Способ производства профилей и устройство для его реализации

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и могут быть использованы при формовке профилей из полосы на профилегибочном стане. Профиль формуют в калибрах валков за несколько переходов вдоль оси прокатки с последовательной принудительной гибкой боковых полок. В процессе формовки подают смазочно-охлаждающую жидкость (СОЖ) на переднюю часть каждого калибра со стороны входа в него полосы и на заднюю часть со стороны выхода полосы. На заднюю часть калибра СОЖ подают в виде струй. При этом обеспечивают контакт струй с поверхностью каждого валка в зоне, границы которой удалены вверх и вниз от горизонтальной плоскости, проходящей через ось валка, на расстояние, не превышающее 0,15 катающего диаметра валка. Каждую струю подают под углом к касательной к поверхности валка, проведенной через точку контакта этой поверхности со струей СОЖ. Величину угла выбирают в пределах от +45° до -45°. Для реализации способа устройство снабжено размещенными в области профилегибочных валков со стороны входа полосы в калибр и выхода из него форсунками для подачи СОЖ. Со стороны выхода полосы из калибра в области каждого валка установлено по меньшей мере две форсунки. Эти форсунки расположены в горизонтальной плоскости, проходящей через ось валка, с возможностью регулирования направления струи жидкости. В результате обеспечивается повышение качества формуемых профилей. 2 н.з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Изобретения относятся к области обработки металлов давлением, в частности к технологии формовки профилей из полосы на профилегибочном стане.

Известен способ производства изделий из полосы холодной прокаткой в гладких валках. При этом для улучшения условий трения и, соответственно, снижения износа валков, в процессе прокатки на рабочую поверхность каждого валка в процессе вращения наносят струями смазочно-охлаждающую жидкость (СОЖ), способствующую снижению температуры инструмента /1/.

Известно устройство для реализации указанного спосба, содержащее форсунки для подачи СОЖ на поверхность валков /1/.

К недостаткам указанного способа и устройства относится то, что когда СОЖ вращением валка затягивается в очаг деформации для выполнения своих смазочных функций, поверхность валка плотно прижимается к рабочей поверхности деформируемой полосы и жидкость выдавливается из очага деформации. В результате после выхода участка валка из очага деформации при дальнейшем вращении СОЖ на поверхности этого участка сохраняется только частично и в виде пленки толщиной 0,01-0,03 мм. В таком состоянии жидкость уже не может эффективно выполнять свои охлаждающие функции. Поскольку теплоемкость прямо связана с массой отбирающего тепло материала, тончайшая пленка не может осуществлять теплоотвод от валков. Можно сделать вывод, что интенсивный теплоотвод от поверхности валка, при котором на его рабочей поверхности находится слой СОЖ толщиной 1,5-3 мм, осуществляется только на участке от форсунок до входа в очаг деформации, составляющем 50-60°, т.е. на участке, составляющем примерно 15-20% всей траектории вращения точки рабочей поверхности. Это приводит к перегреву валков, сопровождающемуся повышенным износом их поверхности. Таким образом, известный способ производства изделий из полосы холодной прокаткой и устройство для его реализации, позволяя улучшить условия трения в очаге деформации, не обеспечивает эффективного охлаждения поверхности прокатного валка.

Известен способ производства профилей, включающий формовку профиля из полосы в калибрах валков за несколько переходов вдоль оси прокатки с последовательной принудительной гибкой боковых полок профиля /2/.

Известно также устройство для производства профилей, содержащее выполненные с возможностью принудительного вращения профилегибочные валки с вырезанными рабочими поверхностями, образующими калибры /2/.

При производстве профилей на профилегибочном стане в соответствии с данным способом со стороны рабочей поверхности валков на поверхность полосы действуют усилия гибки. Обусловленное этим контактное взаимодействие полосы с материалом валков и возникающее между их поверхностями в процессе эксплуатации трение сопровождается износом рабочей поверхности последних. Это, соответственно, приводит к изменению размеров калибра и ухудшению качества изготавливаемых профилей за счет отклонения геометрии. Поскольку для производства валков применяется дорогостоящая инструментальная сталь, большой расход валков на единицу продукции сопровождается высокими затратами. На практике эта проблема решается за счет периодической переточки валков и их замены новыми валками по мере износа. Это обуславливает необходимость разработки способа формовки профилей из полосы на профилегибочном стане, обеспечивающего повышение качества профилей при низком расходе валков.

Технический результат, получаемый при использовании заявленных изобретений, заключается в повышении качества формуемых профилей, т.е. в снижении брака профилей по геометрии за счет повышения стойкости инструмента при улучшении условий охлаждения валков.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе производства профилей, включающем формовку профиля из полосы в калибрах валков за несколько переходов вдоль оси прокатки с последовательной принудительной гибкой боковых полок профиля, в процессе формовки профиля осуществляют подачу СОЖ на переднюю часть каждого калибра со стороны входа в него полосы и на его заднюю часть со стороны выхода полосы, при этом на заднюю часть каждого калибра СОЖ подают в виде струй и обеспечивают их контакт с поверхностью каждого валка в зоне, границы которой удалены вверх и вниз от горизонтальной плоскости, проходящей через ось валка, на расстояние, не превышающее 0,15 катающего диаметра валка, а подачу каждой струи СОЖ производят под углом к касательной к поверхности валка, проведенной через точку контакта этой поверхности со струей СОЖ, величину которого выбирают в пределах от +45° до -45°.

Для реализации указанного способа производства профилей из полосы известное устройство, содержащее выполненные с возможностью принудительного вращения профилегибочные валки с вырезанными рабочими поверхностями, образующими калибры, снабжено размещенными в области валков со стороны входа полосы в калибр и выхода из него форсунками для подачи СОЖ, при этом со стороны выхода полосы из калибра в области каждого валка установлены по меньшей мере две форсунки для подачи СОЖ, которые расположены в горизонтальной плоскости, проходящей через ось этого валка, с возможностью регулирования направления струи жидкости.

На фиг.1 и фиг.2 представлена схема подачи смазочно-охлаждающей жидкости на поверхность формующих валков при захвате полосы валками в процессе формовки, вид сбоку и вид сверху соответственно.

Способ производства профиля из полосы реализуется следующим образом. Полосу 1 перемещают в линии стана от клети к клети, последовательно осуществляя подгибку ее полок за несколько переходов. В рассматриваемом переходе формовки боковые полки полосы 1 подвергаются подгибке в калибрах, вырезанных соответственно в валках 2 и 3, получающих принудительное вращение в направлении ω. При этом предусмотрена подача смазочно-охлаждающей жидкости струями 4 и 5 на переднюю часть рабочей поверхности каждого калибра 2 и 3 соответственно со стороны входа полосы в калибр, образуемый этими валками. Одновременно организуют дополнительную подачу СОЖ на заднюю часть рабочей поверхности калибров валков 2 и 3 со стороны выхода полосы из калибра, струями 6 и 7 соответственно. При этом жидкость подают таким образом, что струи 6 и 7 жидкости попадают на указанную поверхность каждого валка в зоне, границы которой удалены от горизонтальных плоскостей А и В, проходящих через оси верхнего и нижнего валков, на величину Н и Н1, которые не превышают 0,15 катающего диаметра D. Подачу струи жидкости на поверхность валка осуществляют под углом α=±45° к касательной к поверхности валка, проведенной через точку контакта струи жидкости с этой поверхностью.

Устройство для реализации рассмотренного способа производства профилей из полосы содержит размещенные в области заходной части валков 2 и 3 форсунки 8 и 9 для подачи СОЖ на поверхность валка струями 4 и 5. Дополнительно в области выходной части каждого из валков 2 и 3 устанавливают не менее двух форсунок 10 и 11, а также 12 и 13, с возможностью регулирования направления струи жидкости, подаваемой через них на каждый валок. Каждая из них расположена в зоне горизонтальных плоскостей А и В, соответственно, которые проходят через ось соответствующего валка.

Способ формовки профиля из полосы реализуется следующим образом. Полоса совершает поступательное движение по направлению прокатки W. Одновременно производится формовка профиля 1 на заданный размер за счет последовательной принудительной гибки его боковых полок в калибрах валков 2 и 3.

Для улучшения условий трения и, соответственно, снижения износа поверхности валков 2 и 3, на переднюю часть их рабочей поверхности в процессе вращения наносят струями 4 и 5 смазочно-охлаждающую жидкость. В процессе вращения профилегибочных валков 2 и 3 их рабочие поверхности контактируют с формуемой заготовкой 1. При этом СОЖ вращением валков затягивается в очаг деформации, где выполняет смазочные функции. Однако при этом жидкость выдавливается из очага деформации, сохраняясь на поверхности каждого валка в виде тончайшей пленки. При дальнейшем вращении валка на заднюю часть его поверхности со стороны выхода полосы из калибра подается СОЖ струями 6, 7 и 6а, 7а из форсунок 10 и 11 (на верхний валок) и 12, 13 (на нижний валок). Контакт струи жидкости с поверхностью валков происходит в зоне, границы отклонения которой от горизонтальных плоскостей, проходящих через оси верхнего и нижнего валков, определяются размерами Н и Н1, которые не превышают 0,15 катающего диаметра D. Угол наклона струи к касательной к поверхности валка может изменяться от α=+45° до α=-45°. При этом на поверхности каждого валка образуется слой смазочно-охлаждающей жидкости толщиной 1,5-3 мм, который осуществляет эффективный теплоотвод от рабочей поверхности валков, получивших нагрев в процессе деформации полосы. Это способствует уменьшению износа материала валков за счет устранения перегрева инструмента и предотвращения приваривания частиц металла заготовки к поверхности калибров. Таким образом, применение способа и устройства для его реализации обеспечивает повышение качества профилей при сокращении расхода валков на единицу готовой продукции.

Применение способа поясняется примером его реализации. При производстве круглого трубного профиля диаметром 50 мм из стали 3сп (пс), использовали профилегибочные валки из стали Х12ВМФ, осуществляя формовку при помощи стандартной калибровки. Во второй клети на верхнем и нижнем валках были установлены форсунки, которые подавали на переднюю и заднюю часть рабочей поверхности указанных валков смазочно-охлаждающую жидкость. Катающий диаметр составлял 182 мм. После проведения экспериментов по варьированию угла наклона подачи струи смазочно-охлаждающей жидкости на рабочую поверхность валка к касательной к этой поверхности и размеров зоны подачи жидкости на поверхность валка, установлена правильность рекомендаций по выбору величины этих параметров. Результаты опытов для верхнего валка приведены в таблице.

Использование предлагаемого способа формовки профиля из полосы и устройства для его реализации позволяет повысить качество профилей за счет заметного снижения брака по геометрии при значительном увеличении срока службы валков по сравнению с существующим.

Источники информации

1. Беняковский М.А., Богоявленский К.Н. и др. Справочник “Технология прокатного производства”, - М.: Металлургия, 1997, с.780, рис.VIII.II.

2. Головкин Р.В., Кричевский Е.М. Производство прямошовных труб на непрерывных трубоэлектросварочных станах. - М.: Металлургия, 1973, 150 с.

Формула изобретения

1. Способ производства профилей, включающий формовку профиля из полосы в калибрах валков за несколько переходов вдоль оси прокатки с последовательной принудительной гибкой боковых полок профиля, отличающийся тем, что в процессе формовки профиля осуществляют подачу смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) на переднюю часть каждого калибра со стороны входа в него полосы и на заднюю часть со стороны выхода полосы, при этом на заднюю часть каждого калибра СОЖ подают в виде струй и обеспечивают их контакт с поверхностью каждого валка в зоне, границы которой удалены вверх и вниз от горизонтальной плоскости, проходящей через ось валка, на расстояние, не превышающее 0,15 катающего диаметра валка, а подачу каждой струи СОЖ производят под углом к касательной к поверхности валка, проведенной через точку контакта этой поверхности со струей СОЖ, величину которого выбирают в пределах от +45 до -45°.

2. Устройство для производства профилей, содержащее выполненные с возможностью принудительного вращения профилегибочные валки с вырезанными рабочими поверхностями, образующими калибры, отличающееся тем, что оно снабжено размещенными в области валков со стороны входа полосы в калибр и выхода из него форсунками для подачи СОЖ, при этом со стороны выхода полосы из калибра в области каждого валка установлено по меньшей мере две форсунки для подачи СОЖ, которые расположены в горизонтальной плоскости, проходящей через ось этого валка, с возможностью регулирования направления струи жидкости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2