Способ прокатки железнодорожных колес Советский патент 1988 года по МПК B21H1/04 

4; 4

to

ОО

предела упругости прокатываемого tm- териала. При прокатке колес с удельным усилием деформации металла коренными валками 8, бапыиим 0,9 предела упругости прокатываемого материала, вследствие отклонений параметров прокатки и механических свойств материала можно перейти из зоны упру 14Д231С)

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к прокатке железнодорожных колес, и может быть использовано при производстве изделий типа тел вращения.

Цель изобретения - повышение производительности и качества изделий.

На фиг о 1 изображена схема колесопрокатного стана с гидросистемой об- Q гой в зону пластической деформаи ти жатия обода колеса; на фиг, 2 - гра металла колеса, что приведет к умень- фик работы гидрО1шлиндров стана при шению .обжатия наклонными валками прокатке заготовок,внутренних поверхностей обода и сниОтформованную заготовку задают в колесопрокатный стан и в течение 55 2,5-3 оборотов прокатывают обод по поверхности 1 катания с выкаткой гребня и боковым поверхностям 2 и 3 при давлении рабочей жидкости в гидроцилиндрах 4 (перемещения каретки 5) 20 деформащш снижается до 0,3-0,2 пре и 6 (нажимных вапков 7), равном 5,5- дела упругости за счет понижения 6,0 МПао Затем увапичивают удельное скорости прокатки, обусловленного

увелкчегшем по мере раскатки обода диаметра колеса. При прокатке колес с удельным усилием деформации металла коренными валками, меныпим 0,2 предехса упругости прокатываемого материала, вследствие колебаний давления в гидроцилиндрах коренных валков и переменных сил трения при перемещении каретки коренных валков

жению производительности стана, а также к неравномерным обжатиям на средних конусах наютонных валков и, как следствие, снижение точности геометрических размеров колеса,

К концу прокатки удельное усилие

25

давление нажимных валков 7, подняв давление в -гидротщлиндре 6 до 12- 14 filla, и прокатывают .обод с диском по диаметру с постоянным давлением в течение 5-6 оборотов. Одновременно с увеличением удельного давления нажимных валков 7 снижают удельное давление коренных валков 8 путем сниже- ЗО ния давления в гидроцилиндре 4 коренных валков 8 до величины 2,5-3,0 KTla и сохраняют на этом уровне до конца прокатки колеса. При снижении удельсзтдествует опасность потери контак- та между валками и прокатываемым колесом, что приведет к потере попепредела упругости прокатываемого tm- териала. При прокатке колес с удельным усилием деформации металла коренными валками 8, бапыиим 0,9 предела упругости прокатываемого материала, вследствие отклонений параметров прокатки и механических свойств материала можно перейти из зоны упругой в зону пластической деформаи ти металла колеса, что приведет к умень- шению .обжатия наклонными валками внутренних поверхностей обода и снидеформащш снижается до 0,3-0,2 пре дела упругости за счет понижения скорости прокатки, обусловленного

жению производительности стана, а также к неравномерным обжатиям на средних конусах наютонных валков и, как следствие, снижение точности геометрических размеров колеса,

К концу прокатки удельное усилие

сзтдествует опасность потери контак- та между валками и прокатываемым колесом, что приведет к потере попе

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к прокатке железнодорожных: колес, и может быть использовано при изготовлении изделий типа тел вращения. Цель изобретения -- повышение производительности и качества изделий Заготовку прокатьшают по поверхности катания 1 обода колеса с выкаткой гребня и по боковым поверхностям 2, 3. Увеличивают удельное давление нажимных валков 7 и накатывают обод с диском по диаметру. Одновременно снижают удельное давление коренных валков 8 до 0,9.ооО,2 предела упругости Прокатываемого металла при температуре прокатки Удельное давление на внутреннюю поверхность обода 11, 12 увеличивается, повышая скорость раскатки обода и диска колеса, что сокращает время прокатки. Снижение удельного давления коренных валков до 0,9о о оО,2 предела з тругости обеспечивает уменьшение смешения ступицы относительно обода, тем самым повышает точность геометрических размеров колеса. 2 ил. I (Л

ного давления коренных валков 8 происъс речпой устойчивости колеса и образоходит перераспределение сил в очаге деформации, образованном наклонными 9 и 10 и нажимным 7 валками. Удельное давление на внутреннюю поверхность обода 11, 12 увеличивается, увеличивая скорость раскатки обода и диска колеса, .что позволяет сократить на 1-2 с время прокатки, а следовательно, повысить производительность процесса с Кроме того, отсутствие обжатий на коренных валках 8 позволяет вести прокатку с равномерными обжатиями на среднем конусе наклонных валков 9 и 10 (так как уменьванию граней на его поверхности ката ния „ При удельном усиикии деформации металла кореннылш валками, меньшем 0,2 предела упругости прокатываемого

40 материала, силы трения между валка- и поверхностью катания колеса становятся меньше сил инертщи, что приводит к проскальзыванию валков относительно колеса и образованию

45 на поверхности катанш : дефектов в виде пятен о При достижении внутренним диаметром обода колеса размера равного 90-93% от номинального, удел ное давление нажимных валков 7 постешается влияние подпора каретки) что Q пеннод в течение 3-4 оборотов сни- способствует получению оптимальных жают путем уменьшения давления в гид- геометрических размеров колеса. Пере- роцилиндре б до 5, МПа распределение давления в гидроцилиндре 4 осур1;естш яется распределителями

Око тчательнзло доводку геометрических размеров производят полировкой, для чего колесо прокатьтают в течение 2-2, 5 оборотов при давлении рабочей (гидкости в Гидро1.ц1пиндре 6 на- :жимных .валков, равном 5j5-6,0 МПа,

13 и 14, После снижения давления в гидроцшшнл е 4 коренных валков В до 2,5-3,0 МПа с помощью дросселя 15 удельное усютие деформации металла кореиньп-ш валками составляет 0,9-0,7

ванию граней на его поверхности катания „ При удельном усиикии деформации металла кореннылш валками, меньшем 0,2 предела упругости прокатываемого

материала, силы трения между валка- и поверхностью катания колеса становятся меньше сил инертщи, что приводит к проскальзыванию валков относительно колеса и образованию

на поверхности катанш : дефектов в виде пятен о При достижении внутренним диаметром обода колеса размера равного 90-93% от номинального, удельное давление нажимных валков 7 постепеннод в течение 3-4 оборотов сни- жают путем уменьшения давления в гид- роцилиндре б до 5, МПа

Око тчательнзло доводку геометрических размеров производят полировкой, для чего колесо прокатьтают в течение 2-2, 5 оборотов при давлении рабочей (гидкости в Гидро1.ц1пиндре 6 на- :жимных .валков, равном 5j5-6,0 МПа,

и в гидропилиидре А коренных ВсТлков, равном 2,5-3,0 Mlla.

Пример. Исходную заготовку из колесной марки стали массой 470к нагревали в кольцевой печи до 1260°С осаж11вали на. прессе усилием 20 MFi, осуществляли осадку и разгонку заготовки в плавающем калибровочном кольце на прессе усилием 50 ,МН, формиро- вали ступитду и часть прилегающего к ней диска до окончательных размеров, а обод подготавливали к прокатке в формовочных штампах диаметром 670 мм на прессе усилием 100 МН„

Отформованная заготовка поступала к колесопрокатному стану при 1060°Со Механизмом загрузки заготовку укладывали на нижний наклонный валок 10 и приемные опоры каретки 5 коренньк валков 8, Захваты механизма загрузки выводили из межвалкового пространства, а каретку 5 с коренньми валками и нажимные валки 7 при помощи гидроцилиндров 4 и 6 прямого хода подава- ли до упора в заготовку, верхний наклонный валок 5 опускали на заготовку За 5-8 мм до контакта верхнего на- ютонного валка с заготовкой включали электродвигатели приводных линий на- клонных валков 9 и 10, которые начинали вращаться с частотой 20 об,/мин

Процесс прокатки колеса на стане осуществлялся в четыре этапа.

На первом этапе за 3 оборота верх- 35 ки колеса на стане уменьшился с 36

до 34 с, а производительность ггроним наклонным валком обжимали заготовку по боковым поверхностям 2 и 3 обода с шириной 173 мм до окончательного размера 142 мм и прокатывали с вытяжкой гребня поверхность 1 катания при давлении рабочей жидкости

в гидро цилиндрах 4 и 6 перемещения

I

каретки и нажимньпс валков, равном

6,0 МПа, Давление рабочей жидкости в гидроцилиндре перемещения верхнего наклонного валка 9 составляло также 6 МПао Частота вращения электродвигателей приводных линий в течение первого этапа процесса прокатки изменялась автоматически от 20 до 620 об./мин и в дальнейщем при прокатке поддерживалась на этом уровне.

На втором этапе фиксировали обод колеса по ширине путем подачи давления рабочей жидкости 16 МПа в гидроцилиндр перемещения верхнего наклонного валка 9 и увеличивали удельное давление нажимных валков 8 на поверхность 1 катания заготовки, подняв

40

цесса прокатки увеличилась на j, 5,6 абс.%. С указанными параметрами давлений рабочей жидкости в гидроцилиндрах 4 и 6 прокатьшали за 7 об ротов диск и обод колеса до размера 785 мм.

На третьем этапе постепенно за 3 оборота снижали давление рабочей жи

45 кости в гидроцилиндре нажимных валков (линия А на фиг. 2) путем умень шения давления в гидроцилиндре 6 до 6,0 МПао Давление рабочей жидкости в гидроцилиндре 4 каретки коренньк

50 валков оставалось на уровне 3,0 МПа

На четвертом этапе при давлении рабочей жидкости в гидропилиндрах 4 и 6 нажимных и коренных валков соответственно 6,0 и 3,0 МПа за 2 обо-

55 рота производили полировку колеса с доведением внутреннего диаметра обода до 810 мм. На этом этапе удель ное давление коренных валков состав- .ляло 0,3-0,2 предела упругости матедаапение рабочей Ж1щкости в гидроцилиндре 6 до 12 DTa (линия Л на фиг„ 2)о Одновременно с увеличением удельного давления нажимных валков распределитель 13 переключили в нейтральное положение, а распределитель 14 - в рабочее. При этом поршневая полость гидроцилиндра 4 соединялась со сливом через дроссель 15, наст- роеиньй на расход рабочей жидкости, большей, чем расход жидкости в линии соединяющей гидроцилиндр прямого хода каретки с насосно-аккумуляторной станцией стана По мере раскатки обода колеса жидкость из поршневой полости гидрохцшиндра 4 вытеснялась через дроссель 15 в сливную магистраль и давление в гидроцилиндре 4 снижалось до 3,0 МПа (линия В на фиг. 2) и поддерживалось на уровне дросселем 15 до конца прокатки. Снижение удельного давления коренных валков каретки до 0,9-0,7 предела упругости материала колеса приводило к перераспределению сил в очаге деформации, образованном наклонными 9, 10 и нажимными 7 валками. Удельное давление на внутреннюю поверхность обода 11, 12 увеличилось, что привело к увеличению скорости раскатки обода и диска колеса и позволило сократить на 2с время раскатки колеса по диаметруо При этом цикл прокат40

цесса прокатки увеличилась на j, 5,6 абс.%. С указанными параметрами давлений рабочей жидкости в гидроцилиндрах 4 и 6 прокатьшали за 7 оборотов диск и обод колеса до размера 785 мм.

На третьем этапе постепенно за 3 оборота снижали давление рабочей жид45 кости в гидроцилиндре нажимных валков (линия А на фиг. 2) путем уменьшения давления в гидроцилиндре 6 до 6,0 МПао Давление рабочей жидкости в гидроцилиндре 4 каретки коренньк

50 валков оставалось на уровне 3,0 МПа.

На четвертом этапе при давлении рабочей жидкости в гидропилиндрах 4 и 6 нажимных и коренных валков соответственно 6,0 и 3,0 МПа за 2 обо-

55 рота производили полировку колеса с доведением внутреннего диаметра обода до 810 мм. На этом этапе удельное давление коренных валков состав- .ляло 0,3-0,2 предела упругости мате51

риала колеса. По окончании процесса давление рабочей жидкости в гидроцилиндрах прямого хода нажимных 7, коренных 8 (линии А, В на фиг, 2) и верхнего наклонного 9 валков сбрасывалось, и под действием гидроцилиндров обратного хода, находящихся под постоянным давлением 6,0 МПа,валки стана отводились в исходное положе- ниео Электродвигатели приводных линий стана отключались. Прокатанное колесо при 1030°С механизмом выгрузки подавалось на отводящий рольганг и цикл стана повторялсяо

В процессе прокатки колес по диаметру каретке сообщали поступательное движение от основного очага деформации, образованного наклонными и нажимными валками При обжатии внутренних поверхностей обода колеса наклонными валками в основном очаге деформации усилие деформации коренными валками снижали до 0,9-0,2 предела прочности прокатьтаемого метал- ла путем дросселирования рабочей жидкости из поршневой полости гидроцилиндра 4 в сливную магистраль и сохраняли их до конца прокатки, Сопо

5

0 5

0

106

ставление результатов обмеров геометрических размеров псмтз 1енных колес показало, что среднее значение радиального смещения стзттицы относительно обода составило 8,4 мм по сравнению с 16,1 мм по известному способу.

Формула изобретения

Способ прокатки железнодорожных колес из отформованных заготовок на колесопрокатном стане, при котором осуществляют нагрев sat OTOBKrt, деформирование заготовки с обжатием боковых и внутренних поверхностей обода колеса в стационарных приводных наклонных валках и поверхности катания с формированием гребня в подвижных неприводных нажимных и коренных валках, отличающийся тем, что, с целью повьппения производительности и качества изделий, в процессе обжатия внутренних поверхностей обо i да к коренным валкам прикладьшают . удельное усилие деформирования, равное 0.,9-0,2 предела упругости прока- тьшаемого металла при температуре прокатки