Инструмент для профилегибочного стана

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к инструменту для производства сортовых гнутых профилей. Задача улучшение геометрии иголковых профилей и снижение затрат на их производство. Инструмент состоит из установленных с зазором S верхнего и нижнего валков, содержащих конические формующие элементы, и отличается тем, что ширина упомянутых элементов верхнего валка составляет 0,5 0,6 ширины элементов нижнего валка, а между коническими элементами нижнего валка дополнительно установлен цилиндрический элемент шириной Δ = 2(R+S)sinα с диаметром d D (3 4)S, где R радиус формирующего закругления верхнего валка; a угол наклона образующей конических элементов к горизонтали; D минимальный диаметр конических элементов нижнего валка. 1 ил.

Изобретение относится к инструменту для обработки металлов давлением и может быть использовано при производстве сортовых гнутых профилей проката.

Для изготовления холодногнутых профилей (в том числе, сортовых уголковых, швеллерных, корытных и т.п.) применяются специальные профилегибочные станы, основным инструментом которых являются установленные попарно в клетях формующие калиброванные валки [1] Известен инструмент профилегибочного стана, состоящий из двух валков, каждый из которых выполнен в виде размещенных на валу профильных шайб и профильных втулок, причем шайбы закреплены на валу жестко, а втулки установлены на подшипниках [2] Недостатком известных конструкций инструментов профилегибочного стана является возможность защемления околокромочных участков формуемой полосы (вследствие поперечной ее равнотолщинности, неточной настройки калибра и т. п. ), что при формовке, например, уголков, приводит к искажению геометрии профиля и появлению волнистости полок.

Наиболее близким к изобретению является инструмент (калибр) для производства уголков [3] состоящий из верхнего и нижнего валков, выполненных из конических формующих элементов и установленных с зазором.

Недостатком описанного инструмента также является возможность защемления и раскатки кромок формуемой полосы, что приводит к появлению дефектов.

Задача изобретения улучшить геометрию уголковых профилей и снизить затраты на их производство за счет оптимального расположения конических и цилиндрических элементов валков.

Для этого конические формующие элементы верхнего валка выполнены шириной, равной 0,5. 0,6 ширины элементов нижнего валка, а между коническими элементами нижнего валка дополнительно установлен цилиндрический элемент шириной Δ2(R + S) sin α с диаметром d D (3.4) S, где R радиус формирующего закругления верхнего валка; α угол наклона образующей конических элементов к горизонтали; D минимальный диаметр конических элементов нижнего валка.

Уменьшение ширины формующих элементов верхнего валка (по сравнению с шириной аналогичных элементов нижнего валка) обеспечивает освобождение околокромочных участков формуемой полосы и исключает их раскатку, что предотвращает появление дефектов на прокате.

Кроме того, наличие щели посередине бочки нижнего валка позволяет, во-первых, уменьшить износ верхнего валка (который проявляется в увеличении формующего радиуса R), и, во-вторых, сблизить валки при увеличении этого радиуса без появления трещинообразования в обоих случаях благодаря отсутствию (или уменьшению) давления со стороны нижнего валка на участок изгиба профиля аb.

Инструмент можно выполнить с частичным освобождением кромок полосы от возможного зажатия валками: за счет разности углов наклона α образующих конических элементов обоих валков.

Однако это неприемлемо при формовке угловых профилей из-за повышенного износа формирующего участка ab верхнего валка, так как протяжка формуемой полосы через калибр будет осуществляться при слишком малой площади контакта валков с металлом.

Сближение валков (уменьшение зазора) у известного инструмента также вызовет увеличение давления на участок изгиба с отрицательными последствиями. При изменении же межвалкового зазора и предлагаемого инструмента происходит своеобразное "затекание" металла в щель бочки нижнего валка с некоторым уменьшением радиуса изгиба профиля, что приводит к увеличению длительности рабочей кампании валков.

Опытную проверку предлагаемого инструмента производили на стане с полунепрерывным процессом профилирования 2-8х100-600 АО "Магнитогорский меткомбинат".

С этой целью при профилировании уголка 160х160х4 мм (Ст.3) в пяти клетях, четыре из которых (кроме чистовой) имели валки заявляемой конструкции, фиксировали уровень качества и среднечасовое производство уголков при использовании валков с различными величинами B_b, Δ и d (см. чертеж). Наилучшие результаты выход профилей высокой точности (ВТ) до 55% при среднечасовом производстве q 47 т получены для инструмента предлагаемой конструкции.

Уменьшение ширины B_b (менее 0,5 В_н) бочки верхнего валка вызывало появление продольных рисок на профилях и задиров на валке (из-за больших удельных давлений). При увеличении B_b (более 0,6 В_н) выход профилей ВТ снизился до 37-50% и на части штанг наблюдалась волнистость кромок больше допуска (2 мм на 1 м по ГОСТ 19771).

Увеличение d привело к ускорению износа формирующего участка ab верхнего валка (из-за наличия "подпора" снизу от попадания окалины в щель нижнего валка) и вынужденным перевалкам. При d < D (3.4)S недопустимо ослаблялся средний цилиндрический элемент нижнего валка, что в некоторых случаях вызывало его разрушение (от ударов передних концов штанг).

При уменьшении Δ конструкции нижнего валка приближалась к известной с описанными отрицательными последствиями. Увеличение Δ привело к возрастанию радиуса изгиба уголков и к преждевременном вывалкам инструмента. Аналогичные результаты были получены и при опытном профилировании уголков 150х150х6 и 200х200х6 мм.

Профилирование известным инструментом дало выход уголков точности ВТ не более 43% при q 42 т/ч.

На чертеже показан предлагаемый инструмент профилегибочного стана.

Инструмент состоит из верхнего и нижнего валков, содержащих бочки 1 и 2, насаженные на оси соответственно 3 и 4. Бочка 1 верхнего валка состоит из одного, а бочка нижнего валка 2 из двух формующих конических элементов. Формующее закругление верхнего валка выполнено с радиусом R; между формующими элементами нижнего валка размещена цилиндрическая вставка 5, ширина которой Δ 2(R + S) x sin α (здесь S межвалковый зазор, равный толщине формуемой полосы 6; α угол наклона образующих конических элементов бочек); и диаметр d D (3.4) S, где D минимальный диаметр бочки нижнего валка.

Величина Δ соответствует проекции закругленного по радиусу R формующего выступа верхнего валка: ab π R α /90.

Ширина бочки верхнего валка B_b, формующей (рабочей) части бочки нижнего В_н, причем B_b (0,5.0,6) В_н. Элементы бочек закреплены на осях с помощью шпонок и стопорных гаек.

Описанный инструмент профилегибочного стана может быть выполнен и с "закрытием" калибра ребордами, расположенными по краям бочки нижнего валка и ограничивающими поперечное смещение формуемой полосы. Инструмент можно использовать и при производстве других гнутых профилей (не уголков), калибры которых имеют конфигурацию, показанную на чертеже.

П р и м е р 1. Инструмент профилегибочного стана для производства уголка 160х x160х4 мм состоит из двух валков, установленных с зазором S 4мм.

Основные параметры: D 280 мм; В_н310 мм, B_b 0,5 В_н 155 мм, α 32^о, R4 мм, Δ 2 (R + S) sinα 2х8хsin 32^о8,2 мм; d D 3S 280 3 х 4 268 мм, катающий (максимальный) диаметр верхнего валка 694 мм.

П р и м е р 2. Аналогичный инструмент, но B_b 0,55 В_н 170 мм и d D 3,5 S 280 -3,5 х 4 266 мм.

П р и м е р 3. Тот же инструмент, но B_b0,6 В_н 186 мм и d D 4 S 280 4 х 4 264 мм.

Положительный результат при использовании заявляемого объекта заключается в повышении выхода гнутых уголков высокой точности на 12% по сравнению с известным.

Формула изобретения

ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ПРОФИЛЕГИБОЧНОГО СТАНА преимущественно для производства уголковых профилей, состоящий из установленных с зазором s верхнего и нижнего валков, содержащих конические формующие элементы, отличающийся тем, что последние у верхнего валка выполнены шириной, равной 0,5 0,6 ширины элементов нижнего валка, а между коническими элементами нижнего валка дополнительно установлен цилиндрический элемент шириной Δ=2(R+s)sinα с диаметром d D (3 4)s, где R радиус формирующего закругления верхнего валка; a угол наклона образующей конических элементов к горизонтали; D минимальный диаметр конических элементов нижнего валка.

РИСУНКИ

Рисунок 1