Способ производства гнутых профилей на полунепрерывном стане

 

Способ относится к прокатному производству и может быть использован при изготовлении холодногнутых профилей на многоклетевых станах. Производят порезку стальной полосовой заготовки и последовательную по проходам подгибку ее элементов в валках. Порезку производят в два этапа. На первом из них перед первым формующим проходом среднюю по ширине часть полосы прорезают симметрично относительно оси. Затем тянущими усилиями валков при профилировании осуществляют разрыв надрезанной полосы. Длину линии пореза определяют по приведенной фолмуле. В результате расширяются технологические возможности процесса производства профилей.

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при изготовлении холодногнутых профилей на профилегибочных многоклетевых станах.

Гнутые профили проката изготавливают путем последовательной подгибки элементов полосовой заготовки в калибрах профилегибочного стана - непрерывного или полунепрерывного. Последний из них характеризуется тем, что "бесконечная" (сваренная встык) полосовая заготовка сначала разрезается на требуемые длины, а полученные штуки формуются на стане. Технология профилирования на таких станах описана [1]. Профилирование на полунепрерывных станах обычно ведется с некоторым натяжением формуемой полосы от клети к клети.

Известен способ изготовления гнутых профилей на многоклетевых станах, при котором формообразование профиля осуществляют путем равных горизонтальных смещений кромки заготовки от предыдущей клети к последующей [2]. Известен также способ производства гнутых профилей проката с удлинением заготовки в местах будущих наибольших продольных деформаций путем обжатия в валках задающей клети [3].

Недостаток известных способов - возможность появления на концах готовых профилей дефектов "свал" и "развал" вертикальных (или подогнутых вверх) краевых элементов. Наличие концевых дефектов затрудняет применение гнутых профилей в различных сборных конструкциях, где требуется стыковка отдельных штук.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является технология профилирования швеллеров 100х100х3 мм, применяющаяся на стане 2^oC7х80^oC500 з-да "Запорожсталь" [4].

Эта технология включает порезку стальной полосовой заготовки на мерные длины и последовательную по проходам подгибку ее элементов с заданными величинами катающих диаметров и отличается тем, что после подгибки полок швеллера до угла 88^o их разгибают на 8^o с последующей подгибкой в двух проходах до заданного угла 90^o. В результате этого значительно уменьшаются концевые дефекты ("свал" и "развал") готовых швеллеров.

Недостатком такой технологии является возможность ее применения только для производства профилей швеллерного типа, а также повышенное число формующих проходов.

Действительно, использование обратной разгибки оказывается, как показал опыт работы профилегибочных станов АО "Магнитогорский меткомбинат" (см. ниже), малоэффективным, например, для профилей с W-образным поперечным сечением и полузамкнутых (С-образных). Кроме того, при этом требуется большее (минимум - на два) число клетей, что повышает расход валков и трудозатраты на профилирование.

Технической задачей изобретения является расширение технологических возможностей процесса полунепрерывного профилирования и сокращение трудозатрат при этом.

Для решения этой задачи в способе, включающем порезку стальной полосовой заготовки и последовательную по проходам подгибку ее элементов валками с заданными величинами катающих диаметров, перед первым формующим проходом среднюю по ширине часть полосы прорезают симметрично относительно продольной ее оси, а при последующем профилировании осуществляют разрыв надрезанной заготовки на полосы заданной длины тянущими усилиями формующих валков, при этом длина линии пореза "l" составляет: , где В_з и h - соответственно ширина и толщина заготовки, мм; В_к - ширина участка контакта полосы с обоими валками тянущей клети, мм; n - количество тянущих клетей; D и d - катающие диаметры соответственно верхнего и нижнего валков этих клетей, мм; σ_т,σ_в - соответственно величины пределов текучести и прочности материала заготовки, МПа.

Приведенная математическая зависимость является полуэмпирической, так как структура ее получена теоретическим путем, а коэффициент 0,016...0,020 найден при обработке экспериментальных данных.

Сущность найденного технического решения состоит в том, что полосу, сформованную до определенной "степени готовности", разделяют на мерные длины тогда, когда последующая подгибка краевых элементов полосы уже настолько мала, что не вызовет сколько-нибудь существенных остаточных напряжений, а следовательно, и появления концевых дефектов профилей.

Действительно, при непрерывном профилировании, когда разрезка формуемой полосы осуществляется либо после профилирования, либо незадолго до его окончания, концевые дефекты проявляются в гораздо меньшей степени, чем при полунепрерывном процессе. Поэтому предлагаемый способ по сути дела реализует тот вариант непрерывного профилирования, когда разрезка полосы производится в одном из предчистовых проходов.

Для определения местоположения на стене разрываемого сечения полосы необходимо прежде всего знать величину тянущего усилия, создаваемого клетями (минимальное количество таких клетей - две), которое в свою очередь зависит от давления металла на валки и коэффициента трения между валками и полосой, причем этот коэффициент можно определить только экспериментально. При выводе вышеприведенной математической зависимости исходили из того, что за давление металла на валки следует принять усилие упругой деформации полосы при ее зажатии валками (для осуществления растяжения металла), которое намного больше усилия профилирования.

Опытную проверку найденного технического решения производили на профилегибочном полунепрерывном стане 2^oC8х100^oC600 АО "Магнитогорский меткомбинат" при изготовлении профилей дорожного ограждения 306х80х3 (с W-образным поперечным сечением) и 100х55х4,2 (полузамкнутый, с сечением в виде "сигма"). Ширина полосовой заготовки для первого профиля - 470 мм, для второго - 228 мм.

В ходе опытов варьировали ширину предварительного назреза полос с помощью барабанных ножниц, установленных перед первой формующей клетью стана, а также величину тянущего усилия (путем изменения усилия зажатия полос валками) в различных (по местоположению) промежуточных и предчистовых клетях. Во всех случаях разрыв надрезанных полос осуществляли после достижения подгибаемыми вверх краевыми элементами профилей углов подгибки, равных 70-80^o. Результаты опытов оценивали по величине "пружинения" (обратной разгибке) краевых элементов на концах готовых профилей.

Наилучшие результаты (полное соответствие геометрии профилей требованиям потребителей) получены в тех случаях, когда длина линии пореза "l" определялась по вышеприведенной зависимости. При меньших величинах "l" в большинстве случаев полосы не разделялись на мерные длины, а при больших величинах - разрыв производился ранее намеченного места, что приводило к появлению концевых дефектов (см. выше) и отсортировке профилей.

Указанные профили производились также по технологии, взятой в качестве ближайшего аналога. В этом случае бездефектные профили получались только при использовании двух дополнительных клетей. Таким образом, опыты подтвердили приемлемость заявляемого способа для решения поставленной задачи и его преимущества перед известным способом Предлагаемая технология реализуется следующим образом.

На заготовке для профилирования определяются величины σ_т и σ_в , после чего в зависимости от параметров полосы (В_з и h), а также от величин В_з, D и d валков тянущих клетей и их количества вычисляется длина линии пореза. Величина "l" достигается установкой соответствующего перекрытия ножей барабанных ножниц. После предварительной надрезки "бесконечная" полоса профилируется до момента разрыва в нужном межклетевом промежутке и затем штуки мерной длины окончательно доформовываются в оставшихся клетях стана с обеспечением требуемой геометрии готовых профилей.

По данным Центральной лаборатории контроля АО "ММК", использование предлагаемого способа при производстве сортовых гнутых профилей снизит трудозатраты ориентировочно на 15% с соответствующим уменьшением себестоимости проката.

Пример конкретного выполнения. На полунепрерывном стане с катающими диаметрами валков D= 600 и d=242 мм изготавливается профиль с подгибаемыми вверх краевыми элементами из заготовки шириной В_з=400 мм и толщиной h=3 мм.

Количество тянущих клетей n=3, а ширина участка контакта полосы с валками этих клетей В_к=150 мм. Механические свойства заготовки: σ_т =300 МПа, σ_в = 380 МПа.

Формуемую полосу необходимо предварительно надрезать на участке длиной: н

Формула изобретения

Способ производства гнутых профилей на полунепрерывном стане, включающий порезку стальной полосовой заготовки и последовательную по проходам подгибку ее элементов валками с заданными величинами катающих диаметров, отличающийся тем, что перед первым формующим проходом среднюю по ширине часть полосы прорезают симметрично относительно продольной ее оси, а при последующем профилировании осуществляют разрыв надрезанной заготовки на полосы заданной длины тянущими усилиями формующих валков, при этом длина l линии пореза составляет

где B_з и h - соответственно ширина и толщина заготовки, мм;
B_к - ширина участка контакта полосы с обоими валками тянущей клети, мм;
n - количество тянущих клетей;
D и d - катающие диаметры соответственно верхнего и нижнего валков этих клетей, мм;
σ_т,σ_в - соответственно величины пределов текучести и прочности материала заготовки, мПа.