.И.Коваль, Т.Г.Каримова // Б.И. 2005. №15], при котором обжатие заготовки ведут двумя взаимно-перпендикулярными комплектами вращающихся валков переменного радиуса. Векторы окружных скоростей комплектов валков со стороны оси прокатки направлены в разные стороны. При этом оси валков постоянно возвратно-поступательно перемещают вдоль оси прокатки.

Недостатком этого способа является необходимость применения для его реализации сложной конструкции прокатной клети для обеспечения размещения в одной плоскости подшипниковых узлов двух комплектов валков, а также многозвенная громоздкая система привода валков.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ шаговой прокатки [патент №2072140 РФ. Способ шаговой прокатки / Г.И.Коваль // Б.И. 1996. №9], принятый в качестве прототипа, заключающийся в том, что обжатие заготовки ведут двумя комплектами возвратно поступательно перемещающихся вдоль оси прокатки взаимно-перпендикулярных вращающихся валков переменного радиуса, смещенных друг относительно друга вдоль оси прокатки, при этом конуса деформации, получаемые комплектами валков, могут быть смещены вдоль оси прокатки в зависимости от заданных технологических условий прокатки.

Недостатком этого способа является малый угол поворота каждого из валков при обжатии заготовки, не превышающий 90 градусов. Это приводит к уменьшению длины обжимного и калибрующего участков рабочей поверхности валков. Уменьшение длины обжимного участка снижает обжатие заготовки, а уменьшение длины калибрующего участка снижает величину подачи или качество получаемого проката. Все эти недостатки приводят к уменьшению производительности и снижению качества получаемого проката.

Таким образом, основными недостатками способа шаговой прокатки согласно прототипу являются низкая производительность и ограниченные возможности по качеству получаемого проката.

Задачей изобретения является увеличение производительности и повышение качества получаемого проката.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе шаговой прокатки, включающем обжатие заготовки двумя комплектами смещенных друг относительно друга вдоль оси прокатки вращающихся взаимно перпендикулярных валков переменного радиуса, с образованием на заготовке конусов деформации, смещенных друг относительно друга вдоль оси прокатки, при этом комплекты валков постоянно возвратно-поступательно перемещают относительно заготовки вдоль оси прокатки, векторы окружных скоростей комплектов валков со стороны оси прокатки направлены в разные стороны, согласно изобретению обжатие заготовки каждым комплектом валков начинают после окончания обжатия другим комплектом валков и перемещения его вдоль оси прокатки на величину смещения комплектов валков и смещения конусов деформации.

При применении технологических операций дополнительного перемещения комплектов валков вдоль оси прокатки на величину смещения комплектов валков и смещения конусов деформации обеспечивается начало деформации заготовки соответствующими комплектами валков при прокатке как прямым, так и обратным ходом в заданном их положении относительно конусов деформации заготовки. Благодаря этому, в каждом цикле деформации при прокатке прямым и обратным ходом осуществляется деформация заготовки в заданных технологических режимах.

Таким образом, предлагаемый способ шаговой прокатки за счет применения операций дополнительного перемещения одного комплекта валков перед обжатием другим комплектом на заданные величины обеспечивает шаговую прокатку прямым и обратным ходом, характеризующимся большими углами поворота каждого валка при деформации заготовки, достигающими 120...130 градусов. Это позволяет повысить производительность шаговой прокатки, качество получаемого проката при простой и компактной схеме привода валков.

Предлагаемое изобретение проиллюстрировано чертежами.

На фиг.1 показано начало процесса шаговой прокатки обратным ходом.

На фиг.2 - окончание процесса шаговой прокатки обратным ходом.

На фиг.3 - начало процесса шаговой прокатки прямым ходом.

На фиг.4 - окончание процесса шаговой прокатки прямым ходом.

Процесс шаговой прокатки квадратной исходной заготовки с размерами поперечного сечения Н₀, В₀ при получении из нее готового профиля с размерами поперечного сечения H₁, B₁ при вытяжке осуществляют следующим образом. Один комплект валков, называемый горизонтальным, обозначен индексом 1, например, а₁ и О₁ ¹, второй комплект валков, называемый вертикальным, обозначен индексом 2, например, а₂ и О₂ ¹. Валки выполнены переменным радиусом из осей поворота O₁ и О₂.

Они имеют калибрующие, обжимные и холостые участки, ограниченные центральными углами δ_кал.1, δ_кал.2, δ_обж.1, δ_обж.2, δ_хол.1, δ_хол.2, а также участки дополнительного перемещения осей поворота валков на величины (А+с) и (А+l), характеризующиеся центральными углами ϕ_A+с, ϕ_A+l. Границы этих участков для наглядности обозначены буквами а₁, б₁, в₁, г₁, а₂, б₂, в₂, г₂.

Валки постоянно вращаются с окружными скоростями по стрелкам V_вг, V_вв, а их оси поворота постоянно перемещаются по стрелкам V₀ и занимают положения: при обратном ходе О₁ ¹, O₁ ², O₁ ³, при прямом ходе O₂ ¹, O₂ ², O₂ ³.

Оси горизонтальных валков О₁ смещены вдоль оси прокатки относительно осей О₂ вертикальных валков на величину А.

Конуса деформации 1 и 2 со стороны заготовки с исходными размерами смещены вдоль оси прокатки на величину с, а со стороны готового профиля - на величину l. При этом принимаем, что конуса деформации образуют при деформации обжимные и калибрующие участки. Конус деформации 1 образуется при деформации заготовки горизонтальными валками. Конус деформации 2 образуется при деформации заготовки вертикальными валками.

Цикл шаговой прокатки после выкатки на заготовке в предыдущих циклах конусов деформации 1 и 2 осуществляется следующим образом.

Процесс прокатки начинается, например, горизонтальным комплектом валков сначала калибрующими a₁б₁, затем обжимным б₁в₁ участками при перемещении осей валков из положения О₁ ¹ в O₁ ². После прокатки на заготовке выкатывается новый конус деформации (фиг.2). При этом оси вертикального комплекта валков перемещаются вдоль оси прокатки и вращаются со скоростью V_вв, не контактируя с заготовкой.

После этого рабочая поверхность горизонтального комплекта валков выходит из контакта с заготовкой, и поворачиваясь на угол ϕ_A+с со скоростью V_вг. Оси этого комплекта валков перемещаются вдоль оси прокатки из положения О₁ ² (фиг.2) в положение O₁ ³ (фиг.3). Величина этого перемещения должна быть равна А+с. На такую же величину перемещаются оси О₂ в положение О₂ ³ вертикального комплекта валков, поворачиваясь без контакта с заготовкой со скоростью V_вв на угол ϕ_A+с. Благодаря этому в контакт с заготовкой вступает обжимной участок в₂б₂ вертикального комплекта валков в заданной точке поверхности исходной заготовки, обеспечивая требуемую для деформации прямым ходом подачу заготовки (фиг.3).

После деформации заготовки обжимным в₂б₂ и калибрующими участками б₂а₂ вертикального комплекта валков на заготовке образуется новый конус деформации (фиг.4). При этом горизонтальный комплект валков, вращаясь со скоростью V_вг, перемещается вдоль оси прокатки со скоростью V₀ без деформации заготовки.

При дальнейшем повороте со скоростью V_вв вертикальный комплект валков теряет контакт с заготовкой и перемещается со скоростью V₀ из положения О₂ ² в положение О₂ ¹ на величину А+l. За счет этого ось поворота горизонтального комплекта валков, перемещаясь вдоль оси прокатки синхронно с вертикальным комплектом валков окажется в точке О₁ ¹. При этом горизонтальный комплект валков повернется со скоростью V_вг в положение, при котором его калибрующий участок начнет деформацию заготовки (фиг.1), и будет осуществляться новый цикл прокатки, аналогичный предыдущему.

Техническое решение согласно предлагаемому изобретению будет использовано на опытно-промышленном стане ШПС 300 [патент №2182855 РФ. Стан шаговой прокатки / В.Г.Дремин, Г.И.Коваль // Б.И. 2002, №15], установленном на ООО «Инструмент» ОАО «Челябинский тракторный завод». Для этого стан реконструируется для обеспечения вращения комплектов валков в заданном направлении. При этом на стане, наряду с применением предложенного способа шаговой прокатки, будут реализовываться принципы «самоподачи» заготовки согласно техническому решению [патент №2252830 РФ. Способ шаговой прокатки / Г.И.Коваль, Т.Г.Каримова // Б.И. 2005. №15].

Таким образом, применение предлагаемого изобретения позволяет сочетать простоту конструкции прокатной клети с комплектами валков, смещенными вдоль оси прокатки, с достоинствами шаговой прокатки комплектами валков, векторы окружных скоростей которых со стороны оси прокатки направлены в разные стороны, при обеспечении подачи заготовки валками.

Изобретение предназначено для увеличения производительности и повышения качества проката, получаемого шаговой прокаткой с большой вытяжкой. Способ включает обжатие заготовки двумя смещенными друг относительно друга вдоль оси прокатки комплектами вращающихся взаимно перпендикулярных валков переменного радиуса, с образованием на заготовке конусов деформации, смещенных друг относительно друга вдоль оси прокатки. Комплекты валков постоянно возвратно-поступательно перемещают вдоль оси прокатки. Векторы окружных скоростей комплектов валков со стороны оси прокатки направлены в разные стороны. Возможность прокатки прямым и обратным ходом с большими углами поворота каждого валка обеспечивается за счет того, что обжатие каждым комплектом валков начинают после окончания обжатия другим комплектом валков и перемещения его вдоль оси прокатки на расстояние, равное сумме величин смещения друг относительно друга комплектов валков и конусов деформации. 4 ил.

Способ шаговой прокатки, включающий обжатие заготовки двумя комплектами смещенных относительно друг друга вдоль оси прокатки вращающихся взаимно-перпендикулярных валков переменного радиуса с образованием смещенных относительно друг друга вдоль оси прокатки конусов деформации, при этом осуществляют постоянное возвратно-поступательное перемещение относительно заготовки вдоль оси прокатки комплектов валков, векторы окружных скоростей которых со стороны оси прокатки направлены в разные стороны, отличающийся тем, что обжатие заготовки каждым комплектом валков осуществляют после окончания обжатия другим комплектом валков и перемещения его вдоль оси прокатки на величину смещений комплектов валков и конусов деформации.