ГИЛЬОТИННЫЕ НОЖНИЦЫ ДЛЯ ПОРЕЗКИ ТОЛСТЫХ ГОРЯЧЕКАТАНЫХ ЛИСТОВ

Полезная модель относится к прокатному производству, а именно к отделке листового проката и может быть использована при порезке толстых горячекатаных листов.
Такие листы после прокатки режутся на мерные длины (при необходимости) с обрезкой боковых кромок. Для поперечной порезки толстых листов (толщиной 5 мм и более) применяют гильотинные ножницы с наклонными ножами, которые крепятся в пазах подвижных или неподвижных суппортов ножниц. Особенности конструкции гильотинных ножниц для порезки толстых листов достаточно подробно описаны, например, в книге А.А.Королева «Конструкция и расчет машин и механизмов прокатных станов», М., «Металлургия», 1985, с.230-232.
Ножи гильотинных ножниц для резки металла в горячем состоянии (при температуре до 500°С) обычно выполняются в поперечном сечении с наклонной режущей кромкой, причем, более длинные грани ножей противостоят друг другу.
Известны летучие ножницы гильотинного типа у которых нижнее основание траверсы, несущей нижний нож, выполнено составным и оснащено пружинами, поднимающими ножевую балку к стойкам (см. а. с. СССР №340487 кл. В 23 D 15/04, опубл. 26.06.72 г.). Ножницы такой конструкции не предназначены для порезки толстых горячих листов.
Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту являются гильотинные ножницы для порезки толстых листов, описанные в книге А.И.Целикова и др. «Машины и агрегаты металлургических заводов», т.3, М., «Металлургия», 1988, с.400-402 и рис.VII.7.
Эти ножницы содержат ножи заданной конфигурации, установленные с креплением в пазах суппортов, и характеризуются тем, что ножницы выполнены с «верхним» резом (т.е. с верхним подвижным и нижним неподвижным ножами), а верхний нож выполнен с наклоном режущей грани под углом 5°42' к горизонтали. Недостатком этих ножниц является ускоренный износ ножей, обусловленный выполнением их крепления к суппорту, низкое качество реза.
Технической задачей настоящей полезной модели является повышение работоспособности гильотинных ножниц за счет уменьшения износа узла крепления ножей., повышение качества реза.
Для решения этой задачи у гильотинных ножниц для порезки горячих толстых листов, содержащих ножи заданной конфигурации, установленные в пазах суппортов, между суппортом и ножом установлена Г- образная вставка, твердость которой на 20-25% меньше твердости ножа, с взаимно-перпендикулярными внутренними гранями, меньшая из которых служит подпятником ножа, а нижнее ребро ножа, контактирующее с внутренним углом вставки, выполнено с фаской 3-5 мм
Приведенные значения характеристик ножниц получены при обработке опытных данных и являются эмпирическими.
Сущность заявляемого технического решения заключается в оптимизации соотношения твердости вставки оригинальной конструкции и ножа, а также в особенности конфигурации поперечного сечения ножа, что обеспечивает повышение работоспособности ножниц.
В
Г
Действительно, как следует из схемы действия усилий от разрезаемого металла на нож к наклонной режущей грани приложена нормальная сила F, вертикальная F и горизонтальная F, составляющие которой стремятся повернуть, в данном случае, нижний нож в вертикальной плоскости по часовой стрелке. В результате этого, ребро ножа воздействует на участок сопряжения вертикальной и горизонтальной граней вставки, что ускоряет ее износ и износ ножа, вынуждая их преждевременную замену с перерывом в эксплуатации ножниц.
Наличие фаски (скоса) на упомянутом ребре ножа устраняет воздействие усилия от ножа на внутренний угол Г-образной вставки с положительным результатом. Принципиально, можно уменьшить это усилие с помощью канавки в месте сопряжения двух граней вставки, но, как показали опыты (см. ниже), при этом неизбежно снижается прочность углового элемента вставки с известными отрицательными последствиями.
На Фиг.1 схематично показаны предлагаемые ножницы, а на Фиг.2 - узел крепления ножа гильотинных ножниц, а также усилия, действующие на нож при порезке металла.
Ножницы содержат верхний 1 и нижний 2 суппорты, в которых установлены ножи 3 и 4. Каждый из ножей 3 (4) (см. Фиг.2) выполнен с наклонной в поперечном сечении режущей гранью 5 и с взаимно-перпендикулярными боковыми 6 и нижней 7 гранями, которые контактируют с внутренними гранями Г-образной вставки 8 (заштрихована), установленной в пазу суппорта 1 (2) ножниц. Нижнее наружное ребро ножа имеет равнонаклонную фаску 9.
Вставка 8 и нож 3 (4)фиксируются в пазу с помощью болтов 10, между ножом 3 (4) и гранью 11 суппорта, не контактирующей со вставкой, выполнен зазор 8, наличие которого предохраняет от поломки выступающую из суппорта часть ножа (при его изгибе).
Г
При работе ножниц на наклонную режущую грань ножа действует нормальная к ней сила F, горизонтальная составляющая которой F создает момент, стремящийся к повороту ножа по часовой стрелке, что и приводит к силовому воздействию ножа на внутренний участок сопряжения граней вставки. Однако, это воздействие ослабляется из-за наличия на нижней грани
ножа упомянутой равнонаклонной фаски. Меньшая, по сравнению с ножом, прочность вставки уменьшает износ дорогостоящего ножа.
Опытную проверку заявляемых ножниц осуществляли на гильотинных ножницах, расположенных в линии толстолистового стана 2350 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат». С этой целью при порезке горячих толстых листов толщиной 6-30 мм использовали два варианта ножей: предлагаемый (с вышеупомянутой фаской) и применявшийся ранее (без этой фаски). Кроме того, варьировали разницу между величинами твердости Т-образной вставки и ножа.
Максимальную работоспособность и стойкость ножей показали ножницы с рекомендуемым креплением ножей в пазах суппортов. Отклонения от вышеприведенных оптимальных параметров ножниц ухудшали полученные результаты.
Так, при ширине фаски менее 3 мм длительность рабочей кампании ножниц уменьшалась на 15-20%, а при ширине более 5 мм - ускорялся износ вставки (с вынужденной ее заменой) из-за возрастания удельных давлений нижней грани ножа на подпятник. При разнице твердости вставки и ножа менее 20% - увеличивался износ ножа, а при этой разнице более 25% -возрастал износ вставки, вынуждая в обоих случаях преждевременную остановку ножниц из-за ухудшения качества реза, вследствие снижения жесткости крепления ножей.
Гильотинные ножницы с креплением ножей в суппортах болтами без Г-образных вставок (т.е. как у объекта, выбранного в качестве ближайшего аналога) проработали без замены крепления ножей почти на 30% меньше, чем предлагаемые ножницы.
Таким образом, опыты подтвердили приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущество перед известным объектом.
Технико-экономический анализ, выполненный в ОАО «ММК» показал, что использование предлагаемых гильотинных ножниц снижает затраты на производство толстых горячекатаных листов не менее, чем на 8% за счет продления кампании ножей гильотинных ножниц, а также предотвращения ухудшения качества реза горячекатаных листов.
Пример конкретного выполнения
Гильотинные ножницы для порезки горячих листов толщиной 6ч-30 мм содержат ножи из стали 5ХВ2С с твердостью 55 HRC, которые закреплены в суппортах, как показано на Фиг.1. Твердость Г-образной вставки из стали марки 45 - на 25% ниже, т.е. 42 HRC.
На внешнем ребре каждого ножа выполнена фаска размером 4×45°.