ДЕФОРМИРУЮЩАЯ КЛЕТЬ

Полезная модель относится к обработке металлов давлением и может быть использована в прокатных и волочильных цехах металлургических заводов.
Известна деформирующая клеть с деформирующими элементами, выполненными в виде валков, образующих калибр и предназначенных для создания осесимметричных условий течения металла в очаге деформации при прокатке металлических профилей (см. И.Д. Костогрызов, И.А. Филатова. Клети для обработки металлов давлением в многовалковых калибрах. Свердловск, УПИ, 1980, с. 27, рис. 2.9).
Недостатком является то, что данная клеть не обеспечивает создание достаточного уровня сдвиговых деформаций и равномерности их распределения по сечению профиля, что приводит к ухудшению геометрии за счет изгиба и искривления профиля, а также исключает получение мелкозернистой структуры металла в деформируемой заготовке, и, следовательно, снижает прочностные свойства изготавливаемого профиля.
Наиболее близким аналогом является деформирующая клеть, содержащая станину с установленными в ней двумя подвижными валками и неподвижным деформирующим элементом, образующими калибр (см. патент РФ №2160643, В21В 13/00).
Недостатком известной клети является низкая точность геометрии получаемых металлических профилей, так как рабочие валки создают существенно неравномерное распределение скоростей течения металла в плоскости выхода из калибра, что приводит к изгибу и искривлению профилей, а также приводит к формированию разнозернистой структуры металла, что снижает прочностные свойства изготавливаемого профиля.
Техническая проблема, решаемая полезной моделью, заключается в обеспечении высокой точности геометрии изготавливаемых металлических профилей при одновременном повышении их прочностных свойств.
Технический результат, обеспечивающий решение проблемы, заключается в создании высоких сдвиговых деформаций в очаге и более равномерного распределения скоростей течения металла на выходе из калибра.
Поставленная техническая проблема решается тем, что в известной деформирующей клети, содержащей станину, в которой установлены два подвижных валка и неподвижный деформирующий элемент, образующий с подвижными валками калибр, согласно изменению, один подвижный валок выполнен приводным, а другой - холостым, при этом радиус приводного валка выбран из условия
1
2
R=(1,1÷2,0)R,
1
3
R=(2,0÷4,0)R,
1
где R - радиус приводного валка, мм;
2
R- радиус холостого валка, мм;
3
R- радиус неподвижного деформирующего элемента, мм.
Заявляемая конструкция клети позволяет создать систему фрикционных сил за счет наличия только одной кинематической зоны отставания на контакте с приводным валком, одной кинематической зоны опережения на контакте с неподвижным деформирующим элементом, а также двух зон (отставания и опережения) на контакте с холостым валком. Это способствует тому, что в процессе прокатки в деформируемой заготовке создаются высокие сдвиговые деформации за счет перераспределения вытяжек металла внутри очага деформации и одновременно обеспечивается прямолинейное движение прокатываемого профиля без его изгиба и искривления за счет более равномерного распределения скоростей течения металла в плоскости выхода из калибра.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где схематично изображен общий вид заявляемой клети в разрезе.
Деформирующая клеть включает в себя станину 1, внутри которой установлены подушки 2, фиксируемые от перемещения гайками 3. В подушках 2 на осях 4 установлены подвижный приводной валок 5 и подвижный холостой валок 6, которые вместе с неподвижным деформирующим элементом 7 образуют калибр (на чертеже условно выделен двойной штриховкой).
1
2
3
При этом радиус (R) приводного валка 5 равен 1,1÷2,0 радиуса (R) холостого валка 6 и 2,0÷4,0 радиуса (R) неподвижного деформирующего элемента 7.
Такие геометрические размеры приводного валка 5 в сравнении с размерами холостого валка 6 и неподвижного деформирующего элемента 7 обеспечивают получение высокой точности геометрии изготавливаемых металлических профилей при одновременном повышении их прочностных свойств.
1
2
3
Выбирать радиус (R) приводного валка 5 больше радиуса (R) холостого валка 6 более чем в 2,0 раза и радиуса (R) неподвижного деформирующего элемента 7 больше чем в 4,0 раза нецелесообразно, так как в этом случае в процессе прокатки распределение скоростей течения металла в плоскости выхода из калибра становится существенно неравномерным, в результате чего происходит изгиб и искривление профиля, а это приводит к снижению точности геометрии изготавливаемого профиля.
1
2
3
Выбирать радиус (R) приводного валка 5 меньше чем в 1,1 раза радиуса (R) холостого валка 6 и радиуса (R) неподвижного деформирующего элемента 7, соответственно, меньше чем в 2,0 раза также нецелесообразно, так как на контакте с приводным валком 5 возникает буксование профиля, и процесс прокатки становится невозможным.
Работает устройство следующим образом.
1
2
3
Деформируемую заготовку пропускают через калибр с приложением переднего натяжения. Заявляемые соотношения между радиусом (R) приводного валка 5 и радиусами (R) и (R), соответственно, холостого валка 6 и неподвижного деформирующего элемента 7 позволяют создать оптимальные кинематические зоны в очаге деформации. При прокатке в клети на контакте металла с приводным валком 5 образуется зона отставания, где скорость течения металла меньше окружной скорости этого валка, т.е. контактные силы трения действуют по направлению прокатки. Одновременно с этим на контакте с неподвижным деформирующим элементом 7 образуется зона опережения, где контактные силы трения действуют против направления прокатки. А на контакте с холостым валком 6 в процессе прокатки одновременно образуются две зоны - отставания и опережения, где контактные силы трения действуют в двух направлениях. Созданная таким образом система разнонаправленных фрикционных сил обеспечивает создание в процессе прокатки высоких сдвиговых деформаций в очаге и более равномерное распределение скоростей течения металла в плоскости выхода его из калибра.
Таким образом, заявляемая клеть позволяет обеспечить высокую точность геометрии изготавливаемого профиля за счет его прямолинейного движения на выходе из калибра, и одновременно с этим повысить прочностные свойства профиля за счет получения мелкозернистой структуры металла.
На основании вышеизложенного, можно сделать вывод, что заявляемая деформирующая клеть работоспособна и устраняет недостатки, имеющие место в прототипе, что подтверждается примером ее выполнения и может быть использована в прокатном и волочильном производстве, а, следовательно, заявляемая клеть соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».