ПРОФИЛЕГИБОЧНЫЙ СТАН
PROFILE-IRON BENDING MILL

Изобретение относится к оборудованию для обработки металлов давлением и может быть использовано при производстве сортовых холодногнутых профилей на специализированных многоклетевых станах.
Такие станы содержат обычно двухвалковые формующие клети с калиброванными валками, из которых верхний валок, как правило, - большего диаметра. Профилегибочные станы для производства сортовых профилей достаточно подробно описаны, например, в книге под ред. И.С.Тришевского «Производство гнутых профилей (оборудование и технология)», М., «Металлургия», 1982, с.71-78 и 83-97. Качество гнутых профилей во многом зависит от износостойкости формующих валков стана.
Известен профилегибочный стан, у которого с целью снижения расхода валков и повышения качества профилей верхние валки всех клетей, кроме первой, выполнены с цилиндрическим пояском на вершине формующего закругления, симметричным относительно вертикальной осевой линии калибра (см. а.с. СССР №1690892, кл. B21D 5/06, опубл. в БИ №42, 1991 г.). Однако этот стан пригоден только для профилирования уголков.
Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является профилегибочный стан по пат. РФ №2113928, кл. B21D 5/06, опубл. в БИ №18, 1998 г.
Этот стан содержит последовательно установленные клети дуо с размещенными в них подушками и калиброванными валками, причем нижняя подушка предпоследней клети выполнена с возможностью перемещения в направлении профилирования на величину 4…6 межвалковых зазоров и между вертикальными гранями нижней подушки и стойками станин клети установлены упругие элементы с заданным суммарным усилием их сжатия, что устраняет «свал» вертикальных элементов профиля. Конструкция известного стана не позволяет повысить износостойкость его валков.
Технической задачей настоящего изобретения является повышение качества гнутых профилей и уменьшение износа валков стана при прохождении через них полос толщиной больше допускаемой.
Для решения этой задачи предлагаемый стан содержит двухвалковые клети с валками разных диаметров, из которых больший - у верхнего валка, установленными в подушках-опорах, и верхние валки всех клетей, за исключением двух последних, выполнены с возможностью горизонтального смещения по ходу движения формуемой полосы на величину 0,045…0,048 от диаметра нижнего валка, при этом вертикальные грани подушек смещаемых верхних валков на выходной стороне клети упираются в пружины сжатия, установленные в стойках клетей, а усилие сжатия пружины в каждой клети со смещаемым валком равно 0,035…0,045 от величины максимально допустимого давления металла при профилировании в данной клети.
Приведенные зависимости для величин смещения валков и усилий сжатия пружин получены опытным путем и являются эмпирическими.
Сущность заявляемого технического решения заключается в увеличении межвалкового зазора при прохождении через валки утолщенного (сверх допустимых значений) участка профилируемой полосы, например ее передних и задних концов, которые при рулонной прокатке заготовки толще средних по длине ее участков.
Действительно, смещение верхнего валка по ходу прокатки (смещение нижнего валка потребовало бы большего усилия из-за наложения на него веса верхнего валка, подушки которого лежат на нижних подушках) увеличивает межвалковый зазор и предотвращает «раскатку» металла и износ валка. Однако величина смещения должна быть минимальной, так как увеличение межвалкового зазора приводит к возрастанию радиусов изгиба против допускаемых величин. Именно поэтому в двух последних клетях стана (предчистовой и чистовой) смещение валков не производится, что позволяет получить на конечном профиле требуемые радиусы изгиба.
Величина усилия сжатия пружины между подушкой верхнего смещаемого валка и стойкой станины также не может быть произвольной: это усилие не должно быть больше того горизонтального усилия, которое возникает при упругой деформации стальной полосовой заготовки минимальных размеров из стали минимальной прочности в сортаменте стана. Обе вышеназванные величины наиболее целесообразно установить экспериментально.
Привязка величины смещения валков к диаметру d нижних валков сделана потому, что величину d стараются сохранять постоянной, так как она определяет уровень формовки стана. Величина максимально допустимого давления металла при профилировании является паспортным параметром, т.е. остается также постоянной, что удобно при выборе пружин.
На чертеже схематично показана клеть профилегибочного стана, у которой верхний валок выполнен с возможным смещением (стрелкой показаны направления движения формуемой полосы и смещения валка).
Верхний 1 и нижний 2 валки установлены в подушках-опорах 3 и 4, при этом верхняя подушка 3 опирается на нижнюю 4 через регулировочные болты 5, а перемещение верхней подушки по вертикали осуществляется с помощью этих болтов и нажимного винта 6, установленного в траверсе 7 станины. В правой стойке 8 клети выполнено отверстие 9, в котором размещена пружина сжатия 10, один конец которой упирается в вертикальную грань 11 верхней подушки 3.
При прохождении через клеть утолщенного участка формуемой полосы происходит смещение верхнего валка 1 по ходу движения полосы на величину Δ=(0,045…0,048)d с упором подушки 3 в стойку 8 клети. После прохождения утолщенного участка полосы подушка этого валка под действием пружины 10 возвращается в исходное положение.
Опытную проверку заявляемого технического решения осуществляли на профилегибочном стане 2÷8×100÷600 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат».
с
С этой целью при формовке различных профилей толщиной 2…8 мм опробовались два варианта исполнения стана: с возможностью смещения верхних валков в части клетей и без такого смещения. При этом в первом варианте опробовались пружины с различной величиной усилия Р их сжатия при разных величинах перемещения Δ верхнего валка. Результаты опытов оценивались по величине износа валков и качеству гнутых профилей.
с
Наилучшие результаты (максимальная износостойкость валков при выходе качественных профилей в пределах 99,3…99,8%) получены с использованием настоящего изобретения. Отклонения от рекомендуемых величин Δ и Р ухудшили достигнутые показатели.
с
max
с
max
Так, при Δ<0,045 d возрастал износ валков, а при Δ>0,048 d часть профилей отсортировывалась из-за невыполнения на них радиусов изгиба (они были больше предельно допустимых величин). При Р<0,035 P (максимально допустимой величины давления металла на валки для стана «2÷8») наблюдалось смещение верхних валков при прохождении через клети полосовой заготовки с толщиной в пределах плюсового допуска, что ускоряло износ пружин. При Р>0,045 Р возрастал износ валков из-за отсутствия необходимого смещения верхних валков, а также наблюдалась «раскатка» отдельных участков полос с ухудшением качества поверхности профилей.
с
Выполнение всех клетей стана с возможностью смещения верхних валков (при рекомендуемых величинах Δ и Р) снизило выход качественных профилей, так как в предчистовой и чистовой клетях стана не было возможности уменьшения радиусов изгиба до требуемых величин.
Был также опробован вариант стана, взятый в качестве ближайшего аналога (см. выше).
Износ валков при этом возрос, а выход качественных профилей не превысил 88,2%. Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущество перед известным объектом.
Технико-экономический анализ показал, что внедрение настоящего изобретения на профилегибочных станах, аналогичных стану «2÷8» ОАО «ММК», снизит расход валков ориентировочно на 10% и повысит выход качественных профилей не менее чем на 1%.
Пример конкретного выполнения
Все клети (кроме двух последних) профилегибочного стана 2÷8×100÷600 выполнены согласно схеме, приведенной на чертеже.
max
Величины d=280 мм и P=30 тс;
величина
с
max
усилие сжатия пружин Р=0,04·P=0,04·30000=1200 кгс.