Способ формовки неравнополочного швеллерного профиля

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве неравнополочных швеллерных профилей. Осуществляют последовательную по проходам подгибку краевых элементов полосовой заготовки с заданными радиусами изгиба и с изменением частных углов подгибки в направлении профилирования. В первом и втором проходах угол подгибки α малой полки профиля принимают равным 24°...25°, в предчистовом проходе α=10°. Угол подгибки большой полки в предчистовом проходе увеличивают по сравнению с предыдущим проходом на 8°...9°. Радиусы изгиба во всех проходах принимают постоянными и равными двойной толщине профиля. В результате обеспечивается повышение качества неравнополочных швеллерных профилей за счет улучшения их геометрии и снижение производственных затрат.

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве холодногнутых швеллерных профилей.

Такие профили изготавливают последовательной подгибкой краевых элементов полосовой заготовки в формующих клетях профилегибочного стана. При этом частные (за один проход) углы подгибки сначала увеличивают, а затем (в предчистовых и чистовом проходах) уменьшают; радиусы же изгиба обычно последовательно уменьшают в направлении профилирования. Технология формовки профилей швеллерного типа достаточно подробно описана, например, в книге А.П.Чекмарева и В.Б.Калужского «Гнутые профили проката», М., «Металлургия», 1974, с.104-110.

Известен способ профилирования равнополочных швеллеров с разными радиусами изгибов по проходам, при котором величину межвалковых зазоров также изменяют по проходам в зависимости от параметров профиля и величины предела прочности полосовой заготовки (см. пат. РФ № 2164186 кл. В21D 7/00, опубл. в БИ № 8, 2001 г.). Однако этот способ не приемлем для производства гнутых неправнополочных швеллеров.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является способ профилирования неравнополочных швеллеров по пат. РФ № 2148452 кл. В21D 5/06, опубл. в БИ № 13, 2000 г.

Этот способ заключается в последовательной по проходам подгибке краевых элементов полосовой заготовки с заданными радиусами изгиба и с изменением частных углов подгибки в направлении профилирования и характеризуется тем, что суммарные углы подгибки по проходам принимают в зависимости от ширин обеих полок профиля и суммарных углов подгибки в предыдущем проходе, причем эти зависимости различны для разных суммарных углов подгибки большой и малой полок.

Недостатком известного способа является возможность его использования только на профилегибочных станах легкого типа (классификацию станов см., например, в справочнике под ред. И.С.Тришевского «Производство и применение гнутых профилей проката», М., «Металлургия», 1975, с.131-132, табл.16. Использование же вышеописанного способа на станах более «тяжелого» типа (например, 2÷8×100÷600) не гарантирует получение профилей с требуемой геометрией из-за возможности повышенного продольного их скручивания, что требует дополнительной правки готовых швеллеров.

Технической задачей заявляемого изобретения является повышение качества неравнополочных швеллерных профилей за счет улучшения их геометрии и снижение производственных затрат.

Для решения этой задачи в способе формовки, заключающемся в последовательной по проходам подгибке краевых элементов полосовой заготовки с заданными радиусами изгиба и с изменением частных углов подгибки в направлении профилирования, в первом и втором проходах угол подгибки α малой полки профиля принимают равным 24°...25° и в предчистовом проходе α=10°, а угол подгибки большой полки в этом проходе увеличивают по сравнению с предыдущим проходом на 8°...9°, при этом радиусы изгиба во всех проходах принимают постоянными и равными двойной толщине профиля.

Вышеприведенные параметры профилирования получены в результате опытов и являются эмпирическими.

Сущность предлагаемого технического решения заключается, во-первых, в оптимизации углов подгибки полосовой заготовки в конкретных проходах в аспекте уменьшения продольного скручивания профилей и, во-вторых, принятии равных радиусов изгиба во всех проходах, что упрощает и удешевляет изготовление инструмента (валков). В результате этого повышается качество неравнополочных швеллерных профилей и снижаются затраты на их производство.

Данный способ реализуется путем использования в конкретных клетях профилегибочного стана формующих валков с соответствующей конфигурацией калибров и с определенными радиусами сопряжения боковых (конических) и горизонтальных элементов верхних валков. При этом для производства качественных неравнополочных швеллерных профилей необходимо всего шесть формующих проходов (против 9...10 обычно используемых), что сокращает расход валков с соответствующим уменьшением затрат.

Опытную проверку заявляемого способа осуществляли на сортовом профилегибочном стане 1÷4×50÷300 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат».

С этой целью при формовке швеллерного профиля 135×85×50×3 мм из стали марки 09Г2С, содержащего малую вертикальную полку шириной 50 мм и большую полку шириной 85 мм, наклоненную под углом 60° к горизонтали, варьировали углы подгибки по проходам и величины радиусов изгиба.

Наилучшие результаты (выход качественных профилей в пределах 99,5...99,8%), а также минимальный расход валков получены при реализации рекомендуемой технологии. Отклонения от заявляемых параметров профилирования ухудшали достигнутые показатели.

Так, уменьшение частных углов подгибки малой полки профиля в первых двух проходах до 12°...15° (частный угол - угол подгибки в данном проходе; он является разницей величин суммарных углов подгибки в данном и предыдущем проходах) увеличило на 2...3 количество формующих клетей. Снижение углов подгибки малой полки (до 7°...9°) и большой (на 1°...3°) в предчистовом проходе приводило к появлению недопустимого продольного скручивания профилей, а увеличение углов соответственно до 11°...13° и на 10°...12° вызывало трещинообразование мест изгиба на отдельных штангах.

Использование различных (по проходам, с уменьшением по ходу профилирования) радиусов изгиба не сказалось на улучшении геометрии профилей, но привело к повышению трудозатрат на 15...20%. Применение одинаковых во всех проходах радиусов изгиба, но более двойной толщины профиля увеличило концевые дефекты профилей («свал» и «развал») и уменьшило их жесткость. При одинаковых же радиусах изгиба, но менее 6 мм отмечены случаи появления трещин.

Контрольное профилирование по технологии, взятой в качестве ближайшего аналога (см. выше), снизило уровень качества швеллеров до 67...72%, а количество необходимых для формовки клетей возросло до 9.

Таким образом, опыты подтвердили приемлемость заявляемого технического решения для достижения поставленной цели и его преимущества перед известным объектом.

По данным технико-экономических исследований, проведенных в ОАО «ММК», использование предлагаемой технологии при производстве гнутых неравнополочных швеллерных профилей на комбинате повысит выход качественного проката не менее чем до 99,5° и снизит производственные затраты в среднем на 17%.

Пример конкретного выполнения

Неравнополочный швеллерный профиль 135×85×50×3 мм из стали 09Г2С, имеющий малую вертикальную полку шириной 50 мм и большую с шириной 85 мм, наклоненную под углом 60° горизонтали, формуется за семь проходов.

Углы подгибки по проходам (α - малая полка, β - большая), град:

α=0°→25°→25°→15°→12°→10°→3°;

β=0°→14°→13°→7°→6°→15°→5°,

т.е. угол подгибки малой полки в предчистовом проходе α=10°, а большой - β=15° (больше, чем в предыдущем проходе, на: 15°-6°=9°).

Радиусы изгиба во всех проходах одинаковы и равны двойной толщине профиля - 6 мм.

Способ формовки неравнополочного швеллерного профиля, включающий последовательную по проходам подгибку краевых элементов полосовой заготовки с заданными радиусами изгиба и с изменением частных углов подгибки в направлении профилирования, отличающийся тем, что в первом и втором проходах угол подгибки α малой полки профиля принимают равным 24-25°, в предчистовом проходе α=10°, а угол подгибки большой полки в предчистовом проходе увеличивают по сравнению с предыдущим проходом на 8-9°, при этом радиусы изгиба во всех проходах принимают постоянными и равными двойной толщине профиля.