УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОКАТКИ МЕТАЛЛА

Устройство для прокатки металла.
Полезная модель относится к обработке металлов давлением и предназначена для использования при производстве проката из заготовок, подвернутых печному нагреву.
Из уровня техники известны устройства для обработки давлением металлов, предварительно нагретых в печи с последующей обработкой между вращающимися валками, см., Политехнический словарь. Советская энциклопедия, Москва, 1980г., с.414- 415.
Педостатком известных устройств является недостаточная степень проработки металла по сечению раскатки и закатка окалины в металл, что снижает качество проката.
Известно также устройство для прокатки металла, включающее корпус с прокатными валками и средство для сдува окалины (прототип), см. А.С.СССР № 816599, кл. В 21 В 45/04, 1979.
Недостатком прототипа является сравнительно низкое качество обработки металла, обусловленное низкой степенью проработки металла между валками в рабочей клети.
Технической задачей, решаемой полезной моделью, является улучшение качества проката за счет повышения эффективности удаления окалины и проработки металла по сечению раската.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в устройстве для прокатки включающим корпус с прокатными валками и средством для сдува окалины, согласно полезной модели, прокатные валки установлены с возможностью циклического пространственного смещения с обеспечением создания в поперечных сечениях раската циклически изменяющихся деформаций кручения. Прокатные валки могут быть установлены как с возмомсностью циклического противоположного поворота в вертикальной плоскости относительно оси прокатки, так и с возможностью периодического противоположного поворота каждого валка в вертикальной плоскости вокруг их поперечных сечений.
Полезная модель.
М.кл.В21 В 45/04
кроме того, цилиндрическая рабочая поверхность оппозитных прокатных валков может быть выполнена под одинаковым углом к их продольной оси, при этом валки должны быть установлены в клети с возможностью вращения в одной фазе.
На фиг. 1-3 изображена прокатка с периодическим поворотом валков вокруг оси
прокатки;
на фиг. 4-7 показаны режимы обжатия и кручения заготовки; на фиг. 8 и 9 изображен очаг деформации;
на фиг. 10 и 11 показана прокатка с периодическим поворотом каждого валка вокруг их поперечных осей; на фиг. 12 - схема деформации заготовки;
на фиг. 13-15 изображены режимы обжатия и деформации сдвига заготовки; на фиг. 16 - калиброванные валки; на фиг. 17-19 - режимы обжатий в калиброванных валках.
Устройство включает установленную в корпусе 1 клеть 2 с горизонтальными валками 3 и 4 с гладкими бочками(см. фиг.1; позиции 1 и 2 изображены условно). Средство для удаления окалины выполнено аналогично прототипу и представляет собой подсоединенный к источнику высокого давления аппарат 5 ( показан условно) для создания направленной на заготовку 6 струи газообразного агента, сдувающего отслоившуюся окалину.
При прокатке заготовки 5 для придания ей деформации кручения в первом пропуске, клети придают периодические движения поворота в вертикальной плоскости относительно оси прокатки на угол ± р(см. фиг. 2 и 3). Такой поворот клети может быть осуществлен любым известным способом, например, установкой ее правой и левой станин на взаимно связанные гидроцилиндры (условно не показаны). Удержание заготовки от поворота перед клетью может быть также осуществлено с помощью любого известного средства, например, путем установки вертикальных ро.(1иков(условно не показаны).
В начальный момент захвата заготовки обжатие на каждом валке равномерное и равно Д Н/2 (см. фиг. 4). По мере поворота клети против часовой стрелки и по часовой стрелке (см. фиг. 5-7), неравномерность деформации на верхней и нижней поверхностях будет возрастать, достигая своего максимума при углах поворота - +р и -р. При этом
суммарное обжатие заготовки по сечению остается постоянным и прямоугольность сечения сохраняется. Длины очагов деформации по длине бочки на поверхности заготовки будут циклически изменяться от  при повороте сечения по часовой стрелке(см, фиг. 8) до Ь 1 ь при повороте против часовой стрелки (см. фиг. 9). Длина внеочаговой зоны деформации также будет циклично изменяться от  Ь2 ДО 1 Ь2  1ы. Периодическое изменение длин внеконтактных зон деформации создает разность вытяжек по ширине как на верхней, так и на нижней поверхностях, что способствует размельчению окалины перед входом в очаг деформации. В другом варианте выполнения предусмотрен поворот периодически каждого валка на угол ± а в вертикальной плоскости вокруг их поперечных осей (см. фиг. 10 и 11). Это периодического перемещение валков может быть осуществлено разными средствами, например, с помощью нажимных винтов циклически воздействующих на валковые подушки( на черт, условно не показаны).
По мере прохождения очага деформации прямоугольная заготовка будет испытывать, кроме деформации кручения, еще и взаимно противоположные деформации сдвига за счет сил трения между валком и заготовкой (см. фиг. 12), возникающих при повороте
валков на угол а, причем, деформации сдвига будут симметрично направленные относительно центральной вертикальной плоскости заготовки, так как на участке Н N и М  С  в заготовке возникают напряжения сжатия, препятствующие течению металла вдоль образующей бочки валка в направлении N А  и М  С , утягивая металл с граней А  и С .
На участках NTD и BTVI в заготовке действуют растягршающие напряжения за счет обжимаемого металла центральных слоев, способствующие течению металла вдоль образующей бочки валка в направлении /|//) и М В приводящем к незначительному утолщению. Такие деформации сдвига являются симметрично направленными относительно центральной вертикальной плоскости заготовки при каждом повороте валков. При повороте валков от О до  а ( по часовой стрелке стороны АВ и CD сечения заготовки в очаге испытывают деформации растяжения, стремясь удлиниться на величину: А В  Y4F(2R +Нз)(1 -соя(х)М4,(Г)
где R - радиус валков; И - иысота заготовки на выходе из калибра. Металл сечения заготовки в направлении диагоналей исгтытьшает противоположные деформации. Металл в направлении диагонали АС испытывает растягивающие напряжения и стремится удлиниться до размера
А В  л/Bj+Hi 2(2R +Н.)( 2R - 2Rcosa - В sina ) ,(2)
где Вз - ширима заготовки на выходе из калибра.
В направлении диагонали BD металл испытывает напряжения сжатия и стремится уменьшить свою длину до величины
BiD, - Вз+  2(2R +Нз) {2R - 2Rcosa - В sina)(3)
При угле а  О в сечении заготовки в основном преобладает деформация сжатия. При следующем повороте валков на угол +а прогив часовой стрелки металл на сторонах АВ и DC снова испытывает деформации растяжения одновре.менно с металлом в направлении диагонали BD. а по диагонали АВ испытывае деформации растяжения, аналогичные деформациям при повороте валков но часовой стрелке. Такое циклическое изменение деформаций по сечению заготовки способствует не только отделению окалины от поверхности, но и интенсивной прорабо1ке металла по всему сечению заготовки.
Толщина заготовки при повороте валков будет периодически незначительно изменяться от размера Hj до
Hjcosa +2R (cos а -1).(4)
При последующей прокатке такой заготовки в ящичных калибрах указанные отклонения от размеров сечения заготовки будут устранены. Для создания деформации кручения в калиброванных валках 3 и 4 цилиндрическую рабочую поверхность выполняют под углом к продольной оси валка с их пересечением в центре валка, причем на верхнем и нижнем валках углы наклона одинаковые и находятся при их вращении в одной фазе. Сечение раската в очаге деформации претерпевает изменения: от прямоугольного сечения до параллелограмма при поворотах валков от начального положения у  О (см. фиг. 18)относительно горизонтальной оси до у  maks. (фиг. 17 и 19). Такая периодически повторяющаяся деформация позволяет прорабатывать металл и создает неравномерную внеочаговую деформацию, способствующую отделению окалины от поверхности заготовки.
Толщина заготовки после прокатки в гаком калибре остается практически постоянной. Для прокатки, например, заготовки сечением 150 х .150 мм в валках диаметром 200 мм и общим обжатием 20 мм с поворотом валков вокруг оси прокатки на 5 величина обжатия по ширине заготовки, приходящаяся на каждый валок, будет изменяться на ±3,9 мм. Суммарное обжатие заготовки остается постоянным. При этом длина очага деформации определяется по зависимости V R А Н и изменяется от 1 „in 56,7 мм до I maks 69,1 мм. Длина внеочаговой зоны деформации определяется по зависимости I hi- Ь  1,31 - 1  1,31 - 1  0,31 и будет изменяться от 17 мм до 20,7 мм. Такое изменение длин внеочаговых зон гарантирует отделение окалины от основного металла. При периодических поворотах каждого валка на з обжатия по ширине заготовки будут изменяться как в предыдущем случае. Дополнительное обжатие тола1ины заготовки будет согласно формуле (4) составляет 1,25 мм. Это дополнительное обжатие периодически суммируется с общим обжатием, что дополнительно увеличивает неравномерность внеочаговой деформации на 0,37 .мм и способствует отделе1шю окалины от металла и интенсивному ее удалению сдуванием. Периодический гюворот валков создает обжатие и растяжение металла заготовки в направлении диагоналей, величин которых согласно зависимостям (2 и 3) составляют соответственно 21,6 и 2,9 мм, что способствует интенсивной проработке металла заготовки, повыщающей качество готового проката.
в результате испытаний установлено, что окалина с поверхности нагретого металла удаляется полностью и на поверхности прокатанного профиля нет дефектов  вкатанная окалина. Структура металла готового проката проработана по всему сечению. Таким образом, предложенное устройство позволяет улучшить качество проката за счет эффективного удаления окалины и проработки металла по всему сечению раската.