Стан для профилирования швеллеров

 

Изобретение относится к оборудованию для обработки металлов давлением, в частности к профилегибочным станам. Сущность изобретения: стан для профилирования швеллеров содержит последовательно расположенные задающую и формующие клети с валками, установленными с заданным зазором "s" мм и состоящими из цилиндрических и конических рабочих элементов, и вертикальные ролики, расположенные перед и за каждой клетью. Углы наклона к горизонтали образующих конических элементов валков 1-й, 2-й и цилиндрических элементов 3-й формующих клетей соответственно равны 30 - 32^o, 60 - 62^o и 90^o, при этом ролики удалены от клети по ходу прокатки на расстояние , где b - длина образующей поверхности конического элемента, мм. Ролики, установленные за первой формующей клетью, выполнены с образующей рабочей поверхности в виде ломаной линии, состоящей из четырех отрезков равной длины, каждый из которых наклонен под углом 30^o к горизонтали. 2 ил.

Изобретение относится к оборудованию для обработки металлов давлением и может быть использовано при производстве гнутых швеллерных профилей.

Холодногнутые профили проката производятся на непрерывных и полунепрерывных стенах, содержащих, как правило, формующие клети (с калиброванными валками) и задающую клеть (валки с гладкой бочкой). Для контроля за подгибаемыми полками профиля между клетями устанавливают пары вертикальных роликов. Профилирование швеллеров обычно осуществляется в 7-12 клетях. Современный стан для производстве сортовых гнутых профилей (в том числе швеллерных) описан, например, в [1] Известен профилегибочный стан, преимущественно для производства швеллерных профилей, содержащий ряд последовательно расположенных на основании клетей, с постепенным уменьшением расстояния от оси прокатки каждой клети до основания в направлении прокатки [2] Известен также непрерывный профилегибочный стан для формования профилей с вертикальными полками, например швеллеров, содержащий неприводные клети и приводные, одна из которых задающая, а другая содержит валки с углом наклона боковых формующих элементов 65-75^о [3] Недостатком известных станов являются относительно большие трудозатраты при профилировании швеллеров, оборудованные значительным количеством формующих клетей.

Наиболее близким к изобретению является стан для формовки профилей с вертикальными элементами (типа корытных и швеллерных) [4] Этот стан содержит последовательно расположенные задающую и формующие клети с валками, установленными с заданным зазором и состоящими из цилиндрических и конических рабочих элементов, и характеризуется наличием вертикальных роликов, расположенных попарно перед и за каждой клетью. Недостатком стана также являются повышенные трудозатраты при производстве швеллерных профилей.

Основная задача, решаемая изобретением снижение трудозатрат при профилировании швеллеров заданной геометрии за счет изменения конструктивных особенностей стана.

Для решения этой задачи у стана, содержащего задающую и формующие клети с валками, установленными с заданным зазором S мм и состоящими из цилиндрических и конических рабочих элементов, и верти- кальные ролики, углы наклона к горизонтали образующих конических элементов валков первой, второй и цилиндрических элементов третьей формующих клетей соответственно равны 30-32, 60-62 и 90^о, при этом ролики удалены от клети по ходу прокатки на расстояние l ≅ 7,0; м, где b длина образующей поверхности конического элемента, мм, а ролики, установленные за первой формующей клетью, выполнены с образующей рабочей поверхности в виде ломаной линии, состоящей из четырех отрезков равной длины, каждый из которых наклонен под углом 30^о к горизонтали.

Вышеприведенная математическая зависимость получена в результате обработки опытных данных и является эмпирической.

Сущность технического решения состоит в том, что за счет некоторых конструктивных особенностей предлагаемого профилегибочного стана увеличены углы подгибки за проход при формовке швеллеров (до 32^о; на известных станах не более 20^о), а это позволяет получать профиль требуемой геометрии всего за три прохода, причем на стане с поштучным процессом профилирования (на известных станах для этого требуется 9-11 проходов). Кроме того, изменение конструкции вертикальных роликов за 1-й формующей клетью позволяет применять одни и те же ролики для профилирования заготовки разной ширины (и получения швеллеров различных типоразмеров).

Большие углы подгибки за проход (I 30-32^о, II 30^о и III 28-30^о) достигаются за счет максимального приближения вертикальных роликов к предыдущей клети, причем минимальное расстояние между роликами и клетью определяется конструктивно в зависимости от диаметров валков и роликов с учетом возможности их эксплуатации.

Опыты показали, что максимально-допустимая величина l указанного расстояния зависит от толщины профилируемой полосы (или заданного межвалкового зазора S) и ширины подгибаемого элемента (полки швеллера), практически равного длине b образующей конического элемента. Была также определена оптимальная конструкция бочек роликов, расположенных за первой формующей клетью.

Опытную проверку найденного технического решения производили на профилегибочном стане 0,5-2,5 х 300-1500 Магнитогорского меткомбината при поштучной формовке швеллеров толщиной 3-6 мм и с шириной полки 30-60 мм из заготовок с σ_b ≅ 60 кгс/мм².

С этой целью на стане изменяли местоположение вертикальных роликов, располагавшихся за каждой формующей клетью. Результаты оценивали по величине выхода швеллеров, полностью соответствующих техническим требованиям. Наилучшие результаты (выход упомянутых профилей 95-98%) получены при l ≅ 0,7 . Увеличение l (до 1/1) снижает выход качественных профилей до 82-93% в основном из-за угла между стенкой и полками (менее 90^о).

Испытания вертикальных роликов с различным исполнением их бочки показали, что оптимальная величина угла α наклона граней калибров (см.фиг.2) 30^о; при α28-29^о "не выполнялся" угол 90^о на части профилеразмеров, а при α= 31-33^о наблюдались застревания отдельных штук в калибрах, что приводило к остановкам стана и травмированию профилей. Выполнение на бочках роликов двойного калибра позволило профилировать все швеллеры на одном комплекте роликов за 1-й формующей клетью (изменялось только расстояние между этими роликами).

На стане-прототипе формовка тех же профилеразмеров осуществлялась в 7-8 формующих клетях; вертикальные ролики располагались на середине межклетевых промежутков, т. е. на расстоянии 0,7 м от каждой клети (на опытном стане: l_макс 7: ≈0,58 м; l_мин 7 ≈0,41 м соответственно для швеллеров 150х30х4 мм и 160х50х6 мм), что увеличило трудозатраты почти в три раза. Таким образом, опыты подтвердили приемлемость предлагаемого устройства для достижения поставленной цели и его преимущества перед объектом-прототипом.

На фиг. 1 схематично показан предлагаемый стан; на фиг. 2 вертикальный ролик за 1-й формующей клетью стана.

Стан содержит задающую клеть 1 с гладкими (цилиндрическими) валками и три формующие клети 2 (I, II и III), валки которых, установленные с зазором S мм, состоят из цилиндрических и конических рабочих элементов с длиной образующей последних, равной b мм. Перед и за каждой клетью установлены попарно вертикальные ролики 3-7; стрелкой показано направление движения полосы; межклетевое расстояние l'.

Ролик 5 за 1-й формующей (I) клетью (см.фиг.2) содержит бочку 8, образующая рабочей поверхности которой (между линиями х₁х₁ и х₂х₂) выполнена в виде ломаной линии, состоящей из четырех отрезков 9 одинаковой длины "а", каждый из которых наклонен под углом 30^о к х₁х₁(х₂х₂).

Такое исполнение бочки позволяет контролировать полки разной длины, подогнутые в I-м проходе на 30-32^о за счет изменения расстояния между роликами рассматриваемой пары.

Вертикальные ролики 6 за II-й клетью имеют вид усеченных конусов с углом при вершине 60^о, а ролики за III-й клетью цилиндрические. Профилируемая полоса 10 центрируется перед станом (его задающей клетью 1) с помощью роликов 3, а перед калибром 1 клети роликами 4, что снижает вероятность получения разнополочных швеллеров.

П р и м е р 1. Профилегибочный стан для швеллеров с межклетевым расстоянием l', равным 1,4, и с минимальными параметрами S 3 мм и b 40 мм содержит вертикальные ролики, расположенные за каждой из 3-х формующих клетей на расстоянии l ≅ 7 = 0,64 м (принимается l 0,6 м). Углы подгибки по проходам: 0^о -> 32^о -> 62^о -> 90^о. Вертикальные ролики за 1 клетью выполнены с бочками, показанными на фиг.2.

П р и м е р 2. Аналогичный стан, но углы подгибки 0^о -> 31^о -> 61^о -> 90^о.

П р и м е р 3. Тот же стан, но 0^о -> 30^о -> 60^о -> 90^о.

Технико-экономическая эффективность изобретения по сравнению с прототипом заключается в уменьшении трудозатрат при изменении конструктивных особенностей стана.

Формула изобретения

СТАН ДЛЯ ПРОФИЛИРОВАНИЯ ШВЕЛЛЕРОВ, содержащий последовательно расположенные задающую и формующие клети с валками, установленными с заданным зазором S и состоящими из цилиндрических и конических рабочих элементов, и вертикальные ролики, расположенные перед и за каждой клетью, отличающийся тем, что образующие конических элементов валков первой, второй и цилиндрических элементов третьей формующих клетей выполнены с наклоном к горизонтали под углом 30 - 32^o, 60 - 62^o и 90^oС соответственно, при этом ролики удалены от клети по ходу прокатки на расстояние где b - длина образующей поверхности конического элемента, мм, а ролики, установленные за первой формующей клетью, выполнены с обрзующей рабочей поверхности в виде ломаной линии, состоящей из четырех отрезков равной длины, каждый из которых наклонен под углом 30^o к горизонтали.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2