Способ прокатки профилей

(19) (11) НИЕ ИЗОБРЕТЕН С)П еталлургически В,Н.Поляков,льниктво СССР00, 1986.ПРОФИЛЕЙкатка профилей сой жидкости. СущГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОбРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(57) Использование: происпользованием магнитн Изобретение относится к прокатному производству и может быть. использовано при прокатке профилей периодического сечения.Для получения профилей необходимой конфигурации, в том числе и периодического течения, используют различные способы ограничения поперечного течения деформируемого материала заготовкй, Наиболее простым способом ограничения поперечного течения материала является использование боковых граней закрытых калибров, Прокатка профилей с ограничением уширения в закрытых калибрах позволяет уменьшить величину изменения ширины профиля, однако при продольной периодической прокатке на участках профиля с интенсивными местными обжэтиями возникает переполнение калибра, приводящее к ускоренному износу его боковых граней, что приводит к снижению точности выполнения прокатного профиля, так как способствует образованию дефектов на поверхности проката, а также повышает расхор материала.Кроме того, производство периодических 1)5 В 21 Н 8/00, Р 16 Л 15/4 ность изобретения: прокатку заготовки осуществляют в калибре прокатных валков с ограничением поперечного сечения материала, Поперечное сечение заготовки ограничивают непрерывной подачей в примыкающие к очагу деформации зоны магнитной жидкости, на котбрую переменным магнитным полемот электромагнита. Магнитную жидкость деформируют вместе с заготовкой, выводят иэ зоны магнитного поля и возвращают для повторного исполь-зования, 3 ил,профилей в закрытых калибрах ограничивает технологические возможности получения новых профилей, поскольку прокатка периодических профилей в закрытых калибрах с отношением, площади максимального сечения профиля к площади минимальногосечения более двух практически неосуществима.Известны способы прокатки профилей с ограничением различной конфигурации в виде тел вращения (ролики, диски) или линеек, устанавливаемых в"зоне свободной деформации, которые ограничивают поперечное течение материала в очаге деформации, Предлагаемые способы прокатки профилей с исйольэованием ограничительных элементов различных типов позволяют уменьшить поперечное течение материала.Однако их наиболее существенным недостатком является повышенный износ контактирующих поверхностей ограничительных элементов в процессе постоянного контакта с материалом и валками. Износ ограничительных элементов приводит к искажению геометрических размеров профиля, что снижает ко10 20 25 конфигурации 30 35 40 45 50 55 эффициент использования, ухудшает качество поверхности проката,Известен также способ прокатки профилей с использованием устройства для продольной периодической прокатки полос,содержащего валки, образующие калибр переменной высоты и размещенные вдоль оси прокатки ограничительные элементы в виде двух призматических планок с канавками,Недостатком указанного способа является то, что при больших обжэтиях на отдельных участках периодического профиля образуются заусеницы между калибром и призматическими планками, что повышает расход материала и снижает точность изготовления проката. Трение прокатываемого металла о поверхность призматических планок вызывает их ускоренный износ, Кроме того, невозможность регулирования степени ограничения поперечного течения металла непосредственно в процессе прокатки ограничивает технические возможности получения новых профилей необходимой Известно также применение в качестве уплотнителей между подвижными одна относительно другой поверхностями магнитных жидкостей, вязкость которых изменяется под действием изменяющего магнитного поля, когда магнитные жидкости находятся в зазорах между движущейся деталью(например, валом) и корпусом и при изменении их плотности под действием магнитного поля используют в качестве уплотнителей в различных устройствах.Наиболее близким к изобретению является способ прокатки. профилей, включающих деформацию материала в закрытом калибре, образованном двумя горизонтальными валками и плоскими боковыми элементами, прижатыми к торцам горизонтальных валков внешним усилием в горизонтальном направлении, величину которого изменяют пропорционально величине одного из энергосиловых параметров прокатки.В некоторЧй степени рассматриваемый способ устраняет отдельные недостатки аналогов и позволяет получить профиль с заданной шириной по длине периода.Недостатком прототипа является то, что в процессе прокатки плоские боковые элементы в результате трения о торцовые поверхности горизонтальных валков изнашиваются. Кроме того, трение прокатываемого материала о поверхность боковых элементов вызывает их износ, образование поверхностных дефектов и изменение геометрических размеров профиля, что приводит к снижению точности прокатываемогопрофиля, а также к снижению коэффициента иСпользования металла,Цель изобретения - повышение коэффициента использования металла и качества изделий за счет увеличения их точности,Поставленная цель достигается тем, чтов способе прокатки профилей ограничениепоперечного течения материала заготовки вочаге деформации осуществляют непре"рывной подачей в примыкающие к очагудеформации зоны магнитной жидкости, находящейся в магнитном поле переменнойиндукции.На фиг.1 представлена схема устройства для реализации предлагаемого способапрокатки; на фиг,2 - вид А на фиг.1; на фиг.З -вид Б нафиг.1.Предлагаемый способ прокатки можетбыть реализован при помощи устройства(фиг.1-3), где прокатываемый материал 1 деформируется в калибре прокатных валков 2,.3 с ограничением поперечного течения материала в очаге деформации магнитнойжидкостью 4, которая непрерывно подаетсяпо трубам 5 в зоны б (фиг.2, 3), примыкающие к очагу деформации, и находится в магнитном поле переменной индукции,создаваемого электромагнитом 7. Магнитная жидкость 4 (фиг.1-43), изменившая своеагрегатное состояние, деформируется одновременно с прокатываемым материалом, ограничивая его течение в поперечномнаправлении, и, .перемещаясь вдоль осипрокатки, выводится из зоны воздействиямагнитного поля электромагнитов 7 и,постепенно возвращаясь в исходное аг-.регатное состояние, отводится от очага деформации по трубам 8. В дальнейшеммагнитная жидкость насосом (не показан)перекачивается в трубы 5 для повторногоиспользования. В процессе прокатки магнитная жидкость находится под воздействи- .ем магнитного поля, которое возникает припрохождении электрического тока через катушку 9 электромагнита 7,В процессе деформации материала заготовки в калибрах прокатных валков возникает реакция деформируемого материала,распределяемая по периметру калибра (азакрытом калибре) или по периметру калибра и участку свободного течения материалав зазор между валиками (в открытом калибре). В рассматриваемом случае ограничениепоперечного течения материала осуществляется магнитной жидкостью, которая находится. в зазоре валков и сопротивлениекоторой деформируемому металлу должнобыть не менее усилия, воздействующего нанееР " Рср х Е (1)где Рср - среднее контактное давление материала заготовки на магнитную жидкость;Е - площадь контакта материала заготовки с магнитной жидкостью. 5Среднее контактное давление материала заготовки зависит от естествейнойжесткости материала и напряженного со. стояния, в котором находится деформируемый материал, т.е. 10Рср=ох по; (2)где юг - предел текучести деформируемогоматериала;по - коэффициент напряженного состояния.15Таким образом, из выражений 1) и (2)оказываемое воздействием на магнитнуюжидкость со стороны прокатываемого материала, когда магнитная жидкость находитсяв зонах, примыкающих к очагу деформации,равноР =ох пох Е, Р)Уравновешивающее усилие со сторонымагнитной жидкости пропорционально величине индукции магнитного поля воздействующего на нее0= Кфх В .х Е, (4)где Кф - коэффициент, учитывающий особенности характера течения материала призаданных граничных условиях;30Е - площадь контакта магнитной жидкости с прокатываемым материалом,Величина индукции магнитного поля,которое воздействует на магнитную жидкость, определяется по известной зависи 3мостиВ=Нх,иох,и, (5)где Н - напряженность магнитного поля;,и - относительная магнитная проницаемость магнитной жидкости, которая подается к очагу деформации.Подставляя выражение (5) в формулу(4), получаем4О = Кф х Нг х,ио г х рг х Е (6)Из выражений (3) и (6) определяем необходимую напряженность магнитного полядля обеспечения равновесия на контактемежду магнитной жидкостью и материалом 5заготовки и ограничения поперечного течения материала, т.е,6,371,25= 11 ЗБОО АIМ . 43,141010 Необходимое количество ампервитковравно1136000,0670,4 3,14Подбор катушки для электромагнитаосуществлен конструктивно.Таким образом, в рассматриваемом слу чае прокатки периодического профиля попредлагаемому способу прокатки профилеймагнитная жидкость находится под воздей- .ствием магнитного поля и обеспечивает ограничение поперечного течения материала 5 заготовки при максимальном обжатии,Использование предлагаемого способапрокатки профилей позволяет осуществитьограничение поперечного течения материала заготовки, исключая затекание материа ла заготовки в зазоры между валками;уменьшить образование поверхностных дефектов проката, что обеспечивает повышениекоэффициента использования материала,повышение качества изделий за счет повышения точности изготовления проката,Экономическая эффективность предлагаемого способа прокатки профилей достигается за счет снижения расхода материалав заусеницы, а также за счет повышениядолговечности валков.,и Кф 55 Для соединения необходимой напряженности магнитного поля определим необходимое количество ампервитков по формуле 04Н 1где 1 т - длина магнитных силовых линий.Длина магнитных силовых линий соответствует длине очага деформации.Примером предлагаемого способа прокатки профилей является прокатка на стане с кэтающим диаметром валков 300 мм со скоростью 5 м/с заготовки высотой 35 мм и шириной 40 мм с максимальным обжатием до 15 мм. Заготовка из материала малоуглеродистой стали (например, Ст 3) нагрета до 1000 ОС, Зазор между валками по буртам равен 5 мм, Для определения необходимого числа ампервитков при выборе катушки электромагнита определяем предел текучести деформированного материала, который рассчитывается по известным методикам и соотношениям ст," 6,37 кгlмм, Коэффициент напряженного состояния определяем также по известной методике и = 1,25. Коэффициент учитывающий особенности характера течения материала Кф = 2,5.Напряженность магнитного поля, обеспечивающая ограничение поперечного течения материала в рассматриваемом случае, равнаФормула изобретения Способ прокатки профилей, преимущественно периодического сечения, включающий деформацию заготовки в калибре прокатных валков с ограничением поперечного течения материала заготовки в очаге деформации, о т л и ча ю щи й с я тем, что,с целью повышения коэффициента использования металла и качества изделий за счет увеличения их точности, ограничение поперечного течения материала заготовки 5 осуществляют непрерывной подачей впримыкающие к очагу деформации зоны магнитной жидкости, находящейся в магнитном поле переменной индукции.1750826 Вид 4 Составитель Л.КондратенкоРедактор М,Келемеш Техред М,Моргентал Корректор А.Козориз изводственно-издательский комбинат Патент", г, Ужгород, ул.Гагарин каз 2646, Тираж ВНИИПИ Государственного ко 113035, МоПодписноеета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССРа, Ж, Раушская наб., 4/5