Способ профилирования равнополочных уголков

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к производству холодногнутых уголков толщиной не менее 2 мм с шириной полки В ≥ 40 мм. Способ профилирования равнополочных уголков заключается в последовательной подгибке на заданные углы полосовой заготовки парами валков и одновременным изгибе профиля в вертикальной плоскости одной парой валков (предпоследней), причем с различными диаметрами: с увеличенным на величину Δ верхним и уменьшенным на эту же величину нижним, при этом суммарный угол подгибки в предпоследней паре валков задают равным 45°, а в последней - в пределах 45,5 - 46°. Величину Δ определяют из выражения Δ = (0,050-0,054)·σ_т·l²/E·B, мм, где σ_т и Е - соответственно величины предела текучести и модуля упругости материала заготовки, МПа, l - длина участка изгиба профиля, равная не менее 1500 мм. Способ повышает потребительские свойства равнополочных гнутых уголков за счет улучшения их геометрии.

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при изготовлении холодногнутых уголковых профилей на станах среднего и тяжелого типов.

Профили на станах такого типа обычно изготавливают из стальной полосовой заготовки толщиной не менее 2 мм и шириной не менее 75...80 мм, т.е. равнополочные уголки (по ГОСТ 19771) при этом будут иметь полки шириной В ≥ 40 мм.

Профилирование равнополочных уголков заключается в последовательной подгибке в нескольких клетях (парах валков) краевых элементов полосовой заготовки до угла (от горизонтали) обычно 45^o. Технология профилирования уголков описана, например, в книге под ред. И.С. Тришевского "Производство гнутых профилей (оборудование и технология)", М., "Металлургия", 1982, с. 245-247. При этом, как правило, катающие диаметры всех верхних и всех нижних валков одинаковы (эти диаметры определяются в точках валков, контактирующих с местом изгиба уголка, т.е. при равенстве его полок - это середина бочки валка).

Известен способ поштучного профилирования уголков, в котором полосовую заготовку перед промежуточными проходами опускают ниже уровня формовки на 0,75. ..1,0 толщины полосы, а подгибку осуществляют радиусом, величина которого зависит от величины временного сопротивления материала заготовки (см. а. с. СССР N 1690890 кл. B 21 D 5/06 от 04.09.89 г.). Недостатком такого способа является возможность необратимого искажения геометрии профиля, обусловленная его пластической деформацией (изгибом).

Действительно, при опускании формуемого уголка в одной из клетей ниже уровня формовки, т.е. ниже уровня прохождения его в калибрах предыдущей (к рассматриваемой) и последующей клетей, происходит известный в сопротивлении материалов изгиб балки, закрепленной своими концами, сосредоточенной силой, приложенной по середине длины балки. Если величина прогиба балки при этом выбрана без учета ее длины и момента (как в известном способе) сопротивления поперечного сечения - может иметь место пластический изгиб.

Технической задачей изобретения является повышение потребительских свойств равнополочных уголков относительно больших размеров: с шириной полов B ≥ 40 мм и толщиной не менее 2 мм, профилируемых на станах среднего и тяжелого типов, а также снижение расхода валков при их профилировании.

Способ включает последовательную подгибку на заданные углы полосовой заготовки парами катающих валков при одновременном изгибе в вертикальной плоскости одновременно с подгибкой получаемого профиля одной парой валков разных диаметров, увеличенным на величину Δ верхним и уменьшенным на величину Δ нижним, суммарный угол подгибки в предпоследней паре валков задают равным 45^o, а в последней - в пределах 45,5-46^o, при этом изгиб получаемого профиля осуществляют на длине участка не менее 1500 мм и величину Δ определяют из выражения где σ_т и E - соответственно величины предела текучести и модуля упругости материала заготовки, МПа; l - длина участка изгиба.

Приведенная математическая зависимость является полуэмпирической, так как структура ее получена теоретическим путем, а коэффициент 0,050...0,054 найден при обработке опытных данных.

Сущность найденного технического решения состоит в том, что упругий изгиб получаемого профиля осуществляют в промежутке между третьей с конца стана и последней клетями на величину, определяемую параметрами профиля и стана, причем в последней клети полки уголка перегибают внутрь на 0,5... 1,0^o, т.е. суммарный угол подгибки составляет 45,5...46^o.

Одним из дефектов гнутых уголков является превышение величины фактического радиуса изгиба над величиной формующего радиуса верхних валков, что особенно характерно для профилей больших сечений из заготовки повышенной прочности (более 460 МПа). В результате этого производится перевалка валков для ремонта, когда величина их формующих радиусов не достигла критических значений. Кроме того, чем больше радиус изгиба уголка (при прочих равных условиях), тем меньше его жесткость.

Понижение уровня формовки (т. е. изгиб уголка вниз) в одной из клетей позволяет за счет дополнительных напряжений уменьшить величину фактического радиуса изгиба, продляя тем самым рабочую кампанию валков (см. описание а.с. СССР N 1690890). Так как уголки больших сечений обычно профилируются с переменным радиусом изгиба, уменьшающимся до заданной величины в последних (чистовых) клетях стана, то исследованиями, проведенными в ЗАО "Прокат - гнутый профиль" ОАО "Магнитогорский меткомбинат", было установлено, что "вдавливание" вершины профилируемого уголка (т. е. его изгиб) необходимо осуществлять именно в предпоследней клети стана, где полки профиля подгибаются до угла 45^o с радиусом изгиба, равным заданному.

При этом, чтобы избежать возможного остаточного изгиба профиля в вертикальной плоскости, необходимо поднять его вверх, до прежнего уровня формовки, в последней клети. Однако при приложении вертикального усилия к уголку снизу, его полки стремятся к разгибке (наружу), что может привести к невыполнению угла 90^o между ними. Поэтому в чистовой клети осуществляется дополнительная подгибка полок уголка на некоторый угол.

Опытную проверку найденного технического решения производили на станах "1-4" и "2-8" ЗАО "Прокат - гнутый профиль" ОАО "MMК" при профилировании равнополочных уголков толщиной 2...8 мм с шириной полок B = 40...200 мм из различных сталей с σ_в ≅ 640 МПа.

При профилировании с изгибом уголка в указанном промежутке стана на рекомендуемую величину длительность рабочей кампании валков возрастала в 1,2.. . 1,4 раза, что привело к уменьшению их расхода на соответствующую величину. Случаев отсортировки профилей по их геометрии при этом не наблюдалось. Формовка без дополнительной подгибки полок в чистовом калибре в ряде случаев привела к невыполнению угла в 90^o. Уровень качества профилей также снизился при уменьшении "l'" до 1100...1450 мм.

Контрольное профилирование по способу, взятому в качестве ближайшего аналога (см. выше), дало отсортировку уголков по их геометрии от 6 до 42%, причем эта цифра возрастала с увеличением размеров уголков - их толщины и ширины полок.

Таким образом, опыты подтвердили приемлемость заявляемого технического решения для выполнения поставленной задачи и его преимущества перед известной технологией.

По данным ЗАО "Прокат - гнутый профиль" использование предлагаемого способа повышает потребительские свойства гнутых уголков (за счет увеличения выхода профилей с уменьшенным радиусом изгиба), а также снижает расход валков при их производстве не менее чем на 30%.

Пример конкретного выполнения Уголок 100 х 6 мм с σ_т = 400 МПа и E = 2·10⁵ МПа профилируется на стане "2-8" с l = 2800 мм (межклетевые расстояния равны 1400 мм). Верхний валок предпоследней клети имеет катающий диаметр, больший чем в других клетях, а нижний валок меньший диаметр на величину Угол подгибки полок в последней клети - 46^o.

Формула изобретения

Способ профилирования равнополочных уголков, включающий последовательную подгибку на заданные углы полосовой заготовки парами катающих валков при одновременном изгибе формуемой полосы в вертикальной плоскости, отличающийся тем, что при профилировании уголков толщиной не менее 2 мм, с шириной полки В ≥ 40 мм используют валки последней пары с одновременно уменьшенным диаметром нижнего валка и увеличенным диаметром верхнего валка на величину Δ, определяемую из выражения где σ_т и Е - соответственно величины предела текучести и модуля упругости материала заготовки, МПа;
l - длина участка, на котором осуществляют изгиб профиля,
при этом суммарный угол подгибки в предпоследней паре валков задают равным 45^o, а в последней - 45,5 ... 46^o, а l - не менее 1500 мм.