Способ производства гнутого сортового профиля

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к производству сортовых гнутых профилей проката. Способ включает подгибку элементов полосовой заготовки в черновых, промежуточных, предчистовых и чистовых проходах с формированием двух полукруглых гофров на основании профиля. Формирование гофров начинают в последнем предчистовом проходе до высоты, равной 0,70 - 0,85 величины заданной их высоты, и завершают во втором чистовом проходе, сохраняя одинаковой длину дуги поперечного сечения гофров в обоих упомянутых проходах, при этом гофры освобождают от контакта с инструментом во втором предчистовом и во всех чистовых проходах, кроме второго. Способ обеспечивает повышение качества профиля за счет улучшения его геометрии и предотвращения трещинообразования при профилировании. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при изготовлении холодногнутых сортовых профилей, преимущественно для дорожных ограждений автомагистралей.

Согласно ГОСТ 14350 к сортовым гнутым профилям проката относятся такие, которые образованы полками, стенками и гофрами, соединяющимися в местах изгиба. Некоторые из таких профилей служат в качестве дорожных ограждений автомагистралей и изготавливаются на многоклетьевых профилегибочных станах путем последовательной по проходам подгибки элементов полосовой заготовки до получения требуемой конфигурации сечения. Технология изготовления сортовых гнутых профилей достаточно подробно описана, например, в книге под ред. И.С. Тришевского "Производство гнутых профилей (оборудование и технология)", "Металлургия", 1982, с. 243-261. Технология профилирования должна обеспечивать получение профилей с требуемой геометрией и отсутствие трещинообразования в процессе их изготовления.

Известен способ изготовления профилей с гофрами жесткости, отличающийся тем, что участок заготовки, на котором формируют гофры, предварительно вытягивают в поперечном направлении до образования криволинейной формы с периметром вытянутого участка, близким к периметру гофрированного участка (см. а.с. СССР N 308608 кл. B 21 D 5/08 от 04.05.70 г.).

Недостатком известных способов является возможность трещинообразования при профилировании, так как формируемая полосовая заготовка растягивается в поперечном направлении, что вызывает ее утонение и неизбежный наклеп с ухудшением пластических свойств.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является способ изготовления (калибровка) сортового гнутого С-образного равнополочного профиля с гофрами на основании, описанная в книге А.П.Чекмарева и В.Б.Калужского "Гнутые профили проката", М., "Металлургия", 1974, с. 163-165 и рис. 85.

Этот способ включает подгибку элементов полосовой заготовки в черновых, промежуточных, предчистовых и чистовых проходах с формированием двух полукруглых гофров на основании профиля и характеризуется тем, что формирование гофров до заданной их высоты осуществляют в черновых проходах и полученные гофры контактируют с инструментом (валками) во всех проходах.

Недостатком такого способа является возможность трещинообразования и искажения геометрии формуемого сечения при использовании его для изготовления корытообразных профилей с отбортовками, содержащими гофры на своем основании.

Действительно, при реализации данного способа в этом случае, когда гофры располагаются на периферийных горизонтальных участках профиля, а на его средней по ширине части образуется корытообразное сечение, может произойти растяжение гофров (с вероятным трещинообразованием) из-за перемещения металла при профилировании в поперечном направлении, что и подтвердили опыты (см. ниже).

Технической задачей изобретения является повышение качества профиля за счет улучшения его геометрии и предотвращения трещинообразования при профилировании.

Для решения этой задачи в способе, включающем подгибку элементов полосовой заготовки в черновых, промежуточных, предчистовых и чистовых проходах с формированием двух полукруглых гофров на основании профиля, формирование гофров начинают в последнем предчистовом проходе до высоты 0,70...0,85 величины заданной их высоты и завершают во втором чистовом проходе, сохраняя одинаковой длину дуги поперечного сечения гофров в обоих упомянутых проходах, при этом гофры освобождают от контакта с инструментом во втором предчистовом и во всех чистовых проходах, кроме второго.

Сущность найденного технического решения состоит в том, что гофры формируют за два конкретных прохода с увеличением их глубины и уменьшением ширины за счет сохранения постоянства длины дуги поперечного сечения гофров, причем с заданным соотношением их глубины в каждом проходе и, кроме того, гофры освобождают от контакта с инструментом в проходе, находящемся между двумя упомянутыми и во всех последующих проходах. В результате этого исключаются поперечное растяжение и переформовка гофров (смещение мест их изгиба относительно инструмента), что сводит к минимуму остаточные напряжения в металле, предотвращая тем самым трещинообразование при профилировании и ухудшение геометрии профилей.

Проведенные отчеты показали (см. ниже), что при подгибке элементов полосы на ее краях и середине необходимо "освобождение" формуемых на промежуточных участках заготовки гофров в определенные моменты профилирования (т.е. в соответствующих проходах), что полностью исключает их нежелательное деформирование с отрицательными последствиями. При этом становится возможным использовать заготовку практически той же ширины, которая необходима для формовки профиля одинаковых размеров, но без гофров, что дает прямую экономию металла (с учетом повышения жесткости гофрированного профиля).

На чертеже показаны схема формовки сортового гофрированного профиля по предлагаемому способу и вид поперечного сечения этого профиля (римские цифры - номера формующих проходов).

Профиль формуется за 11 проходов, из которых I...III - черновые, IV и V - промежуточные, VI и VII - предчистовые и VIII...XI - чистовые проходы. Формирование средней части 1 профиля осуществляется в I...VII проходах путем последовательной подгибки элементов 2 на углы α. В последнем предчистовом проходе VIII начинает формирование полукруглых гофров 3 (высотой h = (0,70.. .0,85) · H и шириной b₁) на основании 4 профиля (инструмент показан штриховкой). В первом чистовом проходе VIII гофры освобождены от контакта с инструментом 5, а в IX (втором чистовом) проходе завершается формирование гофров высотой H и шириной b₂, причем b₁ > b₂, а длина дуги поперечного сечения гофров одинакова в VII и IX проходах.

В двух последних чистовых проходах (X и XI) гофры освобождены от контакта с инструментом. Подгибка отбортовок 6 осуществляется в четырех чистовых проходах на углы. Для улучшения геометрии профиля использован известный β прием: подъем и опускание элементов 4 основания профиля в чистовых проходах (см. патент РФ N 1817717) на угол γ определенной величины.

Опытную проверку найденного технического решения производили на профилегибочном стане 2-8х100-600 ЗАО "Прокат - гнутый профиль" ОАО "Магнитогорский металлургический комбинат".

С этой целью при изготовлении сортового профиля для дорожных ограждений автомагистралей 320х75х3 мм и ст. 3пс варьировали количество и местоположение проходов, в которых формировали гофры и в которых "освобождали" их, а также соотношение высот гофров в формирующих проходах.

Качество профилей, полученных при реализации заявляемого технического решения, сравнивали с качеством профилей, изготовленных при профилировании по известному способу, выбранному в качестве ближайшего аналога, с фиксированием количества отсортированного по дефектам проката в обоих вариантах.

Наилучшие результаты (отсортировка в пределах 0,2%) получены с использованием предлагаемой технологии профилирования.

Формирование гофров за один проход приводило в отдельных случаях к появлению на них трещин и отбраковке профилей. При формировании гофров на более ранних стадиях (например, в черновых или промежуточных проходах) наблюдались искажения геометрии профилей с отсортировкой до 1,0% проката, т. к. в этом случае трудно обеспечить неизменное положение гофров во всех проходах относительно продольной плоскости YY. Несоблюдение оптимального соотношения h=(0,70...0,85)H приводило к невыполнению заданных размеров гофров (до 1,5% случаев).

Профилирование же по известному способу (см.выше) с формированием гофров в черновых проходах без их последующего освобождения вызвало отсортировку до 5% проката по вышеуказанным дефектам. Таким образом, опыты подтвердили приемлемость заявляемого способа для решения поставленной задачи и его преимущества перед технологией, выбранной в качестве ближайшего аналога.

Технико-экономические исследования, проведенные в ЗАО "Прокат - гнутый профиль" и в ЗАО ПКФ "Южуралавтобан" показали, что применение предлагаемого технического решения позволяет на 10-15% уменьшить расход металла на изготовление сортовых гнутых профилей для дорожных ограждений за счет предотвращения дефектов при профилировании и повышения жесткости проката.

Пример конкретного выполнения Сортовой гнутый профиль 320х75х3 мм с размерами: B=320, B'=296, H_п=75, H₀ =20, S=3, b₀=91, b_b=56, c=52, H=10, R₁=9, R₂=7, R₃=5 мм (см. чертеж) формуется за 11 проходов по следующему режиму (углы подгибки по проходам): I - α = 10^o; II - α = 20^o; III - α = 32^o; IV - α = 44^o; V - α = 58^o; VI - α = 70^o; VII - α = 77^o (завершено формирование среднего участка профиля); VIII - β = 20^o; γ = 7^o; IX - β = 42^o; γ = 0 (основание - на горизонтали); X - β = 61^o; γ = 1^o; XI - β = 70^o - готовый профиль.

Формирование гофра до высоты h = 0,8H = 8 мм с шириной b₁ = 30 мм осуществляется в VII проходе, а до высоты H = 10 мм и b₂ = 28 мм - в IX проходе. "Освобождение" гофров - в VIII, X и XI проходах.

Величины радиусов изгиба у гофров в VII проходе R'₂ = 9 мм и R'₃ = 6 мм.

При постоянстве длин дуг гофров l_g ширина гофра в VII проходе равна а величина l_g определяется как в

Формула изобретения

1. Способ производства гнутого сортового профиля, включающий подгибку элементов полосовой заготовки в черновых, промежуточных, предчистовых и чистовых проходах с формированием двух полукруглых гофров на основании профиля, отличающийся тем, что формирование гофров начинают в последнем предчистовом проходе до высоты, равной 0,70-0,85 величины их заданной высоты, и завершают во втором чистовом проходе при сохранении одинаковой длины дуги поперечного сечения гофров в обоих упомянутых проходах, при этом гофры освобождают от контакта с инструментом во втором предчистовом и во всех чистовых проходах, кроме второго.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что полученный гнутый сортовой профиль используют для дорожных ограждений автомагистралей.

РИСУНКИ

Рисунок 1