СПОСОБ ПРОФИЛИРОВАНИЯ РАВНОПОЛОЧНОГО ШВЕЛЛЕРА С ГОФРАМИ
METHOD OF CORRUGATED EQUAL CHANNEL PROFILING

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано для изготовления холодногнутых профилей специального назначения.
Такие профили (например, равнополочные швеллеры) изготавливают путем последовательной подгибки элементов полосовой заготовки (в том числе с различными защитными покрытиями, из которых наибольшее распространение получила оцинкованная сталь) в валках профилегибочного стана. Технология профилирования равнополочных швеллеров достаточно подробно описана в книге под ред. И.С.Тришевского «Производство гнутых профилей (оборудование и технология)», М., Металлургия, 1982, с.243-246.
Для повышения жесткости швеллерных профилей (в особенности, из заготовки малой толщины - до 1,2…1,5 мм) на их полках и стенке нередко выполняют гофры различной конфигурации и размеров: продольные, поперечные, периодически повторяющиеся и др.
Известен способ производства профилей с гофрами жесткости, имеющими закругленные вершины, при котором для повышения качества профилей преимущественно из разнотолщинных заготовок в первых переходах формуют профиль с трапециевидными гофрами, после чего стенку гофра переформовывают свободной гибкой. Однако этот способ неприемлем для формовки швеллерных профилей из заготовки малых толщин (см. а.с. СССР №778862, кл. В21Д 5/06, опубл. 15.11.80).
Наиболее близким аналогом к заявляемому способу является способ производства С-образного гнутого профиля (равнополочного швеллера с отбортовками) по пат. РФ №2118213, кл. В21Д 5/06, опубл. в БИ №24, 1998 г.
Этот способ профилирования заключается в последовательной по проходам подгибке полок швеллера с образованием отбортовок и продольных гофров на полке и стенке профиля и характеризуется тем, что на заготовке из оцинкованной стали толщиной 0,5…1,0 мм при подгибке образуют гофры, причем сохраняется заданное расстояние между центрами окружностей радиусов изгиба и их величина во всех проходах.
Недостатком известной технологии профилирования является недостаточно качественная геометрия профилей, обусловленная выбором величины радиусов изгиба, а также неопределенностью углов подгибки по проходам, что снижает потребительские свойства швеллеров и увеличивает отходы проката в некондицию.
Технической задачей настоящего изобретения является улучшение геометрии швеллеров специального назначения из оцинкованной стали.
Для решения этой задачи в предлагаемом способе профилирования равнополочного швеллера с гофрами из оцинкованной полосовой заготовки толщиной S до 1,2 мм, включающем подгибку отбортовок в первых трех проходах по режиму 45°→70°→90° с радиусами изгиба, равными двойной толщине S полосы, формовку продольных гофров на полках в третьем проходе, подгибку полки с радиусом изгиба R между полками и стенкой, равным S, начиная с четвертого прохода, формовку продольных гофров на стенке в трех последних проходах, окончательную подгибку отбортовок внутрь швеллера под углом 40° к его полкам в четырех последних проходах с углами подгибки в них 20°, 20°, 15° и 5°.
Указанные параметры технологии профилирования получены опытным путем и являются эмпирическими.
Сущность заявляемого технического решения заключается в оптимизации основных параметров профилирования: радиусов изгиба и частных (в отдельных проходах) углов подгибки, а также в последовательности формообразования гофров на элементах профиля. В результате этого улучшается геометрия гофрированных швеллеров и возрастает выход проката повышенного качества.
Схема реализации настоящего способа приведена на чертеже (римские цифры - номера формующих проходов).
1
3
1
2
Подгибку отбортовок 1 на полосовой заготовке толщиной S начинают в I проходе с углом подгибки α=45° и радиусом изгиба R=2S, а завершается подгибка отбортовок в III проходе при α=90°. В IV проходе начинается подгибка полок 2 швеллера (на угол β=25°), на которых в предыдущем (III) проходе были сформированы продольные гофры 3; радиус изгиба между полками 2 и стенкой 4 швеллера R=S.
Формовка гофров 5 на стенке 4 швеллера осуществляется в VIII…Х проходах, а окончательную подгибку отбортовок 1 внутрь швеллера завершают в VII…Х проходах с углами подгибки в этих проходах соответственно 20°, 20°, 15° и 5°, причем окончательная величина угла γ между отбортовками и полками γ=30°.
Готовый швеллер (X проход) имеет ширину В и высоту Н.
Опытную проверку заявляемого способа осуществляли на профилегибочном агрегате 1÷4×50÷300 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат».
С этой целью при профилировании гофрированных швеллеров из оцинкованных полос толщиной S=0,55…1,2 мм (по 3 гофра высотой 2…3 мм на каждой полке и на стенке) варьировали основные параметры предлагаемого способа, а размеры профилей были в пределах: В=40…70 мм и Н=15…30 мм. Результаты опытов оценивали по выходу швеллеров первой категории по ГОСТ 8278.
Наилучшие результаты (выход профилей названной категории в пределах 98,5…99,2%) получены при использовании заявляемой технологии профилирования. Отклонения от предлагаемых ее параметров ухудшали достигнутые показатели.
1
1
Так, например, подгибка отбортовок только в двух проходах снизила выход качественных швеллеров до 87%, а подгибка их за четыре прохода не улучшила качество профилей (их геометрию), но привела к росту общего количества формующих проходов с соответствующим увеличением расхода валков. Уменьшение величины радиусов R в отдельных случаях приводило к трещинообразованию в местах изгиба между отбортовками и полками, а увеличение R не сказалось положительно на уровне качества профилей, но ускорило увеличение формующих радиусов верхних валков, т.е к более ранней их вывалке из стана.
2
2
Формообразование гофров на полках одновременно с их подгибкой (т.е. в IV…V проходах) приводило к искривлению полок, а уменьшение величины радиусов R - не только к этому дефекту, но и к появлению трещин (либо к отслаиванию покрытия) в местах изгиба между полками и стенкой. Увеличение же R вело только к ускорению износа верхних валков (ускорение увеличения формующих их радиусов).
При более раннем формообразовании гофров на стенке профилей (в VI…VII проходах) наблюдалось искривление стенки в вертикальной плоскости (т.е. появление бракованного проката); при формировании этих гофров только в двух последних проходах не достигалась требуемая высота гофров. Ускорение подгибки отбортовок на полках (до γ=40°) за два-три последних прохода вызывало появление на них недопустимой волнистости, а увеличении количества проходов с их подгибкой не улучшало геометрию профилей, но приводило к росту общего числа проходов и расходу валков.
Профилирование швеллеров с использованием известной технологии, взятой в качестве ближайшего аналога (см. выше), дало выход качественного проката не более 89%. Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущество перед известным объектом.
По данным технико-экономических исследований, проведенных в ОАО «ММК», использование предлагаемого способа при производстве гофрированных швеллеров из оцинкованной стали позволит повысить выход качественных профилей не менее чем на 9% с соответствующим ростом прибыли от реализации проката.
Пример конкретного выполнения
Швеллер с гофрированными полками и стенками и с отбортовками на полках имеет вид, показанный на чертеже. Профиль выполнен из оцинкованной стали с S=1 мм.
1
2
3
4
Размеры швеллера: В=60 мм, Н=27 мм, γ=30°, а=5 мм, в=6,5 мм, в=7 мм, в=8 мм, в=6 мм, h=2 мм.
1
2
Подгибку отбортовок начинают с I прохода по режиму: α=45°→70°→90° с R=2S=2 мм. Гофры на полках формуют в III проходе, а гофры на стенке - в трех последних (VIII…X) проходах; величина R=S=1 мм.
Окончательная подгибка отбортовок с γ=40° - в VII…X проходах с углами подгибки в них: 20°, 20°, 15° и 5°.
Выход качественных (I кат. по ГОСТ 8278) профилей составляет 98,8%.