Способ прокатки заготовок

 

Использование: прокатное производство, получение сортовых профилей из черновых и цветных металлов в заготовительных цехах машиностроительных предприятий. Сущность изобретения: способ осуществляют валками, вращающимися в одну сторону, бочка которых выполнены с цилиндрическим и коническим участками, при направлении прокатки от конического участка в сторону цилиндрического участка с образованием на заготовке переходного конуса. Прокатку ведут в вертикальных валках и чередуют ее с образованием зазора между валками и заготовкой, при этом в момент образования зазора осуществляют подачу заготовок вертикально вниз под действием силы тяжести на величину m ≅ h/tgα, где h - максимальный радиальный зазор между конической поверхностью валков и поверхностью переходного конуса заготовки; a - угол конусности валка. После падения заготовки на указанную величину ее удерживают за переходной конус конической поверхностью валков. При этом образование зазора осуществляют разведением осей валков. Возможно образование зазора при прокатке в валках со снятыми лысками на коническом и цилиндрическом участках, когда зазор образуют установкой валков лысками в сторону заготовки. Способ позволяет упростить оборудование, повысить качество проката. 2 з.п.ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к прокатному производству, а именно к способам получения круглых профилей поперечной прокаткой.

Известен способ поперечно-винтовой прокатки, включающий обжатие металла между двумя валками, вращающимися в одну сторону, оси которых расположены под некоторым углом друг к другу [1] Прокатываемый металл имеет при этом способе поступательно-вращательное движение.

Недостатком указанного способа является винтовой след на полученном профиле, что снижает качество продукции.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является способ поперечной прокатки заготовок валками, вращающимися в одну сторону, бочка которых выполнена с цилиндрическим и коническим участками [2] Направление прокатки в данном способе ориентировано от конического участка в сторону цилиндрического участка. Прокатку ведут с образованием на заготовке переходного конуса. Со стороны подачи заготовки концы валков имеют винтовую нарезку. Подачу заготовок ведут путем захвата ее винтовыми нарезами на валках при их вращении. На выходе заготовку цилиндрической частью валков калибруют, заглаживая нарезку.

Недостатком данного способа являются сложность технологии и технологического оборудования и низкое качество проката.

Так как в известном решении подачу заготовки ведут с помощью винтовой нарезки на валках, которая принудительно перемещает заготовку вдоль оси прокатки, необходимо создание в начальный момент прокатки при захвате заготовки продольного усилия, что усложняет технологию и оборудование. Невозможность докатывания заднего конца заготовки после прохождения им винтового участка рабочей поверхности валков повышает отходы металла. При этом возникает необходимость применения дополнительного оборудования для извлечения недоката из валков.

Интенсивное скольжение металла относительно валков за счет подачи металла винтовой нарезкой в направлении, перпендикулярном направлению их вращения, вызывает повышенный износ валков, снижает качество проката.

Решаемая изобретением задача упрощение технологии и технологического оборудования, повышение качества проката.

Поставленная задача решается тем, что в способе прокатки заготовок валками, вращающимися в одну сторону, бочка которых выполнены с цилиндрическим и коническим участками, при направлении прокатки от конического участка в сторону цилиндрического участка с образованием на заготовке переходного конуса, согласно изобретению, прокатку ведут в вертикальных валках и чередуют ее с образованием зазора между валками и заготовкой, при этом в момент образования зазора осуществляют подачу заготовки вертикально вниз посредством свободного падения под действием силы тяжести на величину: где h максимальный радиальный зазор между конической поверхностью валков и поверхностью переходного конуса заготовки, a угол конусности валка, при этом, после перемещения (падения) заготовки на указанную величину ее удерживают за переходный конус конической поверхностью валков. При этом, образование зазора осуществляют разведением осей валков. Возможно образование зазора при прокатке в валках со снятыми лысками на коническом и цилиндрическом участках при установке валков лыской в сторону заготовки.

Чередование прокатки и подачи заготовки вертикально вниз в момент образования зазора между заготовкой и валками путем свободного падения ее под действием силы тяжести исключит применение специальных подающих устройств, устранит подпор в момент задачи заготовки, что упростит технологический процесс и оборудование. Кроме того, отпадает необходимость применения винтовой нарезки на валках, что упрощает технологию изготовления валков, уменьшает их износ, повышает качество проката.

Ограничение проката заготовки соотношением m ≅ h/tgα объясняется следующим.

При повороте валков в процессе образования зазора радиальный зазор между конической поверхностью валка и переходным конусом заготовки изменяют от 0 до h, следовательно, максимально возможная подача (m) будет при максимально возможном зазоре h, т. е. m = h/tgα. Максимальная подача (m_maх) возможна, если за время t существования зазора от 0 до h_maх заготовка успевает пройти при падении расстояние m_maх. Если заготовка за время t не успевает пройти расстояние m_maх (что возможно при увеличении частоты вращения валков), встреча ее переходного конуса с конической частью валка произойдет при зазоре меньше, чем h_maх, что ведет к уменьшению подачи заготовки. В этом случае, согласно известному соотношению, подача где g ускорение свободного падения, м/с², ϕ угол поворота валка в период образования зазора от 0 до h, n частота вращения валков, об/мин.

Описанная кинематика взаимодействия заготовки и валков позволяет регулировать величину подачи заготовки путем изменения частоты вращения валков: увеличивая частоту вращения валков, уменьшают подачу и наоборот.

Образовать зазор между валками и заготовками можно различными путями, например, используя валки, на рабочей поверхности которых выполнена лыска (количество лысок на валке может быть одна, две и более и поверхность лыски может быть плоской или криволинейной). Возможно получение зазора между валками и заготовкой механическим разведением валков.

Образовать зазор можно при использовании эксцентриковых валков.

На фиг. 1 показана схема прокатки по предлагаемому способу в валках со снятыми лысками (валки и заготовка вращаются), на фиг. 2 то же ( вид сверху), на фиг.3 то же (взаимное положение валков и заготовки после перемещения ее на величину подачи m при образовании зазора между валками и заготовкой за счет лысок), на фиг. 4 то же (вид сверху), на фиг. 5 - выносной элемент В, на фиг. 6 сечение А-А по коническому участку валка, на фиг. 8 схема прокатки с механическим сведением разведением валков, на фиг. 9 то же (вид сверху), на фиг. 10 вариант прокатки по предлагаемому способу, когда заготовка не вращается, а валки вращаются, при этом оси их вращения перемещают по круговой траектории вокруг оси прокатки, на фиг. 11 то же (вид сверху).

Способ осуществляется следующим образом.

Заготовку подают по оси прокатки вертикально вниз в зазор между вращающимися в одном направлении валками 1 или 2 (фиг. 1, 8, 10), имеющими на рабочей поверхности конический и цилиндрический участки. Оси вращения валков параллельны оси прокатки. Заготовка подается в направлении от конического участка валков к цилиндрическому участку.

На коническом участке валков 1 выполнена лыска 4 (фиг. 2, 4, 6), на цилиндрическом участке также выполнена лыска 5 (фиг. 2, 4, 7).

Валки 2 (фиг. 8, 9) выполнены без лыски.

При вращении валков конический участок их рабочей поверхности, обжимая заготовку в поперечном направлении, образует на ней переходный конус. Цилиндрический участок рабочей поверхности валков формирует (калибрует) готовый профиль.

При прокатке в валках с лысками в момент обращения лысок 4 и 5 к заготовке (фиг. 4) между валками и заготовкой образуется зазор, увеличивающийся от 0 до h (фиг. 5, 6, 7) при повороте валка в процессе образования зазора на угол v (фиг. 6, 7). По мере образования зазора заготовку подают в направлении от конического участка валков к цилиндрическому посредством свободного падения под действием силы тяжести на величину m ≅ h/tgα (фиг. 3, 5).

При прокатке в валках 2 (фиг. 8, 9) зазор между валками и заготовкой (h) образуют механическим разведением валков.

После подачи заготовки на величину m валки сами своей конической поверхностью удерживают заготовку.

Максимальная подача заготовки будет, если при повороте валков на угол v заготовка успевает пройти при падении расстояние m_maх (фиг. 5). Если при данной частоте вращения валков заготовка не успевает при падании пройти расстояние m_maх, то подача будет Согласно предлагаемому способу были прокатаны заготовки диаметром 40 мм из стали 45 длиной 100 мм до профилей круглого сечения диаметром 18 мм на стане ПШС 67,5. Прокатку вели в валках со снятой лыской, ограниченной минимальным центральным углом 2ϕ = 0,29 рад. Диаметр валков на цилиндрической части рабочей поверхности равен 115 мм. Угол конусности валков α = 7 град. Зазор между валками и заготовкой h 0,616 мм. Прокатку вели при частоте вращения валков n 40 об/мин и n 60 об/мин.

При частоте вращения валков n 40 об/мин подача заготовки равнялась m 5 мм, т. е. максимальное возможному значению m = h/tgα. При частоте вращения валков n 60 об/мин подача заготовки в соответствии с условием равнялось m 2,7 мм.

Изобретение целесообразно применять для получения круглых профилей из черных и цветных металлов в заготовительных цехах машиностроительных предприятий.

Источники информации:
1. Д. Я. Гуревич. Краткий справочник прокатчика, Государственное научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии, М. 1955, с. 121.

2. В.С. Смирнов, Поперечная прокатка, Машгиз, 1948, с. 31, рис. 5.

Формула изобретения

1. Способ прокатки заготовок валками, вращающимися в одну сторону, оси которых параллельны оси прокатки, а бочка имеет последовательно по ходу прокатки конический и цилиндрический участки, образующие подобные же участки на заготовке в зоне ее деформации, с осевой подачей заготовки в валки, отличающийся тем, что прокатку ведут в вертикальных валках, а осевую подачу заготовки в валки осуществляют в шаговом режиме за счет периодического образования зазора между валками и заготовкой и свободного падения заготовки в направлении прокатки (вниз), при этом величина зазора h связана с требуемой величиной подачи m зависимостью
h≥m·tgα,
где α - угол конусности валка.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что зазор образуют посредством разведения валков.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что прокатку ведут в валках, имеющих лыски на рабочих участках бочки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11