Способ прокатки двутавровых профилей

(51 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ К АВТО МУ СВ ЕЛЬСТВУ к производству профилей мало- руднодеформивенно холодной пользовано для ках или сочетав роликовых воие произ- тенсифиолодной х сталей оперечнорофиля к водите кации прокат тонкос го сече ширин е тонко ого сече вки при аврового мации в ди исвер стенны ния; н лод офи иве ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(56) Барков Л.А. и др. Прокатка малопластичных металлов с многосторонним обжатием.М Металлургия, 1988, с. 149.(54) СПОСОБ ПРОКАТКИ ДВУТАВРОВЫХПРОФИЛЕЙ(57) Использование: холодная прокатка вуниверсальном калибре тонкостенных проИзобретение относитсядвутавровыхтонкостенныхго поперечного сечения из труемых сталей, преимущестпрокаткой, и может быть исволочения в роликовых волонии прокатки с волочениемлоках. ль изобретения - повышенльности прокатки путем инуширения полок при хке из труднодеформируемтенных профилей малого иния с отношением высоты ие полок 1,3 - 2.фиг.1 показаны двутаврове профили малого попереча фи г.2 - схема к ал иб рой прокатке чернового двутя; на фиг,3 - схема дефосальном калибре вид спере филей малого поперечного сечения из труднодеформируемых сталей. Сущность изобретения: прямоугольную заготовку обжимают плашмя в универсальном калибре горизонтальными валками в направлении, параллельном стороне меньшей, чем ширина фланцев готового профиля, при соотношении относительных обжатий горизонтальными и вертикальными валками 0,5 - 1,2 и отношении разности длин очагов деформации вертикальными и горизонтальными валками к длине очага горизонтальными валками, равном 0,2 - 0,45. Повышается производительность прокатки 3 а счет интенсификации уширения полок, 6 ил 1 табл. ху; на фиг,4 - то же, вид сбоку; на фиг.5 - экспериментальная зависимость относительного уширения полок при фиксированных значениях относительно обжатия с заготовки вертикальными валками от относительного обжатия заготовки горизонтальными валками; на фиг,6 - то же, но при + фиксированных значениях относительного 4 обжатия заготовки горизонтальными валка- Ы ми от относительного обжатия заготовки Я вертикальными валками.Последовательность и режимы операций при холодной прокатке тонкостенных профилей малого поперечного сечения (фиг.1) с отношением высоты профиля к ширине полок 1,3-2 следующие.Исходную заготовку 1 известного вида, например, круг, прокатывают в холодном состоянии в прямоугольную полосу 2 высотой Ь меньше ширины полок В готового двутаврового профиля и шириной Ь большей высоты Н готового двутаврового профиля, Отношение ширины Ьо прямоугольной полосы к ее высоте Ь составляет 2,5 - 6 фиг.2).Перед прокаткой прямоугольной заготовки в черновом универсальном калибре вводную валковую арматуру(на черт. не показано) известного типа, например, скольжения, настраивают в вертикальной плоскости, параллельной плоскости осей рабочих валков известным образом, например, путем вертикального перемещения проводкового бруса регулировочными болтами.Поперечное сечение направляющего канала вводной валковой арматуры аналогично сечению прямоугольной полосы 2, причем высота канала больше высоты Ь полосы 2 на величину ее непрямолинейности, а ширина качала - существенно больше ширины Ь, Точную настройку вводной валковой арматуры по ширине не производят.Выводную валковую арматуру (на черт, не показано) настраивают известным образом, например, путем перемещения по горизонтали и вертикали в плоскости параллельной осям рабочих валков, а так же перемещения по оси прокатки.После настройки вал ковой арматуры на чертеже не показано) с помощью последней прямоугольную полосу 2 в положении плашмя, что соответствует устойчивому равновесию полосы, задают и прокатывают в черновом универсальном калибре 3 с одновременной разрезкой ее на участке шейки горизонтальными 4 и формированием полок. вертикальными 5 валками, оси которых расположены в одной плоскости - плоскости выхода металла из валков. Горизонтальные 4 валки - фасонные, а бочка вертикальных валков - гладкая цилиндрическая (фиг. 2).Формирование тонкостенного двутаврового профиля 6 малого поперечного сечения осуществляют прокаткой в черновом универсальном калибре 3 из прямоугольной полосы высотой 1 меньшей ширины полок В готового двутаврового тонкостенного профиля малого поперечного сечения с общей длиной очага деформации или что тоже проекции длины очага деформации 1 на вертикальных 5 валках на горизонтальную плоскость по сравнению с проекцией очага деформации 1 г на горизонтальных 4 валках на ту же плоскость (фиг.3,4), Формирование профиля происходит в сложном очаге деформации, включающем двухвалковый очаг деформации, длина проекции которого на горизонтальную плоскость равна 1-г, и четырехвалковый с длиной очага деформации на горизонтальную плоскость равной 1 г, 5 10 Двухвалковый очаг деформации образован вертикальными валками 5 с цилиндрической гладкой бочкой, а четырехвалковый - вертикальными 5 с горизонтальными 4 валками.Первоначально с помощью вертикальных 5 валков деформируют боковые грани 7 прямоугольной полосы 2,расположенной плашмя в двухвалковом очаге деформациина длине 1 - 1 г, Вследствие жестких недеформируемых участков 8, а именно широких граней прямоугольной полосы 2 существенно увеличивается перемещение металла или что тоже, ширины полок, вдоль гладкой бочки вертикальных валков, деформирующих как саму полку, так и высоту двутаврового профиля. Следовательно, на длине 1 в - 1 г имеет место простой симметричный случай про катки на гладкой бочке, а прямоугольнаяполоса 2 своими боковыми узкими гранями 7 контактирует с вертикальными валками 5 по плоскости, частично компенсируя такие дефекты заготовки, как выпучивание, "коси на" боковых граней и т.д. Симметричностьобжатий боковых узких граней 7 обеспечивает строгое центрирование полосы 2 по оси калибра и равномерное уширение на бочке вертикальных валков 5.30 При дальнейшем заполнении очага деформации металлом горизонтальные валки 4 обжимают широкие грани 8 прямоугольной полосы 2,расположенной плашмя в направлении, параллельном стороне меньшей 35 ширины фланцев и образование двутаврового профиля 6, в частности чернового, происходит в универсальном очаге деформации вплоть до плоскости выхода металла из валков, В условиях двустороннего сжатия ме талл в зависимости от отношения высотыпрофиля к ширине полок, отношения площадей стенки и полок и относительных обжатий этих элементов возможны различные схемы течения металла, определить кото рые качественно и количественно в настоящее время теоретически не представляется возможным,Экспериментальным путем установленофиг. 5,6), что при холодной прокатке дву тавровых тонкостенных профилей малогопоперечного сечения с отношением высоты профиля к ширине полок 1,3 - 2 из труднодеформируемых сталей интенсивное уширение полок профиля в двухвалковой части 55 очага деформации и стабилизация уширения в универсальном очаге деформации обеспечивается при относительном обжатии боковых узких кромок в интервале 10 - 28/, и соотношении относительных обжатий заготовки вертикальными и горизонтальными валками, равном 0,5 - 1,2, приэтом отношение площади стенки к площади полок лежит в интервале 0,25 - 0,54.Изменение относительного обжатия боковых кромок прямоугольной заготовки более эффективно влияет на относительное уширение полос фиг, 6), чем изменение относительного обжатия стенки фиг. 5),Оптимальное значение относительного обжатия боковых узких кромок прямоугольной заготовки и связанной с ней интенсивностью уширения полок зависит не только от угла захвата полосы валками, но и от устойчивости прямоугольной полосы в двухвалковой части очага деформации длиной 1 - 1 г. Устойчивость прямоугольной полосы определяет при всех равных условиях точность ширины полок, погрешность их положения относительно стенки и т.д.Экспериментально определена устойчивость прямоугольной полосы в универсальном калибре при различных соотношениях относительного обжатия заготовки вертикальными и горизонтальными валками, при различном отношении ширины заготовки к ее толщине и отношении высоты профиля к ширине его полок (см, таблицу). Устойчивость заготовки - прямоугольной полосы оценивалась посредством измерения ширины обеих полок, их смещения (несимметричность) относительно стенки и диагоналей четырехугольника, описанного около двутаврового профиля. Кроме того, на недокатах измерялась проекция длины очага деформации на горизонтальных и вертикальных валках, взаимное расположение линий контакта полосы с валками и угловое положение линий контакта полосы с валками к оси прокатки,Во всех случаях при прокатке в универсальном калибре с нулевым обжатием стенки горизонтальными валками прямоугольная заготовка толщиной 0,5 мм теряла устойчивость и отклонения размеров ширины полок и их смещения относительно стенки монотонно увеличивалась пропорционально увеличению обжатия узких граней прямоугольной заготовки вертикальными валками. При нулевом обжатии узких граней прямоугольной заготовки вертикальными валками колебания размеров ширины полок также как и при отсутствии обжатия стенки достаточно велики из-за плохого центрирования прямоугольной заготовки по оси калибра.Отклонения размеров ширины полок значительны также и при одновременном обжатии стенки и полок соответственно горизонтальными и вертикальными валками, когда длина очага деформации на вертикальных валках 18 меньше длины очага де 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 формации на горизонтальных валках 1. При этом отклонения размеров ширины полок и их смещения относительно стенки уменьшаются пропорционально уменьшению разности длин очагов деформации вертикальными и горизонтальными валками,При превышении длины очага деформации вертикальными валками над длиной очага деформации горизонтальными валками отклонения размеров ширины полок и их несимметричности относительно стенки продолжают уменьшаться вплоть до получения отклонений соответствующих полю допуска на готовый профиль, Этим отклонениям, как установлено экспериментально, соответствует отношение разности длин очага деформации вертикальными и горизонтальными валками к длине очага деформации горизонтальными валками в пределах 0,2 - 0,45, Дальнейшее увеличение длины очага вертикальными валками нерационально, т,е. из-за потери устойчивости прямоугольной заготовки в двухвалковой части очага деформации длиной 1 -г отклонения ширины полок и их несимметричность относительно стенки увеличиваются пропорционально увеличению разности длин очага деформации 18 - 1 г вертикальными и горизонтальными валками, а значительные отклонения размеров ширины полок и их несимметричности превышающие поле допуска на соответствующие размеры практически не устраняются при дальнейшей прокатке в контрольных и универсальных калибрах из-за низкой жесткости полок тонкостенных профилей малого поперечного сечения.Положительный эффект, достигаемый использованием изобретения по сравнению с известным решением, состоит в существенном увеличении уширения полок, Кроме того, одновременно с интенсификацией уширения полок, уменьшаются отклонения размеров ширины полок и их несимметричности относительно стенки, Интенсификация уширения полок достигается за счет деформации профиля при соотношении относительных обжатий заготовки вертикальными и горизонтальными валками равном 0,5 - 1,2 и отношении разности длин очагов деформации вертикальными и горизонтальными валками к длине очага деформации горизонтальными валками в пределах 0,2 - 0,45,Повышение относительного уширения до 20 - 25 по сравнению с 6-14 при известных способах позволяет получать тонкостенные профили малого поперечногосечения из труднодеформируемых сталей за меньшее число переходов,Одновременно, за счет существенно лучшей устойчивости прямоугольной заготовки в черновом универсальном калибре повышается точность размеров полок по ширине и отклонение положения полок относительно стенки, что позволяет уменьшить число последующих переходов. В конечном счете уменьшение числа черновых и последующих переходов обеспечивает повышение производительности.Кроме того, существенно лучшая устойчивость прямоугольной заготовки в черновом универсальном калибре упрощает конструкцию и устраняет необходимость в точной настройке вводной валковой арматуры за счет исключения влияния погрешностей установки оси направляющего канала в горизонтальной плоскости на центрирование полосы по оси калибра.Предлагаемый способ прокатки использован для получения промышленных партий тонкостенных профилей малого поперечного двутаврового сечения (фиг.1) пяти маркопрофилеразмеров, Холодная прокатка осуществлена на стане с четырехвалковым калибром по схеме калибровки на фиг.2. Скорость прокатки составляла 0,5-0,8 м/с. Охлаждение - эмульсол 32 ГОСТ 1975-75. Три двутавровых профиля из нержавеющей стали по ГОСТ 5632 - 72 имели ширину полок 1,4-0,05 мм, толщину стенки 0,5 - 0,2 мм, радиусы скруглений 0,05 - 0,15 мм и высоту профиля 2-2,8 мм, Два двутавровых профиля из пружинной стали по ГОСТ 14959 - 79 имели толщину стенки 0,5-0,1 мм. Ширина полок одного профиля составляла 2,5-8,3 ь мм при высоте 4,2-о,1 мм, а второго профиля 3-332 мм и 5,2-0,1 мм соответственно. При холодной прокатке по известной схеме число переходов в фасонных калибрах составило 6 - 8. При холодной прокатке по предлагаемому способу общее число переходов было в зависимости от профиля 4-5,в том числе, в фасонных калибрах 3 - 4. Производительность увеличилась на 12.Предложенный способ не исчерпывает 5 ся областью холодной прокатки двутавровых профилей и может быть применен дляполучения профилей с другим поперечнымсечением, например, рельсов, швеллеров ит.д. не только посредством прокатки, но и10 волочением в роликовых волоках или комбинацией этих способов.В дальнейшем изобретение использовано при организации производства тонкостенных профилей двутаврового15 поперечного сечения площадью 1,9; 2 и 2,4мм из нержавеющей стали по ГОСТ 5632 -72 и 5 и 6,6 мм из пружинных сталей погГОСТ 14959 - 79.Формула изобретения20 Способ прокатки двутавровых профилей, включающий деформацию заготовки вчерновом универсальном калибре с одновременной ее разрезкой на участке стенкигоризонтальными валками и формирова 25 нием полок вертикальными валками, о т л и ч ающийся тем,что,сцельюповышения производительности прокаткипутем интенсификации уширения полок прихолоднои прокатке из труднодеформируе 30 мых сталей тонкостенных профилей малогопоперечного сечения с отношением высотыпрофиля к ширине полок 1,3 - 2, в черновомуниверсальном калибре обжатие прямоугольной заготовки горизонтальными валка 35 ми осуществляют в направлении,параллельном узкой стороне заготовки, которая меньше ширины полок готового профиля, при соотношении относительныхобжатий заготовки вертикальными и гори 40 зонтальными валками, равном 0,5 - 1,2, и отношении разности длин очагов деформациивертикальными и горизонтальными валкамик длине очага деформации горизонтальными валками в пределах 0,2 - 0,45,451764722 О,ФФиг,Х 0,7Фцг. ЕСоставитель В. ПаноТехред М,Моргентал едактор Л, Народна Корректор С, Лисин изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 3330 Тираж 341 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5