ДИСКОВЫЙ НОЖ

Полезная модель относится к отделке листового проката и может быть использовано при порезке кромок горячекатаных толстых листов для получения требуемой их ширины.
Указанную операцию отделки листового проката обычно осуществляют с помощью дисковых ножниц, конструкции которых достаточно подробно описаны, например, в книге А.А.Королева «Механическое оборудование прокатных и трубных цехов», М., «Металлургия», 1987, с.117-121. Эти ножницы содержат два приводных вала - верхний и нижний, с регулируемым расстоянием между ними, а на валах устанавливается необходимое количество дисковых ножей. В случае обрезки только боковых кромок листов ножницы имеют всего две пары дисковых ножей.
Известны дисковые ножницы, верхний нож одной из крайних пар которых (т.е. нож для обрезки кромок листов) выполнен неприводным и с диаметром, большим чем у других ножей, на определенную величину, что позволяет осуществлять продольную разрезку листов на четное число полос (см. пат. РФ №2084315, кл. B23D 19/06, опубл. в БИ №20, 1997 г. Однако такой нож непригоден для обрезки кромок толстых (6¼30 мм) горячекатаных листов.
Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является дисковый нож, приведенный в книге П.И.Полухина и др. «Прокатное производство», М., 1960, с.679-680.
Этот нож, предназначенный в том числе и для обрезки кромок горячекатаных толстых листов, выполнен с заданным диаметром и толщиной диска и характеризуется тем, что его диаметр определяется в зависимости от толщины разрезаемого листа и величины заданного перекрытия между верхним и нижним ножом каждой пары.
Нож такой конструкции обладает сравнительно небольшой износостойкостью, что снижает качество обрезаемых листов и укорачивает длительность его рабочей кампании.
Технической задачей настоящей полезной модели является повышение качества обрезаемых листов и продление рабочей кампании дисковых ножей.
Для решения этой задачи дисковый нож для обрезки кромок горячекатаных толстых листов выполнен с заданным диаметром D и толщиной диска Н и нож изготовлен объемно-закаленным с твердостью 53¼5 7 ед. HRc и с соотношением D/H=12,5¼12,0, при этом на плоскости ножа на расстоянии (0,30¼0,34)D от центра диска выполнены 5¼7 отверстий с диаметром (0,7¼0,8)Н, а количество отверстий обратно пропорционально их диаметру.
Сущность заявляемого технического решения заключается в разработке такой конструкции дискового ножа, которая, во-первых, предотвращает деформацию диска при его объемной закалке (по терминологии в книге Ю.М.Лахтина «Металловедение и термическая обработка металлов», М., «Металлургия», 1969, с.25 5-256 - «сквозная закалка»). Во-вторых, предлагаемая конструкция дискового ножа обеспечивает повышение качества обрезаемых листов и продление рабочей кампании ножей, что и подтвердили опыты (см. ниже).
Предлагаемый дисковый нож показан на фиг.1.
Нож выполнен в виде диска с плоскими поверхностями 1 и с прямолинейной образующей 2. Для установки ножа на валу дисковых ножниц в его центральной части выполнено посадочное отверстие 3 со шпоночными пазами 4. На расстоянии ℓ=(0,30¼0,34)D от центра диска выполнены шесть (на фиг.1) отверстий 5 с диаметром d=(0,7¼0,8)Н. Прорезывание металла осуществляется режущими кромками 6 ножа.
При работе дискового ножа эти кромки постепенно затупляются, ухудшая качество реза. Обычно восстановление режущих кромок осуществляется путем снятия металла с круговой образующей дискового ножа, т.е. за счет уменьшения его диаметра D. У предлагаемого ножа восстановление режущих кромок можно также осуществлять и путем перешлифовки его плоских граней до минимальной толщины диска ℏ=(0,90¼0,94)H, что значительно продляет рабочую кампанию ножа.
Опытную проверку заявляемого дискового ножа осуществляли на кромкообрезных дисковых ножницах толстолистового стана 2350 горячей прокатки ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат».
С этой целью изготовление ножей и их закалку по двум вариантам: т.е. с выполнением отверстий малого диаметра на дисках и без них (т.е. ножи взятые в качестве ближайшего аналога). Кроме того, диски с указанными отверстиями имели твердость от 45 до 65 ед. HRc, были выполнены с различными соотношениями D/H, а также варьировались расстояния ℓ этих отверстий от центра диска и их диаметры d. Результаты опытов оценивали по качеству обрезки кромок листов (отсутствие надрывов и заусенцев) и по длительности рабочей кампании дисковых ножей.
Наилучшие результаты (наличие некачественной обрезки только в нескольких случаях при максимальной длительности рабочей кампании ножей) получены для предлагаемого дискового ножа. Отклонения от рекомендуемых его параметров ухудшали достигнутые показатели.
Например, при твердости ножей менее 53 ед. HRc, а также при D/H>12,5 режущие кромки ножей «затуплялись» быстрее (при малой твердости), а более «тонкие» диски выдерживали меньшее число перешлифовок их плоскостей, что ухудшало качество реза и сокращало длительность работы ножей. При твердости более 57 ед. HRc в отдельных случаях на режущих кромках ножей появлялись сколы, а при D/H<12 достигнутые показатели не улучшались, но возрастал расход дорогостоящей стали 5ХВ2С на изготовление ножей. Малое количество отверстий и уменьшение их диаметра (d<0,7H), а также уменьшение ℓ (менее 0.3D) приводило к искривлению дисков при их закалке (т.е. не позволяло получать ножи с заданным D/H), а увеличение количества отверстий, их d и ℓ приводило к ослаблению ножей и сокращению длительности их работы. Было установлено, что количество отверстий следует принимать обратно пропорциональным их диаметру, т.е. их суммарная площадь должна находиться в определенных пределах.
Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущество перед известным объектом, взятым в качестве ближайшего аналога (см. выше).
Технико-экономические исследования, выполненные в ОАО «ММК» показали, что использования предлагаемого дискового ножа при обрезке кромок листов
толщиной 6¼30 мм позволит уменьшить выход некондиционного проката ориентировочно на 10% с одновременным продлением рабочей кампании ножей почти на 30%, что соответственно сократит производственные затраты и повысит производительность за счет уменьшения простоев на замену ножей.
Пример конкретного выполнения
Нож дисковых ножниц для обрезки кромок горячекатаных листов толщиной 6¼30 мм выполнен из стали марки 5ХВ2С и имеет твердость 55 ед. HRc по всему объему.
Размеры дискового ножа: D=980 мм, Н=80 мм (т.е. D/H=12,25). На плоскости диска выполнено шесть отверстий с d=0,75Н=0,75´80=60 мм на расстоянии от его центра ℓ=0,32D=0,32´980=314 мм.