профилегибочный стан

Формула изобретения

Профилегибочный стан для формовки угловых и швеллерных профилей, содержащий ряд последовательно установленных на его основании клетей с межклетьевым расстоянием L и с постепенным понижением уровня формовки в части клетей, начиная со второй, и пары вертикальных роликов, отстоящих на расстоянии l от осевой плоскости валков клети на выходе из нее, отличающийся тем, что оси нижних валков первых четырех клетей стана установлены выше аналогичной оси пятой клети на величину, соответственно, h₁=(0,86 0,88)в, h₂=(0,70 0,72)в, h₃=(0,50 0,53)в и h₄=(0,32 0,35)в, где в - ширина подгибаемого элемента профиля, а уровень установки вертикальных роликов за I IV клетями ниже верха середины длины бочки нижнего валка соответствующей клети на величину =tg( h₁/4L)·l.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано на специализированных профилегибочных станах, формующих профили относительно простой конфигурации сечения - уголковые и швеллерные.

Такие станы содержат несколько последовательно установленных на основании двухвалковых клетей. Для профилирования сортовых гнутых профилей (к которым относятся уголковые и швеллерные) обычно используются непрерывные станы, достаточно подробно описанные, например, в книге А.П.Чекмарева и В.Б.Калужского «Гнутые профили проката». - М.: Металлургия, 1974, с.30-32.

Известен профилегибочный стан, содержащий последовательно расположенные на основании клети с постепенно уменьшающимся расстоянием от оси прокатки каждой клети до основания в направлении прокатки, причем каждая предыдущая по ходу прокатки клеть наклонена к оси прокатки в направлении последующей клети на определенный угол (см. а.с. СССР № 680781, кл. В21D 5/14, опубл. БИ № 31, 1979 г.). Недостатком стана является инвариантность наклона клетей от величины подгибаемых элементов профилей, например, полок уголков и швеллеров, что может привести к ухудшению геометрии готовых профилей.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является профилегибочный стан по а.с. СССР № 893311, кл. В21D 5/06, 5/14, опубл. БИ № 48, 1981 г.

Этот стан для формовки сортовых гнутых профилей содержит ряд установленных на основании клетей с межклетевым расстоянием L и с постепенным понижением уровня формовки в части клетей, начиная со второй, и пары вертикальных роликов и характеризуется тем, что разница в уровнях формовки каждых двух смежных клетей составляет определенную часть от уровня формовки первой и последней клетей, равного 0,7 0,8 высоты формовки прокатываемого швеллера в чистовом калибре, а остальные клети расположены на одном уровне с последней. Недостатком этого стана является независимость высоты формовки от ширины подгибаемых элементов профиля, а также постоянство уровня установки вертикальных роликов.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение качества гнутых профилей за счет уменьшения растягивающих напряжений на кромках подгибаемых вверх элементов уголковых и швеллерных профилей.

Для решения этой задачи предлагаемый профилегибочный стан содержит ряд последовательно установленных на основании клетей с межклетевым расстоянием L и с постепенным понижением уровня формовки в части клетей, начиная со второй, и пары вертикальных роликов, отстоящих на расстоянии l от осевой плоскости валков клети на выходе из нее, и оси нижних валков первых четырех клетей стана установлены выше аналогичной оси пятой клети на величину, соответственно, h₁=(0,86 0,88)B, h₂=(0,70 0,72)в, h₃=(0,50 0,53)в и h₄=(0,32 0,35)в, где в - ширина подгибаемого элемента профиля, а уровень установки вертикальных роликов за I IV клетями ниже верха середины длины бочки нижнего валка соответствующей клети на величину =tg( h₁/4L)·l.

Рекомендуемые величины h получены опытным путем и являются эмпирическими, а величина - расчетная.

Сущность заявляемого технического решения заключается в оптимизации установки высоты нижнего валка (т.е. уровня формовки) в первых четырех клетях многоклетевого профилегибочного стана для формовки угловых и швеллерных профилей, в результате чего исключается растяжение кромок полок этих профилей, что предотвращает появление дефектов «волнистость» и «трещинообразование» на полках.

Действительно, при подгибке боковых элементов полосы, лежащей в одной горизонтальной плоскости, крайние волокна этих элементов испытывают растягивающие напряжения, которые увеличиваются с ростом углов подгибки за проход и ширины подгибаемых элементов (см. вышеупомянутую книгу А.П.Чекмарева и В.Б.Калужского, с.51-52).

Предлагаемый профилегибочный стан (часть его клетей) показан схематично на фиг.1 (римские цифры - номера клетей).

Нижние валки 1 V и всех последующих клетей расположены на одном уровне (прямая хх), а валки I IV клетей (2, 3, 4 и 5) подняты относительно хх тем больше (при одинаковой величине «в»), чем дальше эта клеть расположена от V клети, т.е. уровень формовки в них постепенно понижается до уровня хх. Расстояния между клетями - L, а вертикальные ролики 6 9 за каждой (I IV) клетью отстоят от вертикальной осевой линии уу валков 10 (верхних) и нижних 2 5 на расстоянии l. При этом уровень установки каждого вертикального ролика 6 9 расположен ниже верха середины длины бочки нижнего валка 2 5 на величину =tg( h₁/4L)·l.

Предлагаемый стан работает следующим образом. Перед началом профилирования нижние (и верхние) валки устанавливают на рекомендуемом уровне профилирования ( h) в зависимости от ширины «в» подгибаемой полки уголка (швеллера) и местоположения клети. Одновременно устанавливают на требуемую высоту (зависящую от величины ) вертикальные ролики за I IV клетями и приступают к профилированию.

Опытную проверку заявляемого технического решения осуществляли на непрерывном профилегибочном стане 1÷4×50÷300 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат».

С этой целью при профилировании угловых и швеллерных профилей различного сортамента варьировали величины h₁ h₄ и , оценивая результаты по качеству готовых гнутых профилей, которое определялось в зависимости от величин растягивающих напряжений на кромках образцов, отобранных от штанг профилей (анализ выполнялся в центральной лаборатории контроля ОАО «ММК»).

Наилучшие результаты (выход качественных профилей в пределах 99,2 99,8%) получены с использованием заявляемого объекта. Отклонения от рекомендуемых его параметров ухудшали достигнутые показатели.

Так, например, уменьшение величин h (соответственно, - h₁<0,86в, h₂<0,7в, h₃<0,5в и h₄<0,32в) при =tg( h₁/4L)·l, где h₁<0,86в, вызывало отсортировку до 7% профилей по недопустимой волнистости кромок их полок. Увеличение h (соответственно, - h1>0,88в, h2>0,72в, h3>0,53в и h4>0,35в) приводило к появлению недопустимых растягивающих напряжений у 3 9% готовых профилей. При оптимальных величинах R, но уменьшении высоты установки вертикальных роликов за I IV клетями ( <tg( h₁/4L)·l) наблюдались дефекты наружных поверхностей полок профилей вследствие их контакта с торцевыми гранями роликов, а при >tg( h₁/4L)·l отмечен перегиб внутрь полок части профилей из-за контакта с конической поверхностью роликов увеличенного диаметра.

Контрольное профилирование с использованием известного объекта, взятого в качестве ближайшего аналога (см. выше), дало выход качественных уголков и швеллеров в пределах 85 89%, что объяснялось наличием значительных растягивающих напряжений на кромках полок части готовых профилей. Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущество перед известным профилегибочным станом.

Технико-экономические исследования показали, что использование заявляемого изобретения на профилегибочных станах, аналогичных агрегату 1÷4×50÷300 ОАО «ММК», позволит повысить выход качественных (т.е. с гарантией отсутствия недопустимых растягивающих напряжений) холодногнутых угловых и швеллерных не менее чем на 10%, с соответствующим повышением прибыли от реализации проката повышенного качества.

Пример конкретного выполнения

На стане 1÷4×50÷300 профилируется швеллер 120×50×3 мм, т.е. с в=50 мм. Установка уровней формовки в черновых клетях:

h₁=0,87·в=0,87·50=43,5 мм;

h₂=0,71·в=0,71·50-35,5 мм;

h₃=0,52·в=0,52·50=26,0 мм;

h₄=0,34·в=0,34·50=17,0 мм.

Параметр для вертикальных роликов за I IV клетями при L=1000 мм и l=300 мм:

=tg( h₁/4L)·l.= =tg(43,5/4·1000)·300=3,3 мм,

т.е. угол наклона касательной к серединам поверхностей бочек нижних валков I V клетей - =arctg h₁/4L=arctg 0,0109 0,6°.