КАЛИБР ТРЕХВАЛКОВОЙ КЛЕТИ ПРОКАТНОГО СТАНА Российский патент 2024 года по МПК B21B1/08 B21B27/02 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к прокатному производству, и может быть использовано при прокатке круглых профилей на прокатных станах разного типа, в частности при производстве алюминиевой катанки.

Уровень техники

Известен калибр валка трубопрокатного стана, преимущественно круглой формы для редукционного трубопрокатного стана с трехвалковыми клетями (патент РФ № 2138347, В21В17/14, опубл. 27.09.1999). Калибр по дну ручья валка имеет расширение (впадину) для получения внутреннего профиля трубы круглой формы и предназначен, в частности, для прокатки труб с отношением толщины стенки к диаметру более чем 0,25. Изобретение не обеспечивает полного устранения заострений на контрактной поверхности между прокатываемым материалом и валком, а также необходимые коэффициенты вытяжки по клетям непрерывного стана.

Известен калибр трубопрокатного стана (патент РФ № 2530591, B21B17/00, опубл. 10.10.2014), относящийся преимущественно к калибровке валков непрерывных трубопрокатных станов и может быть использован при прокатке труб в двух- и многовалковых калибрах. Калибр трубопрокатного стана образован ручьями валков, профиль поперечного сечения валка образован дугой с впадиной по дну ручья, расположенной симметрично относительно вертикальной оси калибра. Контур впадины образован дугой и двумя симметрично расположенными прямыми, являющимися касательными одновременно к дуге впадины и к двум периферийным участкам дуги профиля поперечного сечения валка, а угол, образованный контуром впадины, составляет не менее 1/8-1/6 величины угла ручья валков. Изобретение обеспечивает повышение качества готовых труб за счет уменьшения переполнения калибров в клетях стана, равномерное распределение толщины стенки раската по периметру очага деформации и в межклетьевых промежутках и сохранение вытяжной способности калибров без изменения их овальности Такая форма калибра не обеспечивает требуемые параметры и точность геометрической формы готовой продукции.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является калибр трехвалкового трубопрокатного стана (патент EA № 031598, B21B17/00, В21В17/04, опубл. 31.01.2019). Калибр трехвалкового трубопрокатного стана образован ручьями валков, профиль поперечного сечения каждого из которых образован расположенными симметрично относительно оси калибра, перпендикулярной оси вращения валка, следующими дугами: центральной дугой, сопряженными с ней радиусными выпусками, образованными сопряженными между собой двумя дугами, а также дугами периферийных участков. Форма калибра имеет малый угол зоны выпуска калибра, что при прокатке приведёт к выходу заготовки за границы валков и как следствие образованию дефектов на готовой продукции. Таким образом, изобретение также не обеспечивает равномерного, в поперечном сечении, раската металла, за счет этого не достигается требуемая форма изделия.

Раскрытие сущности изобретения

Техническая задача изобретения заключается в повышении качества готовой продукции за счет обеспечения минимизации выхода материала заготовки в межклетьевые промежутки и обеспечения правильной геометрической формы готового изделия.

Это достигается тем, что калибр трехвалковой клети прокатного стана, образованный ручьями валков, профиль поперечного сечения каждого из которых образован расположенными симметрично относительно оси калибра, перпендикулярной оси вращения валка, центральной дугой и сопряженными с ней радиусными выпусками, а также дугами периферийных участков профиля поперечного сечения валка, сопряженными с соответствующими радиусными выпусками, согласно изобретению, радиусные выпуски образованы касательными, соединенными с дугами периферийных участков профиля поперечного сечения валка, радиус которых находится в пределах от 2 до 4 мм, при этом угол, соответствующий центральной дуге, составляет от 67 º до 69 º, а зазор между соседними валками клети равен от 1 до 2 мм, при этом проекция длины касательной на продольную ось валка определяется по формуле:

,

где D_n – диаметра калибра, мм,

α – угол, соответствующий центральной дуге, º.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 изображен калибр трехвалкового прокатного стана, где: 1 – нерегулируемый валок, 2 – регулируемые валки; 3 – центральная дуга; 4 – поперечная ось валка; 5 – радиусный выпуск, 6 – прямая; 7 – дуга периферийного участка, S – зазор межу валками, D_n - диаметр между валками клети (диаметр калибра), Е – значение проекции прямой 6 на продольную ось (вращения) валка.

На фиг. 2 показан график вытяжек заготовки при формировании в прокатном стане с предлагаемым калибром валков.

Осуществление изобретения

Нерегулируемый валок 1 и регулируемые валки 2 трехвалкового прокатного стана, расположенные относительно друг друга под углом 120º±2 º, своими ручьями образуют калибр трехвалковой клети прокатного стана. Профиль поперечного сечения ручья каждого валка образован центральной дугой 3 и сопряженными с ней, симметрично расположенными относительно поперечной оси валка 4, радиусными выпусками 5, которые, в свою очередь, образованы прямыми 6, соединенными с дугами 7 периферийных участков профиля поперечного сечения валка. Ось симметрии центральной дуги и поперечная ось валка 4 совпадают. Угол α, соответствующий центральной дуге, составляет от 67º до 69º. Радиус r, соответствующий дугам 7 периферийных участков профиля поперечного сечения валка, находится в пределах от 2 до 4 мм в зависимости от диаметра калибра D_n и соответственно номера клети. Прямые 6 являются касательными к центральной дуге 3, при этом проекция длины касательной E на продольную ось валка определяется по формуле:

,

где D_n – диаметра калибра, мм,

α – угол соответствующий центральной дуге, α = (67÷69) º.

Перед прокаткой заготовки через трехвалковую клеть прокатного стана между валками клети устанавливают зазор S в пределах от 1 до 2 мм в зависимости от диаметра калибра D_n и соответственно номера клети.

Раскат, подвергшийся деформации в клети по дну ручья калибра, попадает в зону выпуска следующего калибра, и снова деформируется по дну ручья, при этом значения зазора между соседними валками клети S, и радиуса r, соответствующего дугам периферийных участков профиля поперечного сечения валка, выбраны из диапазона заявленных значений таким образом, чтобы обеспечивалось равномерное перераспределение металла в пространстве, образуемом между поверхностью заготовки и профилем валка в зоне радиусного выпуска, обеспечивается минимальный выход материала в нерабочее пространство между валками.

Предлагаемая конфигурация рабочей поверхности валков (профиль поперечного сечения ручья валков) получена методом моделирования, а ее геометрические параметры подобраны экспериментальным путём исходя из требуемых значений фактических вытяжек.

При производстве прутков, предлагаемую форму калибра (рабочей поверхности валка) будут иметь клети нечётного исполнения. При этом, в зависимости от номера клети, изменяются значения диаметра калибра D_n, зазора между соседними валками клети S, радиус r дуг периферийных участков профиля, а значение угла α находятся в заявленном диапазоне. Профиль калибра (рабочей поверхности валка) клетей чётного исполнения имеет простую полукруглую форму большого диаметра, при прокате в которой, профиль заготовки имеет форму треугольника. Причем нечетные и четные калибры взаиморасположены так, что раскат, подвергшийся деформации в нечетной клети по дну ручья калибра, попадает в зону выпуска следующего калибра, и снова деформируется по дну ручья. При этом излишки деформируемого металла, выходящие за пределы формирующей поверхности валка (центральной дуги 3) имеют полукруглую форму, и перераспределяются в рамках рабочей поверхности валка (на радиусных выпусках 5 и на прямых 6), и при прокатке, проходя поочередно нечетные и четные клети, деформируемый материал равномерно распределяется рабочей поверхностью валков в формируемый пруток таким образом, что образование острых граней на поверхности заготовки не возможно, как и образование соответствующих дефектов готовой продукции.

На фиг. 2 показан график вытяжек заготовки при формировании в прокатном стане с предлагаемым калибром валков, на котором показано, что в процессе прокатки происходит равномерное распределение материала между последовательно установленными клетями, отклонение от номинальной степени редукции составляет не более 4,2%, подтверждающий в том числе достижение технической задачи, заключающейся в повышении качества готовой продукции и обеспечения правильной геометрической формы готового изделия.

Предлагаемая форма калибра (рабочей поверхности валка) применима как для прокатных станов с чередующимися, по форме рабочей поверхности валков, клетями, так и для прокатных станов, клети которых выполнены только в соответствии с предлагаемым решением.

Вышеописанное устройство валков клети прокатного стана позволяет распределить материал при прокатке в валках клетей таким образом, что образование острых граней на поверхности формируемого изделия невозможно, это позволяет исключить дефекты на поверхности готовой продукции.

Изобретение относится к калибру трехвалковой клети прокатного стана. Калибр прокатного стана образован ручьями валков, профиль поперечного сечения каждого из которых образован расположенными симметрично относительно оси калибра, перпендикулярной оси вращения валка, центральной дугой, сопряженными с ней радиусными выпусками и дугами периферийных участков профиля поперечного сечения валка, сопряженными с соответствующими упомянутыми радиусными выпусками. Радиусные выпуски образованы касательными, соединенными с дугами периферийных участков профиля поперечного сечения валка, имеющих радиус, находящийся в пределах от 2 до 4 мм. Угол, соответствующий центральной дуге, α составляет от 67 до 69°. Зазор между соседними валками клети S равен от 1 до 2 мм. Проекция упомянутой касательной профиля поперечного сечения валка на продольную ось валка имеет длину Е, мм, определяемую по математическому выражению, приведенному в формуле изобретения. В результате обеспечивается минимизация выхода материала заготовки в межклетьевые промежутки и достигается правильная геометрическая форма готового изделия. 2 ил.

Калибр трехвалковой клети прокатного стана, образованный ручьями валков, профиль поперечного сечения каждого из которых образован расположенными симметрично относительно оси калибра, перпендикулярной оси вращения валка, центральной дугой, сопряженными с ней радиусными выпусками и дугами периферийных участков профиля поперечного сечения валка, сопряженными с соответствующими упомянутыми радиусными выпусками, отличающийся тем, что радиусные выпуски образованы касательными, соединенными с дугами периферийных участков профиля поперечного сечения валка, имеющих радиус, находящийся в пределах от 2 до 4 мм, при этом угол, соответствующий центральной дуге, α составляет от 67 до 69°, а зазор между соседними валками клети S равен от 1 до 2 мм, при этом проекция упомянутой касательной профиля поперечного сечения валка на продольную ось валка имеет длину Е, мм, определяемую по формуле

Е= 0,5(D_n⋅tan(60-0,5α)-s/cos(60-0,5α))⋅cos (α/2),

где D_n – диаметра калибра, мм.