Система ящичных сопряженных калибров Советский патент 1993 года по МПК B21B1/02 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в прокатном производстве при проектировании и эксплуатации клетей трио с Сопряженными калибрами.

Цель изобретения - обеспечить повышение стойкости, восстановимое™ калибров, прочности валков, а также устойчивости прокатки, качества продукции и увеличения производительности.

На ф иг.1 изображена предлагаемая система ящичных сопряженных калибров в клети трио; на фиг.2 - нижний ручей калибра нижнего горизонта в известной системе.

Позициями 1-4 обозначены калибры по ходу прокатки.

Раскат из калибра 2 верхнего горизонта валков после кантовки .на 90° поступает в калибр 3. Тонкими сплошными линиями на калибре 3 показано наложение раската из калибра 2 в момент захвата его в нижнем ручье калибра 3. Для упрощения калибр 2

показан симметричным относительно горизонтальной оси.

Ширина калибров 2 и 3 по разъему валков обозначена соответственно В2 и Вз, длина наклонных участков дна этих калибров по горизонтали, прилегающих к боковым стен- ; кам и имеющих наклон в сторону уменьшения глубины ручья к боковой стенке - соответственно 82 и вз, углы наклона к вертикали боковых стенок в калибре 2 и в нижнем ручье калибра 3 - соответственно $2 и рзн, углы наклона участков дна ручьев этих калибров к горизонтали соответственно и/Ззн. высота ручьев в калибрах соответственно ha и Ьзн. высота калибра 2-Н2, ширина калибра. 2 по предполагаемому заполнению Ьэ.а: радиусы сопряжения дна с боковыми стенками калибра соответствен но Г2 и гзн. В калибре 2 расстояние от бурта калибра до точки пересечения боковой стенки ручьев с предполагаемой шириной калибра по-заполнению обозначено h2 a

00

к ю

4

ю

расстояние от этой точки до дна калибра ha. В калибре 3 расстояние от бурта нижнего ручья калибра до точки пересечения боковой грани этого ручья с боковой гранью раската из калибра 2 во время захвата его в нижнем, ручье калибра пзн , а расстояние от этой точки до дна ручья пзн. На фиг.2 в несколько утрированной форме показано по известной системе построение нижнего ручья калибра 3 (толстой линией) и поступающего в него раската из калибра 2, т.е. без наклонных участков дна ручьев в момент захвата (показано тонкой сплошной линией), и в момент соприкосновения раската с дном калибра (показано тонкой пунктирной линией).

При этом наглядно показано/что в момент захвата раската из калибра 2 он не доходит до дна калибра 3 на величину у, что ухудшает условия захвата, устойчивость полосы в калибре и увеличивает износ бокск вых стенок:калибра.

В момент, когда раскат достигает дна калибра, боковые стенки ручья калибра 3 должнй произвести обжатия раската с каждой стороны на величину ф. Для того, чтобы захват раската в ручье происходил одновременно по дну и боковым стенкам, необходимо, чтобы во время захвата величины Ф и у были равны нулю, что в известной системе осуществить невозможно.

Для выполнения принципа одновременного касания поступающим раскатом дна и боковых стенок нижнего ручья в нижнем ящичном калибре и известной системе ящичных сопряженных калибров выведена зависимость по определению радиуса сопряжения дна и боковой стенки нижнего ручья нижнего калибра в зависимости от угла наклона боковой стенки, ширины по разъёму валков, высоты этого ручья, а также от высоты предыдущего ящичного калибра в верхнем горизонте валков.

Соответствующими должны быть и радиусы поступающей заготовки.

Для выполнения принципа одновременного касания поступающим раскатом боковых стенок и участков дна нижнего ручья в нижнем ящичном калибре 3 по предлагаемой системе на основании фиг. 1 выведены зависимости для определения размеров по горизонтали наклонных участков дна калибров в верхнем и нижнем горизонте валков (см. формулы (2)МЗ)).

гз,н

( Ьз.н - ) (tg .н + cos 0.н) -----1 .н/2

(D

ь-(ьз-н-)

82-88.2

2 82 - Вз.2

-(hztgy - D2-B8 2)

Ьз(2- 2tg - ( Ьз.н tg фзн - -)-Н2

)

(2)

(3)

Конкретный пример построения системы сопряженных ящичных калибров.

На этом примере рассмотрим различие системы предлагаемой и существую- щей. Обозначения элементов калибров приняты в соответствии с прилагаемыми фигурами.

А) Известная система.

Калибр 2. Ширина калибра по разъему валков В2 346мм

Ширина калибра по заполнению Ьз,2 330мм ..;../ . ;.;,:.; . ,. . ..

Высота калибра Н2 260 мм Уклон боковых граней tg р2 0,25 25%

Радиус закругления по дну гг 45 мм

Высота ручьев калибра П2 V 260-10

125мм,

2

Калибр 3.

Ширина калибра по дну нижнего валка - 0,95хН2 247 мм

Ширина калибра по разьему валков - .Вз-2 92 мм

Уклон боковых граней нижнего ручья ка- либра - tg j.H 0,15 15%

Радиус закругления по дну калибра -. гз,н-45мм Высота нижнего ручья - пз,н 153 мм

Рассмотрим положения раската той же ширины s этом калибре при увеличенном уклоне боковых граней нижнего ручья, равном, например, 25%. (Большие уклоны боко- вых граней нижнего ручья сопряженных ящичных калибров иметь нецелесообразно, т.к. в таких калибрах резко ухудшается устойчивость полосы).

1) Увеличение уклона за счёт увеличения

ширины калибра по разъему, ширина по дну

калибра остается прежней. В этом случае

ширина калибра по разьему увеличивается

на 30 мм.

Д/ift выполнения условия одновременного касания раскатом днз и боковых стенок

калибра в момент захвата определим по формуле (1) радиус закругления углов нижнего ручья калибра.

ГЗН

( 1 -l3Bj 3gL ) - (О. + 0,9701 )

---:-г+о,12з ч-----

Недостатками увеличения уклонов боковых граней таким способом являются:

а) уменьшение ширины буртов между калибрами;

б) уменьшение радиусов закругления внутрен йих углов калибров, что резко увеличивает концентрацию напряжений в опас- ном сечении валка;

в) ухудшение устойчивости полосы, так как бурт не поддерживает прокатываемую полосу;

2) Увеличение уклона за счет уменьше- ния ширины по дну ручья калибра (в этом случае ширина по разъему калибра остается прежней).

Для того, чтобы сохранить условие одновременного касания раскатом той же ши- рины дна и боковых стенок калибра, определим по формуле (1) необходимые закругления углов нижнего ручья калибра.

гзнOS3-a%3 ) ( 0.25 + 0,9701 )

---- i +б,12з--:-

В этом случае радиус закругления нижнего ручья калибра оказывается намного больше, чем 90 рекомендации (радиусы за- 35 крушения внутренних углов принимают в пределах 10-20% от ширины калибра).

Для того, чтобы оставить радиус закруг- . ления калибра прежним, необходимо уменьшить высоту предыдущего калибра на 40 24 мм.

Недостатком увеличения уклонов боковых граней при существующей системе ка- либров в этом случае оказывается:

а) неустойчивость полосы на рольганге 45 ввиду больших радиусов или уменьшения ширины раската;:

б) неустойчивость полосы в калибре;

в) значительное увеличение обжатия полосы в предыдущем калибре верхнего гори- 50 зонта валков.

Таким образом, при выполнении условия одновременного касания дна и боковых стенок ручьев калибра раскатом во время захвата, при увеличении угла наклона боко- 55 вых стенок калибра требуется: в одном случае резко увеличить ширину калибра по разъему и уменьшить радиус закругления внутренних углов калибра, а в другом случае резко увеличить радиус закругления углов ;

10

15

20

25

30

калибра и поступающего раската или уменьшить ширину раската.

Б) Предлагаемая система.

Так как, как и по существующей системе, расчеты проведены на примере, тех же калибров.

Калибр 2.

Все размеры примем одинаковыми с существующими. Величину наклонных участков калибра 2 определим по приведенной выше формуле (2) - (фиг.1).

к -мел 292 -260 ч Ь2(153--20 5-)- ( 125 0,25 - 346 33° ) 65,75 мм

Калибр 3.

Размеры высоты нижнего ручья, ширины по разъему, радиуса закругления в стыке дна с боковой поверхностью ручья примем одинаковые с существующей системой. Уклон боковых граней нижнего ручья примем равным tg з.н 0,25 или 25%.

Тогда ширина нижнего ручья по дну составит 216 мм (см, фиг. 1).

Величину наклонных участков дна калибра 3 определим по формуле (3).

Ь5 ( 125

346 - 330 2 0,25

- -

(153 0,25 - -29Ц1260.) 70,5 ммИспользование предлагаемой системы ящичных сопряженных калибров по сравнению с существующими калибрами обеспечивает следующие преимущества.

Увеличение стойкости и улучшение вос- становимости калибров достигаются следу- ющим образом. Увеличение выпуска боковых граней нижнего валка в 15% до 25% увеличивает продолжительность работы на этом калибре и уменьшает съем металла с валков при переточках, что увеличивает количество переточек валков, а следовательно, увеличивает их стойкость и улучшает восстановимость. Особенно наглядно увеличение стойкости калибров по предлагаемой системе в сравнении с существующей вытекает из того, что в известных калибрах, при прочих равных условиях боковые стенки калибра должны производить дополнительную обработку поступающего раската по ширине (отмечено на фиг.2 величиной Ф).

Повышение прочности валков достается таким образом.

Опасным сечением в валках с ящичными калибрами является место сопряжения радиуса с дном калибра. В этом месте имеется наименьшая площадь сечения валка и концентрация напряжений при его изгибе и кручении. При использовании изобретения повышение прочности валков достигается за счет того, что по краям калибра диаметры валков становятся больше, а радиус сопряжения наклонных участков дна с дном ка- либра берется в 2-3 больше, чем в калибре без наклонных участков R (2-3)г.

Особенно этот момент имеет большое значение при расположении калибра ближе к середине бочки валка.

Повышение устойчивости прокатки и качества продукции достигается за счет того, что раскат из калибра верхнего горизонта надежно центрируется в нижнем ручье нижнего калибра боковыми наклон- ными участками. Это обеспечивает устойчивость прокатки даже в случае различной ширины ручьев, составляющих калибр верхнего горизонта. Различная же ширина ручьев в сопряженных ящичных калибрах, как показано выше, является необходимой. Обычная система калибров не обеспечивает таких условий устойчивости раската.:-:- ч :- :: л -.;-„,;,л;- ;,; :-:- :;;V -: :.;:.

Увеличение производительности дости- гаетс за счет увеличения стойкости калибров, улучшения условий захвата полосы и надежного удерживания раската калибром от сваливания.

Формула изобретения

Система ящичных сопряженных калибров трехвалковых клетей с ручьями калибров, образованными наклонными боковыми стенками, радиусно сопряженными с дном, имеющим уменьшенную ширину в нижнем ручье калибров нижнего горизонта, с расположением калибров, предусматривающим кантовку раската при передаче его из калибров верхнего горизонта в калибры нижнего горизонта, отличающаяся тем, что, с целью повышения стойкости и восстанови- мости калибра, прочности валков, устойчивости прокатки, качества проката и производительности, участки дна ручьев калибра, прилегающие к боковым стенкам, выполнены с уклоном в сторону середины калибра, причем угол наклона этих участков к горизонтали в калибрах верхнего горизонта равен углу наклона к вертикали боковых стенок нижних ручьев следующих по ходу прокатки калибров нижнего горизонта, а в последних угол наклона участков дна к горизонтали равен углу наклона боковых стенок к вертикали верхних ручьев предшествующих калибров верхнего горизонта.

Использование: при прокатке заготовок в системе ящичных калибров трехвалкового стана, с кантовкой раската при передаче его из калибров верхнего горизонта в калибры нижнего горизонта. Сущность изобретения: ящичные калибры выполнены с прилегающими к боковым стенкам калибров участками дна, имеющими уклон в сторону середины калибра. При этом угол наклона этих участков к горизонтали в калибрах нижнего горизонта равен углу наклона.к вертикали боковых стенок предшествующих калибров верхнего горизонта, а калибров верхнего горизонта - углу наклона боковых стенок следующих калибров нижнего горизонта, 5 ил.

Фьг.Ј