Способ изготовления двутавровых балок

(53) УДК 621.771. 261 04(088 8) юллетень6 пв делам изобретений и еткрмтий. А. Горб,стеров,Украинский ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт металло1) Заявите 4) СПОСОБ ИЗГОТО тному споль- ровых 1 О 15 же способ изгот путем прокатки в тствии с которым ления рямых рямоИзобретение относится к прока производству и предназначается для и зования при изготовлении двутав балок.Известен способ прокатки широкополочных балок, в соответствии с которым прокатку ведут во фланцевых и универсальных калибрах с приводными горизонтальными и холостыми вертикальными валками, при этом обжатие и догибку полок в универсальном чистовом калибре производят горизонтальными валками, а толщину стенки в том же калибре контролируют вертикальными валками 1.Известен также способ прокатки широкополочных балок, в соответствии с которым прокатку заготовки ведут в фасонных осесимметричных калибрах, осуществляют подгибку фланцев, кантовку и окончательную прокатку в универсальной клети 2 .Общим недостатком описанных способов является трудоемкость процесса получения балок из-за прокатки раската в калибрах сложных форм.Известен так ов двутавровых балокп калибрах, в соотвеп АНИЕ. Д. Гавриленко и С, . Афанасьев1НИЯ ДВУТАВРОВЫХ Б 2угольная заготовка получает неравномерное по сечению обжатие в первом разрезном калибре, за счет чего она приобретает вид двутавровой балки. В дальнейшем раскат, вышедший из разрезного калибра, в результате деформации в последующих калибрах (в зависимости от методов калибровки отдельных частей профиля) постепенно приобретает форму и размеры окончательного профиля 3.Однако такой способ все же весьма трудоемок, особенно при прокатке тонкостенных двутавровых балок, так как требует значительного количества проходов, Кроме того, при прокатке в разрезных калибрах условия захвата затруднены, особенно в местах внедрения гребней валков в заготовку,Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ изготовления цирокополочных балок, включающий горячую деформацию в валках прямоугольной заготовки, разрезку в зоне образования фланцев, отгибку фланцев и окончательную прокатку в универсальном калибре 4.К недостаткам этого способа можно отнести то, что процесс изготовления балоксложен из-за использования в операциипрокатки разрезного калибра и промежуточной кантовки, а также многократной поэтапной деформации элементов двутавровойбалки.Цель изобретения - исключение прокат 3ки заготовки в сложных калибрах и кантовкит. е, упрощение процесса изготовления двутавровых балок,Цель достигается тем, что согласно способу, включающему горячую деформациюв валках прямоугольной заготовки, разрезку 10в зоне образования фланцев, отгибку фланцев и окончательную прокатку в универсальном калибре, деформацию заготовкив валках ведут с равномерным обжатиемее средней по ширине части, а разрезкуосуществляют со стороны боковых граней15образовавшихся утолщений на выходе металла из очага деформации с помощью ножей, преимущественно неподвижных.Первоначальное равномерное обжатие,преимущественно, средней части полосы гопозволяет получить полосу с утолщениямипо краям. Эти утолщения являются запасомметалла для будущих фланцев двутавровойбалки.Затем полосу с утолщениями по краямразрезают со стороны боковых граней припрокатке в продольном направлении установленными на выходе металла из очагадеформации ножами. Таким образом, фланцы балки сначала оказываются развернутыми почти параллельно стенке балки. Усилие резания создают за счет продольныхсил подпора, возникающих при прокаткеполосы.С целью получения разнополочных балокразрезку утолщения можно выполнять наразличную глубину в соответствии с полу- ичением необходимой ширины каждой полки.Лезвия ножей устанавливают в концеочага деформации. В зависимости от типадвутавровых балок, - с симметричным илинесимметричным расположением полки,40лезвия ножей располагают в плоскости прокатки или параллельно ей. Глубина разрезкиполосы за один проход определяется необходимым усилием резания, а также его согласованием с развиваемым валками продольным усилием подпора при прокатке мполосы.Общая глубина разрезки утолщениязаготовки должна быть меньше половиныширины полки двутавровой балки на величину, учитывающую дальнейшую деформацию фланцев прокатными валками универсальной клети. В зависимости от необходимой глубины разрезки ее можно осуществлять за один или несколько проходов. Послетого, как полоса со стороны боковых гранейразрезана на необходимую глубину, фланцы уотгибают, Отгибку фланцев осуществляютизвестным инструментом, например дисками.Отгибка фланцев может производиться и после каждого прохода. Способ включает окончательную чистовую обработку балки с помощтю прокатных валков в универсальном калибре.На фиг. 1 изображена общая схема реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - сечение В-В на фиг. 1; на фиг. 5 - сечение Г-Г на фиг. 1; на фиг. 6 - сечение Д-Д на фиг. 1; на фиг. 7 - сечение Е-Е на фиг. 1; Стрелкой показано направление прокатки.По предлагаемому способу в приводные калиброванные валки 1 и 2 задают нагретую заготовку 3 прямоугольного сечения. Обжатие по ширине заготовки распределяют таким образом, чтобы получить после прокатки полосу с утолщениями по краям. Будущую стенку 4 балки формируют средними участками валков путем равномерного обжатия средней части заготовки. Это значит, что на участке заготовки, где формируют стенку балки, обжатие постоянно. Участками валков меньшего диаметра формируют будущие фланцы каждой полки нераздельными и развернутыми в продолжение будущей стенки балки. В результате этого получают заготовку с утолщениями по краям. При прокатке установленным в конце очага деформации режущим инструментом (ножами 5 и 6) со стороны боковых граней заготовку разрезают, т. е. разделяют фланцы. При этом ножом 5 разделяют фланцы 7 и 8, а ножом 6 - фланцы 9 и 10. После разрезки со стороны каждой боковой кромки образуется щель 11.Вышедшая из валков 1 и 2 разрезанная с боковых граней заготовка в дальнейшем деформируется валками 12 и 13 и разрезается на еще большую глубину ножами 14 и 15, причем операция разрезки для узкополочных балок может быть осуществлена и за один проход.После того, как осуществлена разрезка и фланцы разделены, их постепенно отгибают установленными попарно дисками. Сначала фланцы отгибают дисками 16 и 17, затем дисками 18 и 19, и, наконец, дисками 20 и 21.Окончательная чистовая обработка балки осуществляется в универсальном калибре. При этом горизонтальными валками 22 и 23 формируют чистовой размер стенки балки, а вертикальными валками 24 и 25 заканчивают гибку и формируют чистовые размеры полок 26 балки. Процесс прокатки, разрезки полосы, отгибки фланцев и окончательной прокатки в универсальном калибре является непрерывным.В рассмотренном примере выполнения способа лезвия ножей установлены в конце очага деформации в плоскости прокатки. Ножи разрезают полосу со стороны обеих боковых граней на равную глубину, т. е.симметрично 5 1 о 15 го г 5 35 4 О 45 50 55 рассматривается получениедвутавровой балки.Возможны и другие варианты осуществления предлагаемого способа изготовления балок.По этому способу возможно, в частности, получение и асимметричных двутавровых балок. Особенно целесообразно получение так называемых высоких балок, а также балок с параллельными полками.Пример выполнения двутавровой балки Юо 40 (размер по ГОСТ 8239-72) из стали 3.Перед прокаткой полосу нагревают до температуры прокатки. С целью уменьшения расхода энергии при прокатке и улучшения условий разрезки наиболее целесообразно металл нагревать до температуры не ниже 1200 в 12 С.Размер поперечного сечения исходной полосы рассчитывают, исходя из необходимых размеров балки, условий деформации (учет уширения), условий развертки фланцев и окончательной чистовой деформации в универсальной клети. Для прокатки данной балки исходное сечение полосы должно быть 40 Х 530 мм.В первом проходе на участке формирования стенки балки, равном 335 мм, полосу обжимают участками валков большего диаметра равномерно. Обжатие на этом участке составляет 15 мм. Участками валков меньшего диаметра с каждой боковой стороны полосы формируют утолщения шириной по 100 мм. Уширение полосы происходит, главным образом, за счет обжатия средней части полосы и предполагается равным 10 мм. Уширением утолщенных частей полосы по краям пренебрегают, т. е. ширина выходящей полосы с учетом уширения равна 540 мм,Одновременно при прокатке в валках установленным в конце очага деформации режущим инструментом (ножами 5 и 6) полосу разрезают со стороны боковых граней Глубина разрезки в первом проходе с каждой стороны равна 38 мм. После разрезки с каждой боковой кромки образуется щель.Усилие резания преодолевается развиваемым прокатным станом продольным усилием подпора. Расчет показывает, что при толщине кромки ножа, равной 1 мм, с учетом сопротивления деформации и трения поверхности ножей о полосу, общее развиваемое усилие сопротивления составляет 300 кг. По имеющимся опытным данным 5 при прокатке полосы размером .182 Х 246 мм на полосу 145 Х 253 мм, при обжатии 1 Ь = = 37 мм и 1 = 1100 С возникает сжимающее усилие подпора между первой и второй клетью непрерывной группы, достигающее 38 т. При меньшем вфнашем случае обжатии,но большей ширине полосы почти в 3 раза, усилие подпора при соответствующих условиях может достигать этих же величин. Это более чем в 100 раз выше расчетного усилия, развиваемого на ножах.После прокатки в первом проходе полосу направляют во вторую клеть. Режим прокатки и разрезки полосы во втором проходе аналогичен первому. Равномерно обжатый участок полосы после выхода имеет размер 10 Х 350 мм. Обжатие на этом участке 15 мм уширение 100 мм. Ширина выходящей заготовки 550 мм. Во втором проходе ножами 14 и 15 осуществляют дальнейшую разрезку полосы в глубину с каждой боковой стороны на 38 мм. Общая глубина разрезки, таким образом, с каждой боковой стороны составляет 76 мм.Материал ножей должен быть жаропрочным и износостойким и выдерживать температуру нагретого металла. Имеются инструментальные твердые сплавы, которые сохраняют высокую твердость и сопротивление износу при 800 в 10 С 6.Отгибку фланцев осуществляют дисками за три прохода. После разрезки ножами 14 и 15 каждый фланец может быть отогнут телом ножей на 10. Дисками 16 и 17 каждый фланец отгибают на 35, дисками 18 и 19 - на 60, дисками 20 и 21 - на 80. Вертикальными валками универсальной клети каждый фланец отгибают на 90. После отгибки фланцев черновая высота балки составляет 550 - (2 Х 76) =398 мм, а толщина стенки - 10 мм.Окончательную чистовую обработку двутавровой балки осуществляют в валках универсальных клетей. При этом стенку обжимают на 1,7 мм. В результате деформации элементов балки в универсальной клети двутавровая балка Мо 40 имеет основные размеры в соответствии с ГОСТ 8239-77, Ь = 400, Ь = 155 мм, Я = 83 мм.Таким образом, в результате использования полосы прямоугольного сечения (плоской заготовки, которая может быть получена литьем) и совмещения прокатки с продольной разрезкой боковых граней полосы устраняется операция прокатки в разрезном калибре прокатной клети, поэтому отпадает вопрос о необходимости установки этой клети и средств кантовки проката, сокращается общее количество проходов при сохранении необходимой точности изготовления балок; уменьшается расход энергии за счет сокращения количества пропусков и совмещения прокатки и резки.Кроме того, по сравнению с известными предлагаемый способ обладает следующими преимуществами: устраняются глубокие врезы в валках, упрощается калибровка, повышается срок службы валков и уменьшается их парк. За счет формирования в валках полосы с утолщениями по боковым краям и разделения фланцев путем разрезки исключается поэтапная деформация каждого элемента двутавровой балки, что повышает КПД деформации. Так, для прокаткиодного и того же размера балки по известносу способу исходное сечение заготовки должно быть примерно в 3 раза больше, чем по предлагаемому.Ожидаемый экономический эффект от использования предлагаемого изобретения может составить 200 тыс. руб. в год,Формула изобретения1. Способ изготовления двутавровых , балок, включающий горячую деформацию в валках прямоугольной заготовки, разрезку в зоне образования фланцев, отгибку фланцев и окончательную прокатку в универсальном калибре, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса изготовления путем исключения промежуточной кантовки проката и сложных калибров, деформацию заготовки в валках ведут с равномерным обжатием ее средней по ширине части, а разрезку осуществляют со стороны боковых граней образовавшихся утолщений на выходе металла из очага деформации с помощью ножей, преимущественно неподвижных.2. Способ по п. 1, отличающийся тем,что разрезку противоположных боковыхграней производят на различную глубину.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР265048, кл. В 21 В 1/10, 1968.2. Авторское свидетельство СССР371984, кл. В 21 В 1/12, 1970.ЗБахтинов Б. П. и Штернов М. М. Калибровка прокатных валков. М., Металлургия, 1953, с. 529.4. Авторское свидетельство СССР216589, кл. В 21 В 1/08, 1967 (прототип).5. Черные металлы, ФРГ, 1963,18,с. 12.6. Лахтин 1 О. М. Металловедение и термическая обработка металлов, М Метало лур ия, 1979, с. 255 - 256.904813 1 б 2,б гг Юг. 7 Составитель Б. Бейнфест Техред А. Бойкас К Тираж 841 И Государственного комитета делам изобретений и откры осква, Ж - 35, Раушская на Патент, г. Ужгород, ул.тяга Редактор М. КелемешЗаказ 212/14ВНИИПпо113035, Мфилиал ППП орректор В.одпнсноеСССРийд. 4/5роектная, 4