Способ прокатки профилей

 

Использование: прокатка профилей с использованием магнитной жидкости. Сущность изобретения: прокатку заготовки осуществляют в калибре прокатных валков с ограничением поперечного сечения материала . Поперечное сечение заготовки ограничивают непрерывной подачей в примыкающие к очагу деформации зоны магнитной жидкости, на которую переменным магнитным полем от электромагнита. Магнитную жидкость деформируют вместе с заготовкой, выводят из зоны магнитного поля и возвращают для повторного использования . 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОбРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4701759/27 (22) 08,06.89 (46) 30.07,92. Бюл, N 28 (71) Днепропетровский металлургический институт (72) Л.С. Кондратенко, В, Н. Поляков, А.B. Вовчен ко и И.И. Скрыл ьни к (56) Авторское свидетельство СССР

N 1382561, кл. В 21 Н 8/00, 1986. (54) СПОСОБ ПРОКАТКИ ПРОФИЛЕЙ (57) Использование: прокатка профилей с использованием магнитной жидкости. СущИзобретение относится к прокатному производству и может быть. использовано при прокатке профилей периодического сечения.

Для получения профилей необходимой конфигурации, в том числе и периодического течения, используют различные способы ограничения поперечного течения деформируемого материала заготовкй, Наиболее простым способом ограничения поперечного течения материала является использование боковых граней закрытых калибров, Прокатка профилей с ограничением уширения в закрытых калибрах позволяет уменьшить величину изменения ширины профиля, однако при продольной периодической прокатке на участках профиля с интенсивными местными обжатиями возникает переполнение калибра, приводящее к ускоренному износу его боковых граней, что приводит к снижению точности выполнения прокатного профиля, так как способствует образованию дефектов на поверхности проката, а также повышает расход материала. Кроме того, производство периодических

5Ы 175О826 А1 (s1)s В 21 Н 8/00, F 16 J 15/40 ность изобретения: прокатку заготовки осуществляют в калибре прокатных валков с ограничением поперечного сечения материала, Поперечное сечение заготовки ограничивают непрерывной подачей в примыкающие к очагу деформации зоны магнитной жидкости, на которую переменным магнитным полем от электромагнита.

Магнитную жидкость деформируют вместе с заготовкой, выводят иэ зоны магнитного поля и возвращают для повторного Mcllollbэования, 3 ил. профилей в закрытых калибрах ограничивает технологические возможности получения новых профилей, поскольку прокатка периодических профилей в закрытых калибрах с отношением, площади максимального сечения профиля к площади минимальногосечения более двух практически неосуществима.

Известны способы прокатки профилей с ограничением различной конфигурации в виде тел вращения (ролики, диски) или линеек, устанавливаемых в зоне свободной деформации, которые ограничивают поперечное течение материала в очаге деформации, Предлагаемые способы прокатки профилей с исйольэованием ограничительных элементов различных типов позволяют уменьшить поперечное течение материала.

Однако их наиболее существенным недостатком является повышенный износ контактирующих поверхностей ограничительных элементов в процессе постоянного контакта с материалом и валками.

Износ ограничительных элементов приводит к искажению геометрических размеров профиля, что снижает ко1750826

20

25 конфигурации

40

55 эффициент использования, ухудшает качество поверхности проката, Известен также способ прокатки профилей с использованием устройства для продольной периодической прокатки полос, содержащего валки, образующие калибр переменной высоты и размещенные вдоль оси прокатки ограничительные элементы в виде двух призматических планок с канавками, Недостатком указанного способа является то, что при больших обжатиях на отдельных участках периодического профиля образуются заусеницы между калибром и призматическими планками, что повышает расход материала и снижает точность изготовления проката. Трение прокатываемого металла о поверхность призматических планок вызывает их ускоренный износ. Кроме того, невозможность регулирования степени ограничения поперечного течения металла непосредственно в процессе прокатки ограничивает технические возможности получения новых профилей необходимой

Известно также применение в качестве уплотнителей между подвижными одна относительно другой поверхностями магнитных жидкостей, вязкость которых изменяется под действием изменяющего магнитного поля, когда магнитные жидкости находятся в зазорах между движущейся деталью (например, валом) и корпусом и при изменении их плотности под действием магнитного поля используют в качестве уплотнителей в различных устройствах.

Наиболее близким к изобретению является способ прокатки. профилей, включающих деформацию материала в закрытом калибре, образованном двумя горизонтальными валками и плоскими боковыми элементами, прижатыми к торцам горизонтальных валков внешним усилием в горизонтальном направлении, величину которого изменяют пропорционально величине одного из энергосиловых параметров прокатки.

В некоторрй степени рассматриваемый способ устраняет отдельные недостатки аналогов и позволяет получить профиль с заданной шириной по длине периода.

Недостатком прототипа является то, что в процессе прокатки плоские боковые элементы в результате трения о торцовые поверхности горизонтальных валков изнашиваются. Кроме того, трение прокатываемого материала о поверхность боковых элементов вызывает их износ, образование поверхностных дефектов и изменение геометрических размеров профиля, что приводит к снижению точности прокатываемого профиля, а также к снижению коэффициента иСпользования металла, Цель изобретения — повышение коэффициента использования металла и качества изделий за счет увеличения их точности, Поставленная цель достигается тем, что в способе прокатки профилей ограничение поперечного течения материала заготовки в очаге деформации осуществляют непрерывной подачей в примыкающие к очагу деформации зоны магнитной жидкости, находящейся в магнитном поле переменной индукции.

На фиг.1 представлена схема устройства для реализации предлагаемого способа прокатки; на фиг,2 — вид А на фиг.1; на фиг.3— вид Б на фиг.1.

Предлагаемый способ .прокатки может быть реализован при помощи устройства (фиг.1-3), где прокатываемый материал 1 деформируется в калибре прокатных валков 2,.

3 с ограничением поперечного течения материала в очаге деформации магнитной жидкостью 4, которая непрерывно подается по трубам 5 в зоны 6 (фиг.2, 3), примыкающие к очагу деформации, и находится в магнитном поле переменной индукции, создаваемого электромагнитом 7. Магнитная жидкость 4 (фиг.1-43), изменившая свое агрегатное состояние, деформируется одновременно с прокатываемым материалом, ограничивая его течение в поперечном направлении, и, .перемещаясь вдоль оси прокатки, выводится из зоны воздействия магнитного поля электромагнитов 7 и, постепенно возвращаясь в исходное аг-. регатное состояние, отводится от очага деформации по трубам 8. В дальнейшем магнитная жидкость насосом (не показан) перекачивается в трубы 5 для повторного использования. В процессе прокатки магнитная жидкость находится под воздействи- . ем магнитного поля, которое возникает при прохождении электрического тока через катушку 9 электромагнита 7, В процессе деформации материала заготовки в калибрах прокатных валков возникает реакция деформируемого материала, распределяемая по периметру калибра (а закрытом калибре) или по периметру калибра и участку свободного течения материала в зазор между валиками (в открытом калибре). В рассматриваемом случае ограничение поперечного течения материала осуществляется магнитной жидкостью, которая находится. в зазоре валков и сопротивление которой деформируемому металлу должно быть не менее усилия, воздействующего на нее

1750826

Р- Pс.рхF», (1) где Pcp — среднее контактное давление материала заготовки на магнитную жидкость;

F» — площадь контакта материала заготовки с магнитной жидкостью. 5

Среднее контактное давление материала заготовки зависит от естествейной жесткости материала и напряженного со. стояния, в котором находится деформируемый материал, т.е. 10

Рср=о x ng, (2) где о — предел текучести деформируемого материала;

ng — коэффициент напряженного состояния.

Таким образом, из выражений (1) и (2) оказываемое воздействием на магнитную жидкость со стороны прокатываемого материала, когда магнитная жидкость находится в зонах, примыкающих к очагу деформации, равно

P =о„х ng.х F», (3)

Уравновешивающее усилие со стороны магнитной жидкости пропорционально величине индукции магнитного поля воздейт ствующего на нее

О=КфхВ .xF», (4) где Кф — коэффициент, учитывающий особенности характера течения материала при заданных граничных условиях;

Е» — площадь контакта магнитной жидкости с прокатываемым материалом.

Величина индукции магнитного поля, которое воздействует на магнитную жидкость, определяется по известной зависи3 мости

В = Н х,и> х,и, (5) где Н вЂ” напряженность магнитного поля; ,и — магнитная проницаемость вакуума; ,и — относительная магнитная проницаемость магнитной жидкости, которая подается к очагу деформации.

Подставляя выражение (5) в формулу (4), получаем

О = Кф х Н х,ио хр х Р» (6)

Из выражений (3} и (6) определяем необходимую напряженность магнитного поля для обеспечения равновесия на контакте между магнитной жидкостью и материалом 5 заготовки и ограничения поперечного течения материала, т.е. 6,37 1,25

= 11ЗВОО Абм .

4 3,14 10 10

Необходимое количество ампервитков равно

113600 0,067

0,4 3.14

Подбор катушки для электромагнита осуществлен конструктивно.

Таким образом, в рассматриваемом слу0 чае прокатки периодического профиля по предлагаемому способу прокатки профилей магнитная жидкость находится под воздей- . ствием магнитного поля и обеспечивает ограничение поперечного течения материала

5 заготовки при максимальном обжатии, Использование предлагаемого способа прокатки профилей позволяет осуществить ограничение поперечного течения материала заготовки, исключая затекание материа0 ла заготовки в зазоры между валками; уменьшить образование поверхностных дефектов проката, что обеспечивает повышение коэффициента использования материала, повышение качества изделий за счет повышения точности изготовления проката, Экономическая эффективность предлагаемого способа прокатки профилей достигается за счет снижения расхода материала в заусеницы, а также за счет повышения долговечности валков;

1 Ъ/% na

Н = — (7) р °,и Кф

Для соединения необходимой напряженности магнитного поля определим необходимое количество ампервитков по формуле

04

Н lm ! где Im — длина магнитных силовых линий.

Длина магнитных силовых линий соответствует длине очага деформации.

Примером предлагаемого способа прокатки профилей является прокатка на стане с кэтающим диаметром валков 300 мм со скоростью 5 м/с заготовки высотой 35 мм и шириной 40 мм с максимальным обжатием до 15 мм. Заготовка из материала малоуглеродистой стали (например, Ст3) нагрета до

1000 С. Зазор между валками по буртам равен 5 мм. Для определения необходимого числа ампервитков при выборе катушки электромагнита определяем предел. текучести деформированного материала, который рассчитывается по известным методикам и соотношениям Q 6,37 кг/мм, Коэффициент напряженного состояния определяем также по известной методике n = 1,25. Коэффициент учитывающий особенности характера течения материала Кф = 2,5.

Напряженность магнитного поля, обеспечивающая ограничение поперечного течения материала в рассматриваемом случае, равна

1750826

Формула изобретения

Способ прокатки профилей, преимущественно периодического сечения, включающий деформацию заготовки в калибре прокатных валков с ограничением поперечного течения материала заготовки в очаге деформации, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента использования металла и качества изделий за счет увеличения их точности, ограничение поперечного течения материала заготовки

5 осуществляют непрерывной подачей в примыкающие к очагу деформации зоны магнитной жидкости, находящейся в магнитном поле переменной индукции.

1750826

ВИВА

Физ Я (Вид Б

Составитель Л.Кондратенко

Редактор М.Келемеш Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор А.Козориз

Заказ 2646 . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ CCCl

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101