ПРОСТРАНСТВЕННО-ЗАКРЫТЫЙ КАЛИБР КЛЕТИ ПРОДОЛЬНОЙ ПРОКАТКИ

Полезная модель относится к обработке металлов давлением, а именно к прокатному оборудованию и может быть использована при прокатке труб и сортовых профилей, преимущественно с повышенной степенью разового обжатия - до 40÷60%, с коэффициентом вытяжки более двух.
Известна рабочая клеть стана продольной прокатки, в которой закрытый калибр образован двумя валками и линейками, установленными в разъемах между валками (а.с. СССР №835539, В 21 В 17/04, опубл. 07.06.19981).
Недостаток клети состоит в том, что деформируемая гильза скользит по рабочим поверхностям неподвижных линеек, в результате чего линейки быстро изнашиваются, ухудшается качество поверхности труб, затрачивается дополнительная мощность на трение.
Известен роликовый инструмент для обработки металлов давлением, в котором контактные поверхности выполнены в виде сопряженных вогнутых и выпуклых сферических поверхностей, центры которых расположены на оси вращения роликов, а ось вращения каждого из них проходит через центр выпуклой контактной поверхности соседнего ролика, с которым данный ролик сопряжен своей вогнутой поверхностью (а.с. СССР №499913, В 21 С 3/08, опубл. 25.01.1976).
Недостаток устройства состоит в том, что ролики сложны в изготовлении и усложнена их сборка в клети.
Известен закрытый калибр, образованный валками с выпуклыми и вогнутыми соприкасающимися поверхностями (Костогрызов И.Д., Филатова И.А. Клети для обработки металлов давлением. Изд. УПИ, Свердловск, 1980, с.10).
Недостаток такого калибра состоит в том, что он имеет сложную геометрию контура в выходном сечении, образованном валками с неодинаковыми «идеальными» диаметрами.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является многовалковый калибр прокатной клети, образованный двумя валками с пересекающимися осями, в разъемы между которыми установлены профильные диски, соприкасающиеся с валками по сферическим поверхностям (патент РФ №919217, В 21 В 13/10, опубл. 20.05.1996).
Недостатком этого калибра является сложность изготовления соприкасающихся сферических поверхностей валков, а также сложность их сборки.
Техническая задача, решаемая полезной моделью, заключается в упрощении изготовления и монтажа инструмента для обеспечения полного закрытия калибра.
Поставленная задача решается за счет того, что в пространственно-закрытом калибре клети продольной прокатки, включающем образующие его валки с рабочей поверхностью и ребордами, согласно полезной модели, калибр образован рабочими поверхностями двух валков и плоскими поверхностями реборд одного из валков, при этом реборды выполнены удлиненными, радиус которых выбран из выражения:
,
где ,
п
L - величина перекрытия калибра, мм;
i
R - радиус валка при больших обжатиях, выбираемый из условия α<22-24°, мм; α - угол захвата заготовки валками, град.;
1
Н - высота заготовки, мм; Н≥1,75÷2,5 d;
1
d - диаметр калибра, мм.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 схематично показан предлагаемый пространственно-закрытый калибр, на фиг.2 показан очаг деформации пространственно-закрытого двухвалкового калибра.
Пространственно-закрытый калибр (фиг.1) образован рабочими поверхностями валков 1 и плоскими поверхностями реборд 2 одного из валков, при этом реборды выполнены удлиненными.
п
п
1
Работа калибра осуществляется следующим образом. Зависимость для определения радиуса реборды валка устанавливают из следующих предпосылок. Калибр будет пространственно-закрытым, если заготовка с высотой Н касается рабочей поверхности калибра на расстоянии меньшем, чем величина перекрытия калибра L (фиг.2). Величина перекрытия калибра L может быть определена при известном конечном размере проката d и высоте заготовки Н. Из геометрических соотношений следует, что
п
Зная величину L, найдем значение радиуса по реборде
Полное закрытие калибра, т.е. закрытие очага деформации от момента захвата заготовки валками до момента ее полной прокатки, достигается при выполнении реборд одного из валков удлиненными, радиус которых выбран из выражения (2).
i
б
Для обеспечения естественного захвата заготовки валками при больших обжатиях необходимо выбрать радиус валков R таким, чтобы угол захвата при определенной величине Н не превышал величины 22÷24°. Определение величины R по формуле (2) гарантирует отсутствие зазоров между валками при прокатке прямоугольной заготовки с исходной
высотой Н в момент захвата заготовки валками калибра, что обеспечивает интенсивное течение металла в продольном направлении и достижение высоких деформационных показателей.
Предлагаемый калибр прост в изготовлении и монтаже инструмента и, кроме того, обладает повышенной энергетической возможностью, что обеспечивается за счет большей площади контакта металла заготовки с валками.
б
1
i
Пример. На стане 10-76 была проведена прокатка-прошивка труб размером 15,0×0,5 мм из прямоугольной свинцовой заготовки размером 36,0×14,0 мм. Для обеспечения процесса прокатки в пространственно-закрытом калибре выполнен расчет радиуса валка по ребордам R, которыми закрывается очаг деформации. Исходные данные: размер калибра d=15 мм, размер заготовки по вершине Н=36 мм, радиус валка при больших обжатиях R=150 мм, выбранный из условия α<22-24°.
б
1
i
б
Из расчета по формуле , угол захвата заготовки валками равен 22°, что обеспечивает естественный захват. Используя формулу (2), определим величину R. Для принятых исходных данных (d, Н, R) получили R=182 мм. Процесс прошивки-прокатки выполняли при частоте вращения валков, равной 82 об/мин.
Прямоугольные свинцовые заготовки с размером сечения 36,0×14,0 мм устанавливали в направляющих на входной стороне очага деформации. На стержень устанавливали оправку диаметром 14,0 мм. Заготовку по направляющим задавали в валки с предлагаемым пространственно-закрытым калибром, что исключало течение металла в выпуски от момента его захвата валками до выхода из очага деформации. Процесс прошивки-прокатки протекал устойчиво и был осуществлен с коэффициентом вытяжки λ=20. Было отмечено самоцентрирование оправки в очаге деформации. При продольной прокатке с использованием существующих калибров невозможно получить вытяжку заготовки в
2÷3 раза, так как при больших обжатиях заготовки металл интенсивно течет в выпуски, а в предлагаемом калибре выпуски закрыты удлиненными ребордами.
Использование предлагаемого калибра позволит упростить его изготовление и монтаж, повысить разовые деформации заготовки при прокатке и при прошивке-прокатке. А также позволит получить готовую трубу за один проход из литой или полой стальной заготовки, что приведет к сокращению расхода металла примерно на 10÷15% и повышению производительности.