Способ изготовления несимметричных профилей высокой жесткости

 

Способ относится к прокатному производству и может быть использован при изготовлении листовых гнутых профилей с периодически повторяющимися замкнутыми гофрами жесткости. Обрезают обе кромки полосы, после чего на среднем по ширине участке образуют два гофра с расположенным между ними плоским межгофровым участком. Ширина этого участка равна 90 - 150 толщинам полосы. Затем полосу разрезают по середине межгофрового участка, образуя два несимметричных полосовых профиля. Полученные профили режут на мерные длины. Повышается качество профилей и уменьшается расход металла.

Предлагаемое изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при изготовлении листовых гнутых профилей с периодически повторяющимися замкнутыми гофрами жесткости.

Такие профили с продольными гофрами получили название профилей высокой жесткости (ПВЖ), причем в зависимости от расположения гофров относительно их средней продольной оси они могут быть симметричными и несимметричными (НПВЖ). Сортамент ПВЖ приведен в технических условиях ТУ 14-2-185.

Эти профили производятся на станах, аналогичных формовочному стану 1-5х300-1650 ОАО "Магнитогорский металлургический комбинат", а технология их изготовления описана достаточно подробно в книге В. И. Анисимова и др. "Расширение сортамента металлопроката - резерв экономии", Челябинск, Ю-Урал. кн. изд. , 1980, с. 120-130. Обязательными операциями при изготовлении ПВЖ являются обрезка боковых кромок сформированных полос и порезка их на мерные длины.

Процессу изготовления ПВЖ присущ ряд особенностей, которые обусловлены характером деформации полосовой (обычно горячекатаной) заготовки: локальной вытяжкой замкнутых гофров. Наиболее сложной является технология производства НПВЖ, что связано с интенсивным переходом металла с узкого околокромочного участка формуемой полосы в зону деформации.

Известен способ изготовления гофрированных листов с замкнутыми продольными гофрами, в котором при выдавливании гофров заготовку растягивают в двух взаимно перпендикулярных направлениях (SU 620308 A, 14.07.78, B 21 D 5/08).

Наиболее близким по технической сущности к заявленному является способ изготовления несимметричных профилей высокой жесткости, включающий формообразование и обрезку полосы (SU 1263387 A1, 15.10.86, B 21 D 5/06).

Недостатком известных способов является возможность появления значительной по величине утяжки металла (уменьшение ширины профиля) в районе формообразования гофров, что усложняет технологию формовки, увеличивает износ инструмента (валков) и расход металла.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является уменьшение расхода металла и валков, а также снижение трудозатрат при производстве несимметричных профилей высокой жесткости без снижения уровня их качества (т.е. без ухудшения геометрии профилей).

Для решения поставленной задачи в известном способе изготовления несимметричных профилей высокой жесткости, включающем формообразование и обрезку полосы, в процессе обрезки полосы, осуществляемой до ее формообразования, производят обрезку обеих кромок, а в процессе формообразования на среднем по ширине полосы участке образуют два гофра с расположенным между ними плоским межгофровым участком, ширину которого выбирают равной 90-150 толщинам полосы, после чего производят продольную разрезку последней по середине плоского межгофрового участка с образованием двух несимметричных полосовых профилей и поперечную порезку каждого из них на мерные длины.

Сущность изобретения заключается в получении двух НПВЖ при продольной разрезке сформованной полосы с двумя гофрами по ее ширине, разделенными плоским участком определенной ширины.

Часть сортамента НПВЖ имеет ширину в пределах 600 - 800 мм, а максимально допустимая ширина полосовой заготовки, используемой на стане 1-5х300, 1650 - 1700 мм. Поэтому из широкой заготовки для этого стана можно изготавливать два узких НПВЖ.

При этом, во-первых, вместо четырех обрезаемых кромок остаются только две. Во-вторых, вследствие того, что гофры формуются на среднем по ширине полосы участке, их формообразование осуществляется за счет некоторого утонения плоского межгофрового участка (в пределах допуска на толщину, если ширина этого участка не менее 80 толщин полосы - см. ниже), что обеспечивает достаточно стабильную ширину готовых профилей. В-третьих, нет необходимости раскатки полосы на более узком околокромочном участке НПВЖ, что повышает износостойкость формующего инструмента. В-четвертых, при изготовлении указанного сортамента примерно вдвое повышается производительность с соответствующим снижением трудозатрат.

Продольный роспуск широкой полосы может осуществляться, например, в последней клети стана, так как дисковыми ножницами, установленными после формующих клетей стана 1-5х300-1650 (см. вышеупомянутую книгу В.И.Анисимова и др. ), невозможно осуществить эту операцию из-за отсутствия надлежащего центрирования полосы при порезке.

Необходимо учесть, что как уменьшение, так и увеличение ширины плоского межгофрового участка сверх рекомендуемых величин может привести к ухудшению качества готовых профилей (см. ниже). Аналогичным образом ухудшит их качество и обрезка кромок после продольного роспуска, так как обрезка только одной кромки каждой полосы невозможно также из-за отсутствия надежного их центрирования.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом. Горячекатаная рулонная заготовка, ширина которой равна удвоенной ширине требуемых НПВЖ плюс припуск на обрезь кромок (50...60 мм), подается на агрегат продольной резки цеха (либо заказывается с обрезанными кромками и номинальной ширины), где осуществляется обрезка кромок. Затем полоса задается в формовочный стан, где в одной-двух клетях производится формообразование гофров. Сформованная полоса подается к режущему устройству (например, к валкам специальной конфигурации, установленным в последней клети стана) и резрезается вдоль на два несимметричных полосовых профиля одинаковой ширины с периодически повторяющимися продольными гофрами. Обе полученные таким образом полосы проходят одновременно правильную машину, после которой режутся на профили заданной длины.

Опытную проверку заявляемого технического решения производили на агрегате 1-5х300-1650 ЗАО "Прокат - Гнутый профиль" ОАО "ММК" при изготовлении НПВЖ различной ширины из полосовой стальной заготовки толщиной 2,5...4,5 мм с пределом прочности σ_в = 450...640 МПа. Формовка полос с предварительно обрезанными боковыми кромками осуществлялась в одной-двух клетях стана, а продольный роспуск сформованной полосы - в последней клети, оснащенной валками соответствующей конструкции, которые обеспечивали качественный рез. В опытах фиксировалось качество (геометрия) готовых НПВЖ, а также износостойкость валков и среднечасовая производительность. Во всех случаях гофры формовались без раскатки среднего межгофрового участка, но для некоторых профилей (из полос толщиной 2,5...3,0 мм с σ_в = 450...500 МПа) производили зажатие валками околокромочных участков полосы.

Было установлено, что при ширине плоского межгофрового участка b_у < 80 S (S - фактическая толщина полосовой заготовки) наблюдались уменьшение ширины профилей напротив гофра, а также волнистость их узкого околокромочного участка, вызываемые, по-видимому, остаточными напряжениями в зонах, прилегающих к очагу деформации. При b_у > 120 S отмечены случаи поперечного изгиба упомянутого участка, что ухудшало геометрию готовых профилей. При b_у = (80...120) S получено 96. . .98% качественных НПВЖ, причем каких-либо затруднений при одновременной правке двух гофрированных полос не отмечено, так как они достаточно надежно центрировались в правильной машине ее калиброванными рамками.

Опыты также показали, что использование способа вдвое уменьшает расход металла в обрезь, на 15-20% продляет рабочую кампанию валков и снижает трудозатраты (за счет повышения производительности) не менее, чем на 40%, сохраняя качество НПВЖ на прежнем уровне.

Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость заявляемого объекта для решения поставленной задачи и его преимущества перед известным объектом.

Пример конкретного выполнения Для изготовления несимметричного профиля высокой жесткости шириной 750 мм и толщиной S = 3,5 мм с трапециевидными гофрами, расположенными асимметрично средней по ширине линии профиля (ширина узкого плоского околокромочного участка - 170 мм), взята рулонная заготовка шириной 1550 мм.

На заготовке с предварительно отрезанными кромками симметрично продольной оси полосы формуются два гофра с расстоянием между ними - 340 мм (т.е. b_у ≈ 97 S), после чего полоса разрезается вдоль по средней линии и режется на мерные длины с получением двух НПВЖ одинаковой ширины.

Формула изобретения

Способ изготовления несимметричных профилей высокой жесткости, включающий формообразование и обрезку полосы, отличающийся тем, что в процессе обрезки полосы, осуществляемой до ее формообразования, производят обрезку обеих кромок, а в процессе формообразования на среднем по ширине полосы участке образуют два гофра с расположенным между ними плоскими межгофровым участком, ширину которого выбирают равной 90 - 150 толщинам полосы, после чего производят продольную разрезку последней по середине плоского межгофрового участка с образованием двух несимметричных полосовых профилей и поперечную порезку каждого из них на мерные длины.