ПРОФИЛЕГИБОЧНЫЙ СТАН
PROFILE BENDING MACHINE

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано на специализированных профилегибочных станах, формующих профили относительно простой конфигурации сечения - уголковые и швеллерные.
Такие станы содержат несколько последовательно установленных на основании двухвалковых клетей. Для профилирования сортовых гнутых профилей (к которым относятся уголковые и швеллерные) обычно используются непрерывные станы, достаточно подробно описанные, например, в книге А.П.Чекмарева и В.Б.Калужского «Гнутые профили проката». - М.: Металлургия, 1974, с.30-32.
Известен профилегибочный стан, содержащий последовательно расположенные на основании клети с постепенно уменьшающимся расстоянием от оси прокатки каждой клети до основания в направлении прокатки, причем каждая предыдущая по ходу прокатки клеть наклонена к оси прокатки в направлении последующей клети на определенный угол (см. а.с. СССР №680781, кл. В21D 5/14, опубл. БИ №31, 1979 г.). Недостатком стана является инвариантность наклона клетей от величины подгибаемых элементов профилей, например, полок уголков и швеллеров, что может привести к ухудшению геометрии готовых профилей.
Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является профилегибочный стан по а.с. СССР №893311, кл. В21D 5/06, 5/14, опубл. БИ №48, 1981 г.
Этот стан для формовки сортовых гнутых профилей содержит ряд установленных на основании клетей с межклетевым расстоянием L и с постепенным понижением уровня формовки в части клетей, начиная со второй, и пары вертикальных роликов и характеризуется тем, что разница в уровнях формовки каждых двух смежных клетей составляет определенную часть от уровня формовки первой и последней клетей, равного 0,7…0,8 высоты формовки прокатываемого швеллера в чистовом калибре, а остальные клети расположены на одном уровне с последней. Недостатком этого стана является независимость высоты формовки от ширины подгибаемых элементов профиля, а также постоянство уровня установки вертикальных роликов.
Технической задачей настоящего изобретения является повышение качества гнутых профилей за счет уменьшения растягивающих напряжений на кромках подгибаемых вверх элементов уголковых и швеллерных профилей.
1
2
3
4
1
Для решения этой задачи предлагаемый профилегибочный стан содержит ряд последовательно установленных на основании клетей с межклетевым расстоянием L и с постепенным понижением уровня формовки в части клетей, начиная со второй, и пары вертикальных роликов, отстоящих на расстоянии l от осевой плоскости валков клети на выходе из нее, и оси нижних валков первых четырех клетей стана установлены выше аналогичной оси пятой клети на величину, соответственно, Δh=(0,86…0,88)B, Δh=(0,70…0,72)в, Δh=(0,50…0,53)в и Δh=(0,32…0,35)в, где в - ширина подгибаемого элемента профиля, а уровень установки вертикальных роликов за I…IV клетями ниже верха середины длины бочки нижнего валка соответствующей клети на величину δ=tg(Δh/4L)·l.
Рекомендуемые величины Δh получены опытным путем и являются эмпирическими, а величина δ - расчетная.
Сущность заявляемого технического решения заключается в оптимизации установки высоты нижнего валка (т.е. уровня формовки) в первых четырех клетях многоклетевого профилегибочного стана для формовки угловых и швеллерных профилей, в результате чего исключается растяжение кромок полок этих профилей, что предотвращает появление дефектов «волнистость» и «трещинообразование» на полках.
Действительно, при подгибке боковых элементов полосы, лежащей в одной горизонтальной плоскости, крайние волокна этих элементов испытывают растягивающие напряжения, которые увеличиваются с ростом углов подгибки за проход и ширины подгибаемых элементов (см. вышеупомянутую книгу А.П.Чекмарева и В.Б.Калужского, с.51-52).
Предлагаемый профилегибочный стан (часть его клетей) показан схематично на фиг.1 (римские цифры - номера клетей).
1
Нижние валки 1 V и всех последующих клетей расположены на одном уровне (прямая хх), а валки I…IV клетей (2, 3, 4 и 5) подняты относительно хх тем больше (при одинаковой величине «в»), чем дальше эта клеть расположена от V клети, т.е. уровень формовки в них постепенно понижается до уровня хх. Расстояния между клетями - L, а вертикальные ролики 6…9 за каждой (I…IV) клетью отстоят от вертикальной осевой линии уу валков 10 (верхних) и нижних 2…5 на расстоянии l. При этом уровень установки каждого вертикального ролика 6…9 расположен ниже верха середины длины бочки нижнего валка 2…5 на величину δ=tg(Δh/4L)·l.
Предлагаемый стан работает следующим образом. Перед началом профилирования нижние (и верхние) валки устанавливают на рекомендуемом уровне профилирования (Δh) в зависимости от ширины «в» подгибаемой полки уголка (швеллера) и местоположения клети. Одновременно устанавливают на требуемую высоту (зависящую от величины δ) вертикальные ролики за I…IV клетями и приступают к профилированию.
Опытную проверку заявляемого технического решения осуществляли на непрерывном профилегибочном стане 1÷4×50÷300 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат».
1
4
С этой целью при профилировании угловых и швеллерных профилей различного сортамента варьировали величины Δh…Δh и δ, оценивая результаты по качеству готовых гнутых профилей, которое определялось в зависимости от величин растягивающих напряжений на кромках образцов, отобранных от штанг профилей (анализ выполнялся в центральной лаборатории контроля ОАО «ММК»).
Наилучшие результаты (выход качественных профилей в пределах 99,2…99,8%) получены с использованием заявляемого объекта. Отклонения от рекомендуемых его параметров ухудшали достигнутые показатели.
1
2
3
4
1
1
1
1
Так, например, уменьшение величин Δh (соответственно, - Δh<0,86в, Δh<0,7в, Δh<0,5в и Δh<0,32в) при δ=tg(Δh/4L)·l, где Δh<0,86в, вызывало отсортировку до 7% профилей по недопустимой волнистости кромок их полок. Увеличение Δh (соответственно, - Δh1>0,88в, Δh2>0,72в, Δh3>0,53в и Δh4>0,35в) приводило к появлению недопустимых растягивающих напряжений у 3…9% готовых профилей. При оптимальных величинах ΔR, но уменьшении высоты установки вертикальных роликов за I…IV клетями (δ<tg(Δh/4L)·l) наблюдались дефекты наружных поверхностей полок профилей вследствие их контакта с торцевыми гранями роликов, а при δ>tg(Δh/4L)·l отмечен перегиб внутрь полок части профилей из-за контакта с конической поверхностью роликов увеличенного диаметра.
Контрольное профилирование с использованием известного объекта, взятого в качестве ближайшего аналога (см. выше), дало выход качественных уголков и швеллеров в пределах 85…89%, что объяснялось наличием значительных растягивающих напряжений на кромках полок части готовых профилей. Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущество перед известным профилегибочным станом.
Технико-экономические исследования показали, что использование заявляемого изобретения на профилегибочных станах, аналогичных агрегату 1÷4×50÷300 ОАО «ММК», позволит повысить выход качественных (т.е. с гарантией отсутствия недопустимых растягивающих напряжений) холодногнутых угловых и швеллерных не менее чем на 10%, с соответствующим повышением прибыли от реализации проката повышенного качества.
Пример конкретного выполнения
На стане 1÷4×50÷300 профилируется швеллер 120×50×3 мм, т.е. с в=50 мм. Установка уровней формовки в черновых клетях:
1
Δh=0,87·в=0,87·50=43,5 мм;
2
Δh=0,71·в=0,71·50-35,5 мм;
3
Δh=0,52·в=0,52·50=26,0 мм;
4
Δh=0,34·в=0,34·50=17,0 мм.
Параметр δ для вертикальных роликов за I…IV клетями при L=1000 мм и l=300 мм:
1
δ=tg(Δh/4L)·l.=δ=tg(43,5/4·1000)·300=3,3 мм,
1
т.е. угол наклона касательной к серединам поверхностей бочек нижних валков I…V клетей - α=arctgΔh/4L=arctg 0,0109≅0,6°.