ЛИНИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ХОЛОДНОДЕФОРМИРОВАННОГО АРМАТУРНОГО ПРОКАТА ПЕРИОДИЧЕСКОГО ПРОФИЛЯ В МОТКАХ

Предлагаемая полезная модель относится к технологическим линиям для изготовления арматурного проката периодического профиля в мотках из низкоуглеродистой и низколегированной стали, который может быть использован для сварных сеток, в качестве арматурных элементов монолитных и сборных железобетонных конструкций, а также в конструктивных элементах зданий в виде отдельных стержней, для армирования оснований автодорог и покрытий аэродромов.
Из предшествующего уровня техники известна линия холодной прокатки проволоки круглого и периодического профиля для армирования железобетонных изделий, сварных сеток и других проволочных изделий (Битков В.В. Технология и машины для производства проволоки. Екатеринбург, УрО РАН, 2004 г., с.65-69), которая оснащена блоком размотки круглой заготовки, механизмом механического удаления окалины, блоком нанесения смазки, блоком холодной прокатки, блоком протяжки проволоки, устройством для снятия остаточных напряжений и установкой намотки проволоки на катушку или в бухту.
Применение этой линии для изготовления холоднодеформированного арматурного проката из круглой заготовки (катанка по ГОСТ 30136-95) отечественного производства невозможно, из-за значительных отклонений геометрических размеров последней, что негативно сказывается на геометрических параметрах готового проката (несоответствие размеров требованиям ГОСТ Р 52544-2006), а также приводит к остановкам линии и потере производительности по причине частых обрывов и заклинивания.
Известна технологическая линия для переработки катанки в арматурный прокат класса В500С (Ивченко А.В. Производство арматурного проката классов А500С и В500С путем холодной деформации заготовки повышенной прочности из рядовых марок сталей// Металлоснабжение и сбыт, 2008, №11, С.100-103), включающая размоточное устройство, механизм удаления окалины (окалиноломатель), роликовую волоку, волочильный стан и намоточное устройство.
Изготовление холоднодеформированного арматурного проката на этой линии из рядовой заготовки-катанки не обеспечивает требуемого качества из-за низкого уровня пластических свойств готовой продукции. Кроме того, наличие одного размоточного устройства заготовки и одного намоточного устройства готовой продукции существенно отражается на технологичности производства, снижает производительность линии ввиду частых остановок для загрузки сырья (заготовки) и уборки готовой продукции.
Прототипом предлагаемой полезной модели, как наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому результату, является технологическая линия для изготовления холоднодеформированной арматурной проволоки (RU №,2302916, кл. В21С 1/00, опубл. 20.07.2007 г., БИ №20, 2007 г.), включающая последовательно расположенные и связанные в одну технологическую цепочку разматывающее устройство, устройство механического удаления окалины (окалиноломатель), устройство для нанесения смазки, блок роликовых волок, многоплоскостное изгибающее роликовое устройство, приводной чистовой барабан и приводное наматывающее устройство (устройство для формирования мотков).
Недостатком данной технологической линии, выполненной с двумя приводными элементами заключается в том, на участке между блоком роликовых волок и тянущим чистовым барабаном в трехплоскостном изгибающем роликовом устройстве, а также перед наматывающим устройством происходит вытяжка движущейся проволоки, достигающая 8%.
Вытяжка такой величины существенно влияет на изменение геометрических параметров периодического профиля готовой продукции и значительно снижает пластические свойства, приводя их до уровня браковочных величин. Наличие двух приводных устройств повышает энергоемкость линии, а одно наматывающее устройство снижает производительность из-за необходимости остановок линии при уборке готовой продукции.
Предлагаемой полезной моделью решается задача повышения технологичности процесса изготовления арматурного проката периодического профиля в мотках при обеспечении необходимых геометрических параметров профиля, а также уровня прочностных и пластических свойств согласно требований ГОСТ Р 52544-2006.
Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемой линии для изготовления холоднодеформированного арматурного проката периодического профиля в мотках содержатся, размещенные в технологической последовательности разматывающее устройство, устройство удаления окалины, приспособление для нанесения смазки, деформирующий блок из роликовых волок, многоплоскостное роликовое изгибающее устройство, приводной тянущий барабан и устройство для формирования мотков, при чем устройство удаления окалины дополнительно содержит секцию вращающихся металлических щеток, в деформирующем блоке перед роликовыми волоками дополнительно размещена монолитная волока, роликовое изгибающее устройство состоит из двух групп роликов, размещенных во взаимоперпендикулярных плоскостях, при этом оси вращения группы роликов перед тянущим барабаном параллельны оси вращения тянущего барабана, а устройство для формирования мотков состоит из вращающихся вертикальной фигурки и внешнего арочного цилиндрического контура и расположено соосно под тянущим барабаном. Дополнительно линия может иметь разматывающее устройство, состоящее из двух однотипных механизмов горизонтального исполнения, расположенных рядом, а устройство для формирования мотков выполнено в виде двух фигурок с внешним арочным цилиндрическим контуром, размещенных на платформе с возможностью регулируемого попеременного их вращения и поперечного горизонтального перемещения до поочередного совмещения оси, одной из фигурок с осью тянущего барабана.
Отличительными признаками предлагаемой линии для изготовления холоднодеформированного арматурного проката периодического профиля в мотках является то, что устройство удаления окалины дополнительно содержит секцию вращающихся металлических щеток, в деформирующем блоке перед роликовыми волоками дополнительно размещена монолитная волока, роликовое изгибающее устройство состоит из двух групп роликов, размещенных во взаимоперпендикулярных плоскостях, при этом оси вращения группы роликов перед тянущим барабаном параллельны оси вращения тянущего барабана, а устройство для формирования мотков состоит из вращающихся вертикальной фигурки и внешнего арочного цилиндрического контура и расположено соосно под тянущим барабаном. Дополнительно разматывающее устройство состоит из двух однотипных механизмов горизонтального исполнения, расположенных рядом, а устройство для формирования мотков выполнено в виде двух фигурок с внешним арочным цилиндрическим контуром, размещенных на платформе с возможностью регулируемого попеременного их вращения и поперечного горизонтального перемещения до поочередного совмещения оси, одной из фигурок с осью тянущего барабана.
Благодаря наличию этих признаков предлагаемая линия для изготовления холоднодеформированного арматурного проката периодического профиля в мотках отличается повышенной технологичностью и производительностью, пониженной энергоемкостью и простотой обслуживания.
При этом арматурный прокат характеризуется качеством периодического профиля и соответствием высоких прочностных и пластических свойств требованиям ГОСТ Р 52544-2006.
Предлагаемая линия иллюстрируется схемой и чертежом. На фиг.1 приведена схема линии для изготовления холоднодеформированного арматурного проката периодического профиля в мотках. На фиг.2 сечение А-А.
Как показано на графической части, предлагаемая линия содержит размещенные в технологической последовательности разматывающее устройство 1, устройство удаления окалины 2, приспособление для нанесения смазки 3, деформирующий блок из роликовых волок 4, роликовое изгибающее устройство 5, приводной тянущий барабан 6 и устройство для формирования мотков 7. Устройство удаления окалины 2 дополнительно содержит секцию вращающихся металлических щеток 8. Перед деформирующим блоком из роликовых волок 4 дополнительно размещена монолитная волока 9, а роликовое изгибающее устройство 5 состоит из двух групп роликов (5-1 и 5-2), размещенных во взаимоперпендикулярных плоскостях, при этом оси вращения группы роликов перед тянущим барабаном 5-2 параллельны оси вращения тянущего барабана 6. Устройство для формирования мотков 7 состоит из вращающихся вертикальной фигурки и внешнего арочного цилиндрического контура и расположено соосно под тянущим барабаном. Разматывающее устройство 1 может состоять из двух однотипных механизмов горизонтального исполнения, расположенных рядом симметрично продольного направления расположения линии. Устройство для формирования мотков может быть выполнено в виде двух фигурок с внешним арочным цилиндрическим контуром (7-1 и 7-2), размещенных на платформе 10 с возможностью регулируемого попеременного их вращения и поперечного горизонтального перемещения до поочередного совмещения оси, одной из фигурок с осью тянущего барабана.
Работа предлагаемой линии осуществляется следующим образом. Мотки исходного сырья-катанки (по ГОСТ 30136, ТУ 14-1-5554-2007 или др. НД) устанавливаются на разматывающее устройство 1. Несколько витков катанки 11 выравниваются и заправляются в линию через устройство удаления окалины 2 и секцию вращающихся металлических щеток 8. Далее при помощи отдельно стоящего острильного станка начальный отрезок катанки подвергается утонению и подается через приспособление для нанесения смазки 3, монолитную волоку 9, деформирующий блок из роликовых волок 4, двухплоскостное роликовое изгибающее устройство 5 к тянущему барабану 6. При помощи специального зажимного устройства начальный утоненный отрезок катанки наматывается на тянущий барабан 6, который впоследствии удаляют, а на тянущий барабан продолжают наматывать готовую продукцию. При протягивании катанки через устройство удаления окалины 2 и секцию вращающихся металлических щеток 8, поверхность катанки очищается от грязи, ржавчины и окалины и на ней образуется микрорельеф, способствующий хорошему захвату смазки. Дальнейшее протягивании катанки через монолитную волоку 9 и деформирующий блок из роликовых волок 4 приводит к формированию холоднодеформированного арматурного проката периодического профиля. После накоплении на тянущем барабане 2-12 витков, начальный отрезок арматурного проката в виде свободно падающих витков (без натяжения) направляется в устройство для формирования мотков 7, которое соосно вращается под тянущим барабаном.
0,2
в
При работающей линии, т.е. постоянном вращении тянущего барабана происходят следующие технологические операции: размотка катанки, удаление окалины с поверхности катанки при ее прохождении через устройство удаления окалины 2 и секцию вращающихся металлических щеток 8, нанесение на катанку смазки, волочение катанки в монолитной волоке 9 и профилирование заготовки в деформирующем блоке из роликовых волок 4, протягивание готового арматурного проката через двухплоскостное роликовое изгибающее устройство 5, намотка арматурного проката на тянущий барабан 6, падение (сбегание) витков готового проката в устройство для формирования мотков 7. Последовательное осуществление, перечисленных операций обеспечивает производство арматурного проката с прочностными свойствами (σ≥500 H/мм2; σ≥550 Н/мм2) и периодическим профилем в соответствии с требованиями ГОСТ Р 52544-2006.
p
max
Протягивание арматурного проката через двухплоскостное роликовое изгибающее устройство 5, состоящее из группы вертикальных роликов 5-1 и группы горизонтальных роликов 5-2, позволяет понизить уровень напряжений в металле, возникших в процессе холодной пластической деформации при волочении в монолитной волоке 9 и профилировании в деформирующем блоке из роликовых волок 4, и тем самым повысить пластические свойства арматурного проката до требований ГОСТ Р 52544-2006 (δ≥2,0%; δ≥2,5%). Соблюдение условия, при котором оси второй группы роликов, расположенной перед тянущим барабаном должны быть параллельны оси тянущего барабана, т.е. ролики должны иметь горизонтальное расположение, обусловлено тем, что в этом случае исключается набегание витков друг на друга на тянущем барабане, что чревато обрывами проката и аварийными остановками линии.
Наличие разматывающего устройства 1, в виде двух однотипных механизмов горизонтального исполнения, расположенных рядом позволяет производить загрузку новых мотков катанки без остановки линии. В процессе переработки мотка катанки, находящегося на первом механизме, новый моток катанки устанавливается на второй механизм. Следом к концу последнего витка катанки из мотка на первом механизме при помощи отдельно стоящего сварочного аппарата приваривается конец первого витка из мотка катанки на втором механизме. При сбегании последнего витка катанки с первого механизма начинается сбегание (размотка) витков катанки со второго механизма. На освободившийся первый механизм загружается новый моток катанки и осуществляется сварка его начального витка с последним витком из мотка катанки, находящегося в переработке. Данный процесс загрузки новых мотков катанки происходит постоянно на протяжении работы линии. Применение разматывающего устройства горизонтального исполнения не требует большой высоты промышленного здания для размещения линии.
Наличие устройства для формирования мотков в виде двух фигурок с внешним арочным цилиндрическим контуром (7-1 и 7-2), размещенных на платформе 10 с возможностью их поперечного горизонтального перемещения до поочередного совмещения оси, одной из фигурок с осью тянущего барабана позволяет производить выгрузку готовой продукции с минимальными потерями рабочего времени на остановки линии. Так после завершения формирования мотка готовой продукции на фигурке 7-1 происходит остановка линии и платформа 10 перемещается вправо, выкатывая моток за пределы тянущего барабана 6 на открытое пространство. При этом свободная фигурка 7-2 перемещается под тянущий барабан 6 до совмещения осей. Линия включается и производство возобновляется. В этот момент производится упаковка мотка арматурного проката, находящегося на фигурке 7-1, съем его с фигурки и передача на склад готовой продукции. После завершения формирования мотка готовой продукции на фигурке 7-2 происходит отключение линии и платформа 10 перемещается влево. Процесс изготовления и выгрузки готовой продукции повторяется.
Наличие устройства для формирования мотков в виде фигурок с внешним арочным цилиндрическим контуром (7-1 и 7-2) с возможностью регулируемого попеременного их осевого вращения позволяет формировать моток с высокой плотностью витков и массой более 1 тонны. В момент, когда скорость вращения фигурки опережает скорость вращения тянущего барабана происходит заполнение витками внутреннего пространства, прилегающего к выступам фигурки. Понижая скорость вращения фигурки, постепенно заполняют витками пространство средней части мотка и прилегающее к внешнему арочному цилиндрическому контуру.
Линия дополнительно оснащена устройством улавливания и выпрямления витков катанки 12, стоп-кольцом 13 для аварийной остановки линии и центрирующим устройством 14. Эти устройства выполняют вспомогательные функции и не влияют на работоспособность линии.
Применяя в качестве сырья катанку диаметром от 5.5 до 18,0 мм, путем установки монолитной волоки и роликовых волок определенного диаметра на данной линии можно изготавливать холоднодеформированный арматурный прокат периодического профиля в мотках класса В500С, В600С и выше диаметром от 4,0 до 16,0 мм.
Применение предлагаемой линии позволяет повысить технологичность процесса изготовления холоднодеформированного арматурного проката периодического профиля в мотках, улучшить качество продукции за счет обеспечении необходимых геометрических параметров профиля, а также уровня прочностных и пластических свойств согласно требований ГОСТ Р 52544-2006, повысить производительность за счет снижения время простоев при перестройке линии на другой сортамент, а также при загрузке сырья и уборке продукции, расширить сортамент, производимой продукции. Кроме того, при использовании полученной продукции на следующих переделах (в строительстве), снижается расход металла при производстве железобетонных конструкций на 10-25%, повышается производительность сварочных автоматизированных линий по производству сетки на 5-10% за счет отсутствия окалины на поверхности арматурного проката, появляется возможность производить длинномерные железобетонные изделия (ригеля, автодорожные плиты и др.) неограниченной длины.