Способ производства асимметричных пятигранных высокоточных полосовых профилей

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам производства асимметричных пятигранных высокоточных полосовых профилей, и может быть использовано при производстве малотоннажных партий профилей, в том числе в условиях машиностроительных предприятий. Идентичные прямоугольные полосы собирают попарно и производят их спаренную прокатку в состыкованном виде в общем ребровом калибре, каждый из калиброванных валков которого выполнен с вертикальной осью симметрии, а состыковку прямоугольных полос осуществляют по их большим основаниям. Способ обеспечивает снижение трудозатрат и повышение качества и точности профилей. 3 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам производства асимметричных пятигранных высокоточных полосовых профилей, и может быть использовано при изготовлении малотоннажных партий профилей, в том числе в условиях заготовительных производств машиностроительных предприятий.

Известно использование прокатных клетей с многовалковым калибром [1] для прокатки многогранных высокоточных профилей. Причем наибольшее применение клети с многовалковым калибром получили при производстве симметричных профилей из симметричной заготовки и в случаях использования указанных клетей в чистовых проходах, когда заготовка с формой поперечного сечения подобна готовому профилю.

Наиболее близким к предлагаемому является способ производства асимметричных полосовых профилей путем последовательного формоизменения заготовки в ребровых и пластовых закрытых и со свободным уширением калибрах.

Характерная особенность этого способа заключается в неравномерности обжатий полосы по ширине калибра, что обуславливается конфигурациями исходной и готовой полос. При этом существенным является то, что большая неравномерность обжатий полосы по ширине калибра выполняется в черновых проходах. Это позволяет в условиях горячей прокатки значительно снизить отрицательное влияние неравномерности обжатий на формоизменение заготовки в чистовых пластовых калибрах и уменьшить скручивание готового проката.

Использование этого способа для производства высокоточных асимметричных пятигранных полосовых профилей, в том числе в условиях заготовительных производств машиностроительных предприятий, ограничено по следующим причинам.

С учетом требований, предъявляемых к качеству высокоточных асимметричных пятигранных полосовых профилей (нормированная величина обезуглероженного слоя, высокая чистота поверхности и т.п.), деформация заготовки в чистовых (ребровых и пластовых) проходах должна осуществляться в холодном состоянии. С другой стороны исходной заготовкой при производстве рассматриваемых профилей в условиях машиностроительных предприятий, как правило, является стандартная заготовка (отсутствует возможность получения фасонного подката), преимущественно прямоугольная полоса, имеющая симметричную форму поперечного сечения. Отсюда формоизменение симметричной исходной заготовки в асимметричный пятигранный полосовой профиль сопровождается значительной неравномерностью обжатий по ширине калибра, что приводит к скручиванию и серпению полосы по выходу из очага деформации. Это в свою очередь предопределяет увеличение дробности деформации (увеличение числа проходов), так как устранение скручивания и серпения полосы при холодной деформации с помощью привалковой арматуры малоэффективно и приводит к увеличению брака (задиры на готовых профилях) и повышенному износу арматуры.

Таким образом недостатками этого способа являются повышенное количество переходов (низкая производительность), интенсивный износ арматуры и низкое качество готовой продукции (задиры, заусенцы).

Кроме того, при формоизменении симметричной исходной заготовки в несимметричном ребровом калибре, из-за неравномерности обжатий по ширине калибра не удается добиться заданной точности геометрических размеров поперечного сечения полосы по ее длине (полоса "гуляет" по калибру), что приводит к снижению точности проката.

Целью изобретения является повышение производительности, качества и точности проката.

Цель достигается тем, что в известном способе производства асимметричных пятигранных высокоточных полосовых профилей, включающем прокатку прямоугольной полосы в черновых ребровых и чистовых пластовых калибрах, идентичные прямоугольные полосы собирают попарно и производят их спаренную прокатку в состыкованном виде в общем ребровом калибре, каждый из калиброванных валков которого собран с вертикальной осью симметрии, а состыковку прямоугольных полос осуществляют по их большим основаниям.

Состыковка идентичных прямоугольных полос по большим основаниям с последующей их прокаткой в общем ребровом калибре, образованном калиброванными валками с вертикальной осью симметрии, позволяет существенно повысить производительность, точность и качество высокоточных асимметричных пятигранных полосовых профилей.

Повышение производительности по сравнению с известным способом достигается следующим образом.

Направляющее воздействие наклонных, симметрично расположенных относительно вертикальной оси стенок калибра обеспечивает надежную фиксацию каждой из частей составной заготовки относительно вертикальной оси симметрии общего калибра как в момент захвата составной заготовки, так и на протяжении всего процесса ее деформации. Причем выполнение принципа симметричная исходная заготовка симметричный калибр создает условия для исключения скручивания полосы. В результате этого появляется возможность, при всех прочих равных условиях, назначать в ребровом калибре оптимальное (с точки зрения прочностных характеристик оборудования, ресурса пластичности прокатываемого материала и угла захвата), обжатие, а следовательно сократить количество переходов и в конечном итоге повысить производительность.

Кроме того, одновременное формоизменение двух полос в общем ребровом калибре сокращает время прокатки партии профилей и увеличивает производительность.

Исключение скручивания полос по выходу их из общего ребрового калибра существенно упрощает их съем с валков и устраняет задиры полосы (повышает качество готовых профилей) и арматуры (увеличивает стойкость арматуры). Стабилизация ориентировки полос в общем ребровом калибре на протяжении всего процесса деформации приводит к повышению точности прокатки.

Предлагаемый общий калибр по сравнению с известным ребровым калибром имеет на каждую полосу на один межвалковый зазор меньше, что благоприятно сказывается на точности прокатки и позволяет расширить маркосортамент в части прокатки малопластичных материалов.

Таким образом предлагаемое техническое решение обеспечивает требуемое качество холоднокатанных асимметричных пятигранных высокоточных полосовых профилей при более высоких уровнях производительности и точности.

Известен признак состыковки двух полос с помощью привалковой арматуры для последующей их прокатки в общем ромбическом калибре с целью получения из прямоугольных полос трапециевидных профилей и из круглых заготовок трапециевидных профилей. При этом в известных технических решениях конфигурация поперечных сечений заготовок (полоса, круг), взаимная их ориентировка в составной заготовке и конфигурация калибров обуславливает распределение обжатий по ширине калибра, обеспечивающее самоцентрирование заготовок при получении трапециевидных профилей.

Однако авторами не обнаружено технических решений, в которых при производстве асимметричных пятигранных высокоточных полосовых профилей деформация в ребровых проходах осуществлялась предлагаемым образом, а именно: спаренная прокатка в общем ребровом проходе.

На фиг.1 показана схема осуществления способа в общем ребровом калибре; на фиг. 2 схема поштучной чистовой прокатки заготовок в закрытом пластовом калибре; на фиг.3 асимметричный пятигранный высокоточный полосовой профиль.

Способ осуществляют следующим образом.

Исходные, идентичные по размерам поперечного сечения, прямоугольные полосы 1 собирают попарно, стыкуя их по большим основаниям и с помощью вводной привалковой арматуры, обеспечивающей беззазорное сопряжение полос 1, задают составную заготовку 2 в общий ребровой калибр 3, образованный калиброванными валками 4,5. Каждый из калиброванных валков 4,5 выполнен симметричным относительно вертикальной оси Y-Y калибра 3. При касании внешних углов составной заготовки 2 наклонных стенок калибра 3, образованного валками 4,5, осуществляется выборка зазоров внутри составной заготовки 2 и между последней и наклонными стенками калибра 3 и происходит захват составной заготовки 2 валками 4,5. Благодаря тому, что левая и правая части калибра 3 симметричны друг другу, а прямоугольные полосы 1 идентичны при заполнении металлом очага деформации и далее на протяжении всего процесса деформации, обеспечивается преимущественное течение металла в каждой из частей калибра 3 от периферии к оси симметрии Y-Y общего ребрового калибра 3, т.е. обеспечивается самоцентрирование полос 1 в общем ребровом калибре 3.

После прокатки в общем ребровом калибре 3 составная заготовка 2 разделяется на отдельные заготовки 6 и производится раздельная прокатка заготовок 6 в чистовом пластовом закрытом калибре 7.

По предлагаемому способу производства была прокатана опытная партия асимметричного пятигранного высокоточного полосового профиля (фиг.3). Материал профиля титановый сплав ВТ6.

В качестве исходной полосы использовались прямоугольные полосы с размерами 20х6 мм. Прокатка осуществлялась в два прохода на двухвалковом одноклетевом стане холодной прокатки дуо 250 с шириной бочки валка 200 мм.

В первом общем ребровом проходе деформировалась составная заготовка, а во втором закрытом пластовом калибре осуществлялась раздельная чистовая деформация полученных после первого прохода фасонных заготовок.

Суммарная вытяжка по переделу составила λ = 1,26, а частные вытяжки по переходам λ₁= 1,16, λ₂ 1,08. Объем прокатанной партии 250 м, при этом все размеры поперечного сечения готовых профилей и их прямолинейность соответствовали требованиям чертежа, причем на поверхностях профилей отсутствовали повреждения (задиры).

Сравнительный анализ по производительности и качеству известного и предлагаемого технических решений с использованием исходных прямоугольных полос с размерами 20х6 мм выполнить не удалось, так как в процессе деформации одинарной полосы в индивидуальном ребровом калибре наблюдался сброс полосы, одностроннее переполнение калибра в районе одного из зазоров и большое скручивание полосы, не позволившее осуществить съем последней с валков (бурежки).

В этой связи форма и размеры калибра были изменены (калибр был выполнен в виде несимметричного овала, большая ось которого повернута относительно вертикальной оси калибра в сторону, противоположную скручиванию), а в качестве исходной полосы была выбрана прямоугольная полоса с размерами 22х6 мм.

Прокатка осуществлялась в три прохода, два из которых выполнялись в одном и том же индивидуальном ребровом калибре за счет изменения межвалкового зазора. Увеличение количества проходов было связано с тем, что при опытном опробовании калибровки реализовать формоизменение полосы в ребровом калибре за один проход из-за большого скручивания полосы не удалось. Причем после первого ребрового прохода введена промежуточная операция правки в роликоправильной машине 9х130. Последующая прокатка фасонных заготовок в чистовом пластовом закрытом калибре происходила устойчиво без бурежек. Суммарная вытяжка по переделу составила λ = 1,38, а по переходам соответственно λ₁= 1,15; λ₂= 1,1; λ₃= 1,09. Всего было прокатано 10 образцов. Величина скручивания готового профиля составила в среднем 220^о на 1 погонный метр.

Из геометрических размеров поперечного сечения были не выполнены радиусы сопряжений большего основания с боковыми стенками. При контрольных замерах точности профилей, выполненных по общепринятой методике, выяснилось, что после допуска на геометрические размеры поперечного сечения профилей, полученных согласно заявляемому техническому решению, составляет в среднем 64% от поля допуска на соответствующие размеры профилей, полученных с использованием известных технических решений.

При визуальном осмотре поверхности образцов, полученных с использованием известных технических решений, обнаружены задиры и трещины. Последнее объясняется тем, что сплав ВТ6 относится к малопластичным сплавам и при прокатке с суммарной вытяжкой λ = 1,38 был исчерпан ресурс пластичности данного материала. При визуальном осмотре поверхности образцов каких-либо дефектов обнаружено не было.

Таким образом положительный эффект, достигаемый использованием предлагаемого изобретения, по сравнению с известным техническим решением состоит в снижении трудозатрат в зависимости от маркопрофилесортамента и монтажности партий на 12-40% и следовательно повышении производительности на 6-18% повышении качества и точности прокатки и расширении технологических возможностей.

Повышение производительности достигается за счет изменения суммарной вытяжки за передел, исключения операций промежуточной правки и одновременной прокатки двух заготовок в одном калибре.

Повышение точности обеспечивается самоцентрированием полос в ребровом калибре и сокращением количества разъемов калибра в расчете на одну полосу.

Повышение качества достигается за счет повышения точности и устранения задиров на готовых профилях.

Расширение технологических возможностей обусловлено расширением маркопрофилесортамента в части освоения производства профилей из малопластичных сталей и сплавов.

Предлагаемое изобретение было использовано при производстве опытных партий асимметричных, пятигранных, высокоточных полосовых профилей. Точность геометрических размеров, качество поверхности и прямолинейность полученных профилей полностью соответствуют требованиям чертежей на профили.

Формула изобретения

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА АСИММЕТРИЧНЫХ ПЯТИГРАННЫХ ВЫСОКОТОЧНЫХ ПОЛОСОВЫХ ПРОФИЛЕЙ, включающий прокатку прямоугольной заготовки в чередующихся ребровых и пластовых двухвалковых калибрах, отличающийся тем, что прямоугольные заготовки катают в спаренном виде, стыкуя их большими основаниями, в общем симметричном относительно вертикальной оси ребровом калибре.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3