Система прямополочных калибров для прокатки рельсов

(61) Дояолннтельное к авт, свнд-ву(22) Заявлено 10,1 179 (2 ) 2849411/22-02 с присоединением заявки М)М. КВ 21 дарстееиай комитет СССР в делам изобрете и еткуытий ллетеиь яе 37 53) УДК 621.771 ,2073(088.8) исания 071081 та ояублнко В.П. Приходько, Е.Н. Изотов Н.ф, Грицук и Н,ф. Левченк Е. Купа 72) Авторы изобретения1 аинский ордена Трудового исследовательский инстит ного Знатаплое и научно 71) Заявитель 54) СИСТЕМА ПРЯИОПОЛОЧНЦХ КАЛИБРОВ Д ПРОКАТКИ РЕЖСОВ Изобрете гической и использова водстве.(23) Приоритет Опубликовано 07.108 е относится к металлурмышленности и может быть в сортопрокатном произ" Температурно-деформационные усло- и вия прокатки являются основными факторами, определяющими степень совер" шенства структуры рельсовой стали при дальнейшей ее термической обработке. При этом необходимые деформа" тв ционные условия обработки металла по элементам профиля от исходной заготовки до его конечного сечения достигаются за счет конструктивного исполнения калибров и их взаимосвязи в системе. В связи с этим конст" рукция калибров в системе, как инструмент, обеспечивающий требования нормативных документов, предьявляемых к точности прокатки, предопределяет напряженно-деформированное состояние и физико-механическиесвойства прокатного металла. Известны системы калибров дляпрокатки профиля рельса, содержащиеобжимные ребровые калибры тавровойформы, черновые, предчистовой ичистовой каттибры рельсовой формы,которые имеют диагональное 1.1 1 илипрямополочное расположение в валках 1 2.Недостатком данных систем калибров является то, что конструктивноеих исполнение не обеспечивает требуемых деформационных условий обработкиголовки рельса, находящейся в болеежестком эксплуатационном состоянии,чем подошва, в то время как подошварельса деформируется в равной.илибольшей степени, чем головка рельса.В связи с этим конструкция калибровэтих систем не вполне отвечает требованиям, предъявляемым к качествупрокатного металла, что снижает егосвойства и эксплуатационные характеристики даже в термически обработанном состоянии,3 869869При этом система с диагональнымрасположением рельсовых калибровспособствует появлению значительныхосевых усилий в валках, что требуетдополнительных, не связанных с конструктивным исполнением калибров,мероприятий по устранению относительного смещения валков. Крометого, использование систем калибровс,ярко выраженным исполнением кон вструктивных особенностей обжимныхкалибров (ребровые калибры тавровойфорин), предназначенных только дляпрокатки профиля рельсов, не позволяет их применить для прокатки других профилей. Это приводит к увеличению парка валков, времени навальцетокарную обработку и перевалку валков и, как следствие,росту затрат на изготовление проката и к снижению производительностистана,Известна система прямополочныхкалибров для прокатки рельсов сузкой подошвой, в которой калибры 2 зобразованы закрытыми ручьями, агребни со стороны каждого валкасимметричны относительно горизонтальной оси калибра и асимметричны относительно его вертикальной оси, собразующими гребней, выполненнымипо прямой. При этом нейтральнаялиния калибра совпадает с горизонтальной осью, а сами калибры " обжимные, черновые, предчистовой ичистовой - имеют балочную формуи выполнены с возрастанием шириныгребня к предчистовому калибру3 .Недостатком данной системы калибров является невозможность ее использования при прокатке железнодорожных рельсов, имеющих высокие итонкие фланцы подошвы вследствие ихутяжки. Это исключает возможностьизготовления профиля современныхжелезнородиых рельсов, имеющих широкую подошву в рассмотренной системе калибров. Эта система может бытьиспользована при прокатке остряковыхрельсов, у которых при большой толщине подошвы ее ширина равна ширинеголовки. Для достижения поставленной цели в системе прямополоцных калибров для прокатки рельсов, содержащей обжимные калибры, гребни которых симметричны относительно горизонтали, черновые калибры, в которых образущие гребней обоих валков выполнены по участкам прямых и с шириной гребней, возрастающей к предчистовому калибру, причем, черновые, предчистовой и чистовой калибры образованы закрытыми ручьями, гребни обжимных калибров выполнены симметричными вертикальным осям калибров, в черновых калибрах максимальная глубина врезов нижнего валка, расположенных по обе стороны от гребня, ограничена одной горизонталью, при этом участки, формующие шейку профиля, выполнены с наклоном к указанным врезам, формующим головку и подошву профиля, а в предчистовом калибре образующие гребней обоих валков очерчены по дугам концентрицных окружностей.В первом черновом калибре его участки, расположенные по обе стороны гребней, могут быть выполнены равновеликими.Выполнение гребней обжимных калибров симметричными обоим их осям благоприятствует последующему выравниванию температурно-деформационных условий обработки по элементам рельса и снижению тем самым остаточных деформационных и температурных напряжений. Это способствует также равномерному износу калибра по его участкам и повышения устойчивости Наиболее близкой по технической сущности к описываемой является система прямополочных калибров для про- зф катки рельсов, содержащая обжимные калибры, гребни которых симметричны относительно горизонтали, черновые 4калибры, в которых образующие гребней обоих валков выполнены по участкам прямых и с шириной гребней, возрастающей к предчистовому калибру, причем, черновые, предцистовой и чистовой калибры Образованы закрытыми ручьями 1 ч .Наряду с рассмотренными выше недостатками, известнум систему калибров отличает низкая стабильность процесса, которая не обеспечивает выполнение заданных геометрических размеров рельса. Указанные недостатки послужили причиной того, цто эта система прямополочных калибров в настоящее время не применяется.Цель изобретения - улучшение качества проката и повышение эффективности процесса.5 8698696раската при деформировании и транс-,и чистовой 10 калибры. В обжимныхпортировкеКроме того, это открывает пути унификации обжимной группыкалибров в случае изготовления настане балок, профилей подкладок иТеДаКонструктивное исполнение обжимных калибров во взаимосвязи с черновыми, в которых максимальная глубина врезов, расположенных по обе 1 Остороны гребней, ограничена однойгоризонталью, позволяет увеличитьдеформацию головки рельса и, какследствие, получить мелкозернистуюоднородную структуру металла и по эвысить эксплуатационные характеристики рельсов. Это также исключаетвозникновение осевых смещений валков, упрощает и конструктивное исполнение самих калибров и их расположение в монтажнЬЙ схеме повышает стабильность процесса. При этомвыполнение участков, формующих шей"ку, с наклоном к врезам, деформирующим головку рельсов, упрощает:и вал зкоеую арматуру. Благоприятные условия стабильности процесса, выполнениягеометрических размеров фланцев подошвы рельса обеспечиваются эа счетконструкции первого чернового калибра, у которого площади участков,расположенные по обе стороны гребня,равны. Конструкция этого калибра всистеме предопределяет последующийхарактер течения металла во фланцахподошвы рельса с учетом его утяжкии требуемых размеров подошвы рельсав чистовом калибре.,Переход к форме готового рельса обеспечивается за счет конструкции предчистового калибра, у которого образующие гребней обоих валков ,выполнены по дугам концентрических кружностей, а центр масс площадей участков калибра, расположенных по обе стороны гребня, лежит на одной горизонтали. Конструкция этого калибра также исключает, по сравнению с известным диагональным расположени" ем калибров, осевое смещение валков, повышая устойчивость процесса.На фиг. 1-9 изображена система прямополочных калибров для прокатки рельсов и сечение раската в калибрах.ИСистема прямополочных калибров предназначена для получения из эаго" товки 1 рельсов и содержит обжимные 2-4, черновые 5-8, предчистовой 9 калибрах 2-4 гребни 11 выполнены симметричными осям калибров, а самиобжимные калибры образованы либотрадиционно открытыми ручьями 12,либо могут быть образованы закрытымиручьями в зависимости от технологических особенностей процесса и оборудования. Черновые 5-8, предчистовой9 и чистовой 1 О калибры образованызакрытыми ручьями 13 с диагональнымрасположением разъемов 14 валков,которые чередуются в соседних калибрах, что предпочтительнее. Приэтом разъемы 14 могут также бытьрасположены со стороны одного валка.В черновых калибрах 5-8 максимальнаяглубина врезов 15 и 16, расположенных по обе стороны от гребня 11, ограничена одной горизонталью. Образуюаещие 17 гребней 11 черновых калибров5"8 выполнены по прямым и с ширинойгребней 11, возрастающей к предчисто"вому калибру, а также с наклоном кврезам 15, формующим головку рельса.В первом черновом калибре 5 площадиучастков, расположенные по обе стороны гребней 11, равновелики. В предчистовом калибре 9 образующие 17гребней 11 обоих валков выполнены подугам концентрических. окружностей, ацентры масс площадей участков головки и подошвы, расположенных по обестороны гребней 11, лежат на однойгоризонтали (т.е. площади эти равны). Прокатка в системе калибров осуще- ствляется задачей нагретой заготовки 1 в обжимной калибр 2, гребень ко" торого выполнен симметричным осям калибра. В калибре 2 происходит начальный этап разрезки заготовки, который продолжается в калибре 3 и завершается в обжимном калибре 4. В черновом калибре 5 за счет равенства площадей участков формовки головки и подошвы достигается форми" рование необходимой величины флан" цев подошвы рельса. При этом .вследствие расположения максимальной глубины врезов участков 15 и 16 на одной горизонтали раскат приобрета" ет устойчивое положение, а также исключается возможность его скручивания вокруг продольной оси. Учитывая, что эти конструктивные особенности присущи и черновым калибрам 6-8 процесс прокатки протекавт устойчиво. Сочетание конструктивного исполнения9869 формула изобретения 7 86 обжимных калибров 2-ч и черновых калибров 5-8 обеспечивает повышение суммарной степени деформации головки рельса. 8 предчистовом калибре 9 образующими 17 гребней, выполненными по дугам концентричных окружностей, достигается изгиб шейки рельса с одновременным ее обжатием, а также деформирование головки и подошвы рельса. В чистовом калибре 10 шейка рельса приобретает плоскую форму, а головка и шейка заданные требованиями геометрические размерыКак показали данные проверки путем расчета режима формоизменения при прокатке рельса Р 75 иэ заготовки 220 х 220 мм, применительно к стану 800 завода "Азовсталь", система калибров должна включать: три обжимных калибра, четыре черновых калиб" ра, а также предчистовой и чистовой калибры. Сравнение с действующей на стане системой калибров показывает, что описываемая система и известная имеют одинаковое количество калибров. При этом описываемая система прямоугольных калибров для прокатки рельсов, по сравнению с их прокаткой аналогичного профиля с использованием известных систем калибровки, позволяет повысить обрабатываемость головки рельса и стабильность процесса, т,е. его эффективность. Кроме того, конструктивное исполнение обжимной группы калибров открывает дальнейшие пути повышения эффективности процесса прокатки не только при прокатке рельсов, но и в целом на стане. 1. Система прямополочных калибровдля прокатки рельсов, содержащая обжимные калибры, гребни которыхсимметричны относительно горизонтали,черновые калибры, в которых образующие гребней обоих валков выполненыпо участкам, прямых и с шириной гребней, возрастающей к предчистовомукалибру, причем, черновые, предчистовой и чистовой калибры образованызакрытыми ручьями, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью улучшения качества проката и повышенияэффективности процесса, гребни обжимных калибров выполнены симметричными вертикальным осям калибров, в 15 черновых калибрах максимальная глубина вреэов нижнего валка, расположенных по обе стороны от гребня, ограничена одной горизонталью, при этомучастки, Формующие шейку профиля, щ выполнены с наклоном к указанным врезам, формующим головку и подошвупрофиля, а в предчистовом калибреобразуоцие гребней обоих валков очерчерны по дугам концентрических окруж ностей.2, Система калибров по п,1, о тличающаяся тем., что впервом черновом калибре его участки,расположенные по обе стороны гребней, щ выполнены равновеликими. Источники информации,принятые во внимание при экспертизеСкороходов Н.Е. и др. Калибровка сложных профилей. М "Металлур"гия", 1979, с. 172, рис. 1 Х.2.2. Там же, с. 173, рис. 1 Х.Ц.3. Росс Е. Бейнон, Калибровкавалков и расположение оборудованияпрокатных станов. М., Металлургиздат, 1960, с. 136, рис. 207.Бахтинов Б.П. и Штернов М,М.Калибровка прокатных валков. М869069 Составитель 6, ЗаранРедактор С,. Титова Техред Д,Бабинец ректор й. Стец дписное роектная ПП "Патент", г. Ужгород,ли каз 663 ВНИИПИ Г по де 113035, М