Способ прокатки несимметричных двутавровых профилей

(54) (57) СПОС РИЧНИХ ДВУТАВ ющий получени ключа- готовОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ГОСУДАРСГВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕИ АВТОРСКОМУ СВИД ИЗОБРЕ(56) 1. Патент Японии Р 474кл. 12 с 211,2, 1972.2. Патент СШкл. 72-224, 1969 либрах и едчистовых алибрах с ирующие тальны, и ,валками, и конт- ающийышения зации про- произвоых калибрах оническими агая менееброны больлков. ки в разрезных фасонных ка ее формовку" в черновых, пр и чистовых универсальных к приводными валками, деформ образующие которых горйзон неприводными вертикальными с отгибкой фланцев до 90 ролем их ширины, о т л и ч с я тем, что, с целью пов качества профилей, бтабили цесса прокатки и повышения дительности, в универсальн стенку заготовки Формуют к приводными валками, распол деформируемый фланец сост щегодиаметра приводных ва.г, АИзобретение относится к обработкеметаллов давлением и предназначенодляиспольэованйяв производстведвутавровых профилей с различнойдлиной и толщиной фланцев.В настоящее время такие профилиизготавливают сваркой из листа. Попытки их .получать на прокатных станах, оборудованных четырехвалковымикалибрами, не дали положительныхрезультатов, Различие в площадяхпоперечного сечения фланцев, вызывает продольный изгиб профиля, а неу равновешивание усилий вертикальныхвалков нарушает установку горизонтальных и влечет за собой отклонениеот требуемых размеров. Однако значительные преимущества этих профилейпередобычными вызывают необходимость искать технические решения сцелью организации массового их производства на прокатных станах.Известен способ прокатки двутавровых проФилей с разЛичной толщинойфланцев, заключающийся в том,что " в"разрезных ФасонныХ калибрах изслитка получают заготовку двутаврового сечения с отношением толщинфланцев как и на готовом профиле. Вчерновых универсальных калибрах -.с, толстые фланцы интенсивно охлаждают,а вытяжку тонких Фланцев предусмат-.ривают равной или несколько большей вытяжки толстых фланцев, стем, чтобы Впредчистовых и чистовом калибрах умень.шитЬ вытяжку тонких Фланцев. В предчистовых и чистовом универсальныхкалибрах охлаждение толстых фланцев"не предусматривают. Фланцы профиляформуют равными диаметрами вертикальных валков И .К недостаткам аналога следуетотнести интенсивное снижение температуры толстого Фланца, в процессеФормовки имеющее огромное значениедля уменьшения искривления профиляв процессе его охлаждения на холодильнике. Для самого процесса формовки снижение температуры нежелательно, так как сужается диапазон вытяжки за счет уменьшения ресурсапластичности металла.Чтобы исключить пластический изгиб профиля в процессе формовки," вытяжка Фланца меньшей толщины должна быть интенсивнее фланца большейтолщины. Для вертикальных валковразного диаметра это условие трудновыполнимо. уменьшение температуры толстого фланца за счет интенсивного охлажцения, а также уменьшение деформационного режима формовки тонкого Фланца нарушает равновесие горизонтальных валков, от которых зависит точность изготовления профиля требуемых размеров. Известен способ прокатки несиммет- ричных двутавровых профилей, включающий получение сймметричной заготовки в разрезных фасонных калибрах и ее формовку в черновых, предчистовых и чистовых универсальных с приводными валками, деформирующие образующие которых горизонтальны, и неприводными вертикальными валками, с отгибкой фланцев до 90 и контролем их ширины 2 .Наряду с преимуществами, способ имеет ряд существенных недостатков,Во-первых, деформационный режим Формовки фланцев, построенный на равенстве длин очагов деформации вертикальных валков, не устраняет полностью пластический изгиб профиля, особенно в тех"случаях, когда требуется увеличение. этого режима на вертикальном валке больщего диаметра.Во-вторых, деформационный режим формовки флайцев, построенный на равенстве длин очагов деформации вертикальных валков также не способствует полному уравновешиванию вертикальных валков в горизонтальной плоскости, особенно в тех случаях-, когда профиль имеет различную ширину Фланцев, что приводит к нестабильности процесса прокатки.Указанные недостатки обусловленытем, что основное внимание уделяется повышению прямолинейности профилей эа счет использования при формовкефланцев неодинакового диаметра верти 35 кальных валков. Целью изобретения является повышение качества несимметричных двутавровых профилей, стабилиэапия процесса прокатки и повышение произвоЦель достигается тем, что по спо-,собу прокатки несимметричных двутавровых профилей, включающему получение симметричной заготовки в раэрезных фасонных калибрах и ее формовку в чернбвых, предчистовых ичистовых универсальных калибрах сприводными валками, деформирующиеобразующие которых горионтальны, и 50 неприводными вертикальни валкамис отгибкой Фланцев до 90 и контро.лем их ширины, в универсальных калиб 1 рах стенку заготовки формуют коническими приводными вАлкамираспо-Р 55 лагая менее деформируемый Фланец состороны большего диаметра приводныхвалков. Отношение вытяжек Фланцеви угол наклона осей приводных валков, обеспечивающих равенство скоростей формовки связаны между собойследующим выражением:10 п 18где Эдц - максимально допустимыйдиаметр вертикальноговалка в клети,45 р 102 - скорости вертикальныхвалков со стороны менееи более деформируемыхфланцев, развиваемыепосредством фрикциойнойпередачиот приводныхвалков.Анализ выражения (3) показывает,что произведение ,р, и, всегда(ц И 1больше единицы, следовательно выбордиаметров вертикальных валков зависит только от степени несимметричности прокатываемых профилей. ных проходах универ для осуществления Формовки стенки ожно йроизводить Фор- конической поверхнстью приводных готовки с равнымй валков необходимо произвести расточв предчистовыхку приводных валков в соответствии с личные вытяжки флак- выбранным углом наклона оси горизонтального валка, который должен не 1 гдето, р - вытяжка менее и болеедеформируемых фланцев соот-.ветственно;степень несимметричностиготового профиля, определяемая из соотношения площадей сечения фланцев,длина образующей коническогоприводного валка,максимально допустимыйрадиус приводных валковклетифугол наклона оси приводного,валка к оси формовки стенки,Особенность формовки стенки заготовки коническими валками от случаяее формовки цилиндрическими валкамисостоит в том, что при равных по ши-рине деформационных режимах стенках, нарушается постоянство скоростногорежима ее формовки, Иными словами,часть стенки и прилегающий к нейфланец со стороны большего диаметраприводных валков в процессе формовкибудут иметь скорость выше, чем частьстенки и прилегающий,к Ней фланец состороны меньшего диаметра приводных 25валков, В результате разности скоростей формовки профиля по ширине впродольном направлении будут вознивать продольные усилия, вызывающиеизгиб профиля, Чтобы уравновесить эти 30усилиянеобходимо, чтобы скоростнойрежим формовки профиля сочетался свытяжкой фланцев и был обратным ей,т.е. предусматривать более интенсивное обжатие фланца вертикальным35валком со стороны меньшего диаметраприводного валка и наоборот, В случаеиспользования заготовки, симметричнойв отношении толщины фланцев, интенсификация обжатия фланца вертикальным 40валком со стороны меньшего диаметра;приводного валка будет способствовать получению профиля с различнойтолщиной фланцев. Следовательно,регулируя степень несимметричностискоростного режима формовки по ширине, можно пдлучить цвутавровые про-,фили с различными геометрическимиразмерами фланцев.Различие вытяжек фланцев и обратного им скоростного режима формовкипрофиля по ширине должно уменьшатьсяк чистовому калибру. Данное условиеобусловлено тем, что в целом способраспространяется на производство55двутавровых профилей с различнойстепенью несимметричности фланцев,Если степень несимметричности фланцев относительно невысока, в черно- .вых и промежуточсальных .клетей ммовку фланцев завытяжками и лишьосуществлять разцев,Если различие фланцев достаточно велико, прокатку их с различными вытяжками необходимо начинать уже с черновых проходов.Конические поверхности приводных валков и равно им несимметричность скоростного режима формовки достигается наклоном осей приводных валков к оси стенки заготовки. В конкрЕтных условиях, угол наклона осей приводных валков определяется максимально допустимым углом наклона шпиндельныхсоединений, через которые осуществляется их привод. Для крупносортных и рельсобалочных станов максимально допустимый угол наклона каждого шпиндЕльного соединения обычно достигает 8-10 , что вполне достаточнойдля реализации предлагаемого способаПри известном угле наклона оси ,приводного валка к оси формовки стенки заготовки определение минимального радиуса приводного валка не представляет трудности. Аналогичные результаты можно получить при использовании выражения(2)Особую трудностьпредставляет собой выбор диаметров вертикальных валков, формующих фланцы, так как наряду с обеспечением требуемого скоростного режима формовки профиля необходимо обеспечить условия равновесия этих валков.Для этих целей была предложена Формула видаИсходные данные для расчетаследующие:Толщина толстогофланца, ммТолщина тонкогофланца, ммВысота профиля, мм 10 8 30460 65 превышать максимально допустимый - угол"наклона шпиндельного соединения,Все остальные приемы способа нетребуют для реализации специальныхсредств, но осуществляются в условияхнесимметричности скоростного режймаФормовки профиля по ширине.На фиг. 1, 2 и 3 изображены наиболеепредставйтельные несимметричныедвутавровые профили ф на фиг. 4 - схема, расположения несимметричнбго профиля в симйетричйбй затотовке, поясняющая определение степени несимметричности Фланцев профиля, и-этапы Получе-.:ния несимметричного профиля, нафйг. 5 схема калибра с расйоложением в нем 15формуемой заготовки." Поописанному способу в процессепрокатки несимметричных двутавровыхпрофилей целесообразно (см. Фиг. 1,2 и 3) определить степень несимйетричности Фланцев профилей. По сте пенинесимметричности фланцев профиляпроизводят выбор исходного сечения симметричной: заготовки; как"зтопоказано на Фиг. 4, в соответствии сконечными-сечениями фланцев Р и Р"и определяют угол наклона осей при-водных валков к оси формовкистенки.При известных диаметрах коническихповерхностей приводными валков определяют несймметричность скоростногорежима формовки профиля по шйрййе,а по зависимости (1) обратный емудеформационный режим формовки Фланцев для каждого прохода в четырех-,"валковом калибре (см. Фиг. 4, проходы 1, 2, 3 и 4). При -известнйхрежимах формовки Фланцев заготовки,степени несимметричности Формуемогбпрофиля; диаметров коническйх"поверх.ностей приводных валков; из выражения (3) определяют диаметры верти-кальных валков, Заготовку в универсальном калибре располагают согласно фиг. 5.Заявляемый способ может бить реализован с помощью универсальногокалибра, у кбторогб горизонтальныеВалки наклонены под утлом (, к осиформовки стенки и образуют коническуюповерхность с изменением радИУсаФормовки от 1,д до 0в пределах50длины образующей конуса..В качестве примера пРаведен сравйительный расчет калибровки балкиР 30, реализуемой по способу-прото-"тйпу и по предлагаемому способу для. Коэффициент несимметрии профиля 1,25Максимальный допустимый диаметр приводных валков, ммМаксимальный допустимый диаметр вертикального валка, мм 600угол наклона осиприводного валка коси формовкистенки,определенный иэформулы (1), 3Внутренние и внешние грани фланцевпрофиля параллельны.Расчет нб известному способу.В соответствии с равенством длин очагов деформации со стороны вертикальных валков толщина Фланца заготбвки, соответствующая фланцу большей толщины готового профиля определится1011 1 мми-((1 - 0,15 900 а толщина фланца заготовки, соответствующая меньшей толщийе Фланца готбвбго Яюфйля, составит8имм(1 - 0,15) Радиус вертикального валка, состороны фланца меньшей то 3 ийМйыравен1,11"- 600-- -. -- : 5001 р 4 При заданном режйме обжатий удлинение (вытяжка) фланцев равно15871 11е к1430 1344(М= -= 1,2.1144,Прй этом распределение скоростного режима Формовки по ширине стенки симметрично и составляетЧ =. 4,71 м/с,в то время как деформационный режим Формовки Фланцевнесимметрйчен и составляетРн- 1,085. Данные режимы формовки Рспрофиля приводят к,появлению изгибающего момента в Продольном направлении,возйикаюЯего на выходе профиля иэ очага деформации вследствие раз-.ности вытяжек полок. Следовательно, равенство длйн очагов деформации понаружным граням полок исключает Существующие конструкции шпиндельмомент изгиба профиля на входе в . ных соединений на прокатных станахочаг деформации, однако на исключает допускают йх развал в пределах 20она выходе. Таким образом применение чтопо крайней мере соответствуетсимметричной заготовки не позволяет прокатке по заявляемому способу сстабильно вести процесс. 5 углом на оси приводного валка к осиИз полученных данных следует, Формовки стенки м =10что по известному способу получение В этом случае несимметричностьнесимметричного двутаврового профиля скоростного режима по ширине профиляР 30 должно осуществляться из несим- позволяет производить стабильную прометричной заготовки на универсальных О катку двутавровых профилей со сте клетях, оборудованных во всех лИниях пенью несимметричности фланцев,вертикальными валками неравного диа- равной 5, т.е. при одинаковой ширинеметра.Фланцев толщина одного из них превышает толщину другого в 5 раэ.Получение же несимметричной ваго Как показали данные расчетов, втовки связано с трудностями ее про результате:использования заявляемогокатки в обжимных клетях дуо, так как . способа можно организовать на сущест-.снова приходится иметь дело с несим- вуйщйх станах промышленное проиэметричным режимом разрезки заготовки водство несимметричных двутавровыхи ее Формовки. 2 О профилей, отвечающих всем требоваРасчет по предлагаемому способУ. ниям по качеству этого вида продукДля сопоставления удлинение" ции,(вытяжку) Фланца большей толщины в Согласно расчетам изобретение по.чистовом калибре примем равной р, = сравнению с известными способами1,11 как и по перзому способу. Сог- обеспечит повышение качества профилейласно (2) определим удлинение Фланца эа счет того, что несимметричность25меньшей толщины скоростного режима Формовки по шири 286не профиля уравновешивается обратными1,111,25 (1 -0,0524)= : ему по знаку вытяжками фланцев, при 450 . .чем деформация Фланца вертикальнымЗО. валком со стороны меньшего радиусаприводного валка настолько ийтенсиВиа, что позволяет для получения неСогласно (1) минимальный диаметр симметричных двутавровых профилейприводного валка составит ,-испольэовать симметричную заготовку.1,74 . 35 Так, увеличение вытяжки по фланцуЗ,а -- - в -0,8450 = 435 мм"меньшей толщины 1,2 по известному1,11 . .способу до 1,34 по предлагаемомуспособу, способствует увеличениюМинимальный диаметр вертикального . толщины фланца заготовки до 10,9 мм, .валка со стороны фланца меньшей тол О что на 0,3 мм меньше толщины Фланцашины определяем иэ выражения (3) . заготовки; из которого Формуют фланец870 . . большей толщины. А так как указанная600 " 1,01 = 585 мм : разность в толщйнах Фланцев заготовки находйтся в пределах допусков на45 настройку калибров можно считать,В соответствии с Формулой изобре-. что данный профиль можно получатьтения степень несимметричнбсти ско-" за один проход в универсальном калибростного режима формовки в пределах-:ре а впредшествующих этому проходуширины профиля составляет . калибрах заготовку нужно формовать(.макс) с равными вйтяжками фланцев.1,04, что вполне доста О. Кроме того изобретение обеспечиФ мин )вает уравновешивание,вертикальныхточно, чтобы исключить момент изги- - валков в горизонтальной плоскости, неба, возникающего от разности вытяжки .требует. установки сложных по конств результате несимметричного дефор- . рукцйи и эксплуатации проводок длямационного режима формовки фланцев, 55 предотвращения продольного .изгиба .составляющего в данном случаепрофиля не требует установки систем1 он . для охлаждения Фланцев, в полной мереРсиспользует ресурс пластичности металла в диапазоне режимов Формовки.Подписиого комитета СССРий и открытийауюская наб. д. 4/5