СПОСОБ ПРОФИЛИРОВАНИЯ ГНУТЫХ ШВЕЛЛЕРОВ
METHOD OF ROLL-FORMED CHANNEL BARS SHAPING

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве гнутых швеллерных профилей.
Такие профили изготавливаются на специализированных станах путем последовательной подгибки в валках отдельных элементов формуемой полосовой заготовки. Технология изготовления гнутых швеллеров (в частности, калибровки валков) достаточно подробно рассмотрена, например, в книге под ред. И.С.Тришевского. Производство гнутых профилей (оборудование и технология), «Металлургия», 1982, с.244-248.
в
Известен способ профилирования равнополочных швеллеров путем последовательной подгибки элементов полосовой заготовки с разными радиусами изгиба по проходам, в котором величину межвалкового зазора устанавливают в зависимости от высоты и толщины швеллера, а также от величины предела прочности (σ) заготовки (см. пат. РФ №2164186, кл. В21D 7/00, опубл. БИ №8, 2001 г.).
в
Недостатком способа является возможность трещинообразования в местах изгиба профиля, в особенности на участках полосовой заготовки с повышенными толщиной и σ (например, на передних концах рулонных полос).
Наиболее близким аналогом к заявляемому способу является технология профилирования гнутых швеллеров, описанная в книге И.С.Тришевского и др. «Калибровка валков для производства гнутых профилей проката», Киев, «Технiка», 1980, с.48-55 и рис.13.
Этот способ (технология) включает последовательную по проходам подгибку краевых элементов полосовой заготовки до получения конечного угла между стенкой и полками профиля и характеризуется тем, что формообразование швеллера 120×60×6 мм осуществляется в одиннадцати проходах с последовательным уменьшением величины радиусов изгиба от 116 до 8 мм. Недостатком данной технологии является возможность трещинообразования по вышеизложенным причинам (в том числе - при эксплуатации профилей), что снижает их потребительские свойства.
Технической задачей настоящего изобретения является уменьшение трещинообразования при профилировании швеллеров и повышение их потребительских свойств.
Для решения этой задачи в предлагаемом способе профилирования, включающем последовательную по проходам подгибку краевых элементов полосовой заготовки до получения конечного угла между стенкой и полками профиля, в первых двух проходах краевые элементы отгибают вниз на суммарный угол 18…30°, величина которого определяется толщиной заготовки и ее прочностными свойствами, а в третьем проходе полосу выпрямляют, пропуская между валками с гладкими бочками с зазором между ними в пределах 0,98…0,99 от номинальной толщины полосы, и в последующих семи-девяти проходах осуществляют подгибку краевых элементов заготовки вверх до достижения конечного угла на готовом профиле.
Приведенные параметры предлагаемого способа получены опытным путем и являются эмпирическими.
Сущность заявляемого технического решения заключается в применении в процессе профилирования деформации обратного знака, что согласно эффекту Баушингера (см. М.В.Сторожев и Е.А.Попов. Теория обработки металлов давлением, М., «Высшая школа», 1963, с.29) уменьшает значение сопротивления деформированию и благоприятно влияет на микроструктуру стали. Проведенные заявителем во время опытов (см. ниже) металлографические исследования показали, что получаемая микроструктура гарантирует практически отсутствие трещинообразования в местах изгиба.
Заявляемый способ профилирования иллюстрируется схемой на чертеже (римские цифры - номера проходов).
1
2
1
В I проходе краевые элементы 1 заготовки 2 отгибаются вниз на угол α, который меньше суммарного угла α=18°…30°, достигаемого при дальнейшей подгибке вниз элементов 1. В III проходе формуемая полоса пропускается через валки с гладкими бочками, установленными с зазором 0.98…0,99 от номинальной толщины h полосы, в результате чего получается выпрямленная полоса 3. Дальнейшее профилирование осуществляется по известной схеме для формовки швеллера - с последовательным увеличением суммарного угла подгибки от β (в IV проходе) до угла 90° в последнем (XI) проходе между полками 4 и стенкой 5 швеллера.
1
2
1
1
2
2
Величину радиусов изгиба также следует принимать по известной схеме, т.е. с их последовательным уменьшением по ходу профилирования. При этом величина R>R и рекомендуется принять: α=β и α=β. Небольшое обжатие полосы (в пределах 1…2%) в III проходе необходимо для полного устранения первоначального (в I и II проходах) изгиба полосы, что также повышает качество готового профиля.
Опытную проверку заявляемого способа осуществляли на профилегибочных станах ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат».
2
С этой целью при профилировании равнополочных швеллеров различного сортамента из полосовой заготовки толщиной 1…8 мм варьировали величину суммарного угла подгибки α и количество проходов (от 1 до 3) для его достижения, величину межвалкового зазора в III проходе (при выпрямлении полосы), а также количество проходов после этой операции до достижения конечного угла (90°) подгибки полок швеллера. Результаты опытов оценивали по выходу дефекта «трещина», а также по микроструктуре мест изгиба полосы.
Наилучшие результаты (отсутствие трещинообразования и оптимальная, в аспекте величины зерна и его вытянутости) получены при реализации предлагаемого способа профилирования. Отклонения от рекомендуемых параметров ухудшали достигнутые показатели.
2
2
Так, например, при α<18° наблюдалось трещинообразование в 1,5…3,0% случаев, а при α>30 затруднялось выпрямление полосы и ухудшалась микроструктура мест изгиба готовых профилей. При отсутствии обжатия выпрямляемой полосы валками ухудшалось качество поверхности профилей (т.е. «товарный вид»), а при обжатии более 2% в отдельных случаях наблюдались трещины в последующих проходах.
Было также установлено, что использование предлагаемого способа снижает давление металла на валки и момент прокатки в последующих (после выпрямления полосы в проходах), что позволяет увеличить в них углы подгибки и, в конечном итоге, сократить на один-два общее число проходов после третьего.
Профилирование по технологии, взятой в качестве ближайшего аналога (см. выше), показало, что выход дефекта «трещина» (в особенности, на швеллерах толщиной 6…8 мм) достигает 0,3…1,5%. Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущества перед известным объектом.
По данным технико-экономических исследований использование настоящего изобретения при производстве равнополочных гнутых швеллеров повысит выход качественных профилей с улучшенными потребительскими свойствами не менее чем на 3% с соответствующим ростом прибыли от реализации проката.
Пример конкретного выполнения
Швеллер 160×80×6 мм из ст. 09Г2 профилируется по режиму (суммарные углы подгибки):
1
2
1
2
3
α=12°; α=22°; выпрямление полосы с обжатием в 1,5%; β=12°; β=22°; β=35°;
4
5
6
7
8
β=50°; β=68°; β=80°; β=88°; β=90°: общее количество проходов - 11.
Без предварительной «обратной» подгибки швеллер профилируется также за 11 проходов по режиму: 0°→12°→22°→32°→43°→56°→67°→75°→80°→85°→88°→90°.