Способ продольного разделения проката

 

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к прокатному производству. Задача изобретения - увеличение стойкости инструмента, используемого при продольном разделении сочлененной заготовки, а также улучшение качества мест разделения и расширение технологических возможностей в способе продольного разделения проката. Способ включает нагрев металла, предварительное формирование состоящего из нескольких соединенных между собой перемычкой частей профиля и разделение полученного профиля на части разрушением соединительной перемычки. Предлагается использовать дисковые ножи. Толщина разделяемой перемычки не должна превышать значения, полученного по следующей зависимости: где h_max - максимальная разделяемая толщина перемычки; K₁ - коэффициент, учитывающий твердость разрезаемого материала; K₂ - коэффициент, учитывающий повышение усилия при притуплении ножей; К₃ - коэффициент, учитывающий увеличение бокового зазора между ножами при длительном их использовании; σ_s - фактическое сопротивление деформации разрезаемого материала; ε_н - коэффициент надреза; Q_max - максимальное продольное усилие, создаваемое прокатными валками клети, размещенной перед неприводными дисковыми ножами; n - количество разделяемых перемычек. Изобретение обеспечивает возможность разделения перемычек большей толщины, улучшение качества мест разделения за счет разделения срезом. 2 ил.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве симметричных и несимметричных профилей.

Известен способ продольного разделения совмещенных профилей, включающий создание ослабленного сечения в месте разделения и его последующего разрушения в очаге деформации при прокатке (Следнев В.П. Спаренная прокатка сортовых профилей. М.: Металлургия. 1988. с. 10-11).

Совмещение процессов формоизменения и разделения в валках прокатного стана затрудняет настройку и, как следствие, приводит к образованию в месте раздела заусенца, чему дополнительно способствует высокая пластичность металла в горячем состоянии.

Наиболее близким является способ разделения проката, использующий принцип разделения операций формоизменения и разделения сформированной заготовки (см. А.С. 376133, кл. В 21 В 1/02, опубл. Б.И. 1978, 22, с. 22). Упомянутый способ включает в себя этап формоизменения в валках прокатного стана заготовки, состоящей из нескольких соединенных перемычкой профилей, и затем разделение соединительной перемычки вне прокатной клети за счет неподвижно установленного ножа. Недостатком описанного способа разделения является использование неподвижного ножа для разделения перемычки, что наряду с низкой стойкостью неподвижно установленного ножа и большим потребным продольным усилием, необходимым для разделения, приводит к образованию наплыва металла в месте разделения, что при последующей прокатке приводит к образованию поверхностных дефектов.

Задачей изобретения является увеличение стойкости инструмента, используемого для разделения, и улучшение качества мест разделения сочлененных профилей за счет замены неподвижно установленного ножа неприводными дисковыми ножами. Расширение возможностей разделения за счет замены неподвижного ножа неприводными дисковыми ножами. Такая замена позволяет при одинаковом продольном усилии разделять перемычку между сочлененными профилями значительно большей толщины, так как потребное усилие резания дисковыми ножами в два раза меньше, чем неподвижно установленным ножом (Целиков А.И., Полухин П.И., Гребеник В.М. и др. Машины и агрегаты металлургических заводов, том 3. М.: Металлургия, 1981, с. 365).

Для решения указанной технической задачи в способе продольного разделения проката, включающем нагрев металла, предварительное формирование состоящего из нескольких соединенных между собой перемычкой частей профиля и разделение полученного профиля на части разрушением соединительной перемычки посредством неприводных дисковых ножей за счет продольного усилия, создаваемого валками, расположенными в непосредственной близости от прокатной клети. При этом максимальная толщина разделяемой перемычки не должна превышать значения, полученного по следующей зависимости: где h_max - максимальная разделяемая толщина перемычки; K₁ - коэффициент, учитывающий твердость разрезаемого материала; К₂ - коэффициент, учитывающий повышение усилия при притуплении ножей; К₃ - коэффициент, учитывающий увеличение бокового зазора между ножами при длительном их использовании; σ_s - фактическое сопротивление деформации разрезаемого материала; ε_н - коэффициент надреза; Q_max - максимальное продольное усилие, создаваемое прокатными валками клети, размещенной перед неприводными дисковыми ножами; n - количество разделяемых перемычек.

Несоблюдение оговоренного условия приведет к застреванию разделяемой полосы в неприводных дисковых ножах и остановке прокатного стана на время, необходимое для извлечения застрявшей полосы.

Способ поясняется с помощью чертежей, где на фиг.1 показан очаг деформации размещенной перед дисковыми ножами прокатной клети и действующие напряжения, на фиг. 2 приведен калибр прокатной клети, размещенной перед дисковыми ножами, и нормальные напряжения, действующие на его поверхности.

Способ осуществляется за счет использования резервных сил трения очага деформации прокатной клети, установленной в непосредственной близости от неприводных дисковых ножей. Резервные силы трения создают продольное усилие, за счет которого и происходит разделение перемычки в неприводных дисковых ножах. Максимально возможная толщина разделяемой таким способом перемычки зависит от ряда факторов. Количественно оценить максимальную толщину разделяемой неприводными дисковыми ножами перемычки за счет продольного усилия, создаваемого стоящей перед ними прокатной клетью, можно, проведя следующие рассуждения. Воспользуемся формулой для определения усилия, необходимого для резания дисковыми ножами (Целиков А.И., Полухин П.И., Гребеник В.М. и др. Машины и агрегаты металлургических заводов, том 3. М.: Металлургия, 1981, с. 365), где К₁ - коэффициент, учитывающий твердость разрезаемого материала; К₂ - коэффициент, учитывающий повышение усилия при притуплении ножей; К₃ - коэффициент, учитывающий увеличение бокового зазора между ножами при длительном их использовании; σ_s- фактическое сопротивление разрезаемого материала; ε_н- коэффициент надреза; αʹ- угол реза; h - толщина разрезаемого материала.

При разделении перемычки неприводными дисковыми ножами за счет действия продольного усилия, создаваемого установленной перед дисковыми ножами прокатной клетью, усилие, с которым при этом металл будет давить на дисковые ножи, можно определить по следующей зависимости: где Q_max - максимальное продольное усилие, создаваемое прокатными валками клети, размещенной перед неприводными дисковыми ножами.

Приравняв зависимости (2) и (3), после преобразований относительно h и с введением коэффициента n, учитывающего число одновременно разделяемых перемычек, получим
Пример. Рассмотрим случай разделения неприводными дисковыми ножами перемычки сдвоенной полосы, выходящей из открытого калибра (см. фиг.1). Исходные условия: ширина полосы 90 мм, начальная высота 42 мм, угол захвата 0,1 рад, коэффициент трения 0,25, катающий радиус валков прокатной клети 125 мм, фактическое сопротивление деформации полосы из стали 3 кп при температуре 1050^oС 100 МПа (Чекмарев А.П., Павлов В.Л., Мелешко В.И. и др. Теория прокатки крупных слитков. М.: Металлургия, 1968, с. 181). Для определения максимального усилия Q_max рассмотрим распределение сил в очаге деформации прокатной клети, расположенной перед неприводными дисковыми ножами (см. фиг. 1 и 2). Спроектировав все силы, действующие в очаге деформации на ось прокатки, получим уравнение равновесия сил

где R_k - радиус валка; B_cp - средняя ширина полосы; b_г - ширина гребня; h_г - высота гребня; α- угол захвата; β- угол между сторонами гребня; Θ - текущий угол; p_cp - среднее нормальное напряжение; τ_ср- среднее касательное напряжение.

Допустив, что среднее нормальное напряжение в очаге деформации распределено равномерно и связано с касательными через коэффициент трения, после интегрирования и преобразований получим

где l_d - длина дуги захвата; μ - коэффициент трения.

Воспользовавшись полученной зависимостью, определим Q_max, в рассматриваемом случае равное 58,9 кН. Используя зависимость (1), определим максимальную толщину разделяемой перемычки при разделении полосы на две части. Входящие в зависимость (1) коэффициенты приведены в работе (Целиков А.И., Полухин П.И., Гребеник В.М. и др. Машины и агрегаты металлургических заводов, том 3. М.: Металлургия, 1981, с. 322). После соответствующих подстановок в формулу (1) получаем максимально возможную толщину разделяемой перемычки 36,2 мм; в рассматриваемом случае толщина перемычки составляет 20,7 мм, следовательно, разделение перемычки возможно. При делении той же самой заготовки на три части максимально возможная толщина перемычки будет составлять 18,1 мм и, следовательно, процесс разделения полосы на три части при тех же условиях невозможен.

Использование предлагаемого способа по сравнению с существующим позволяет получить следующие преимущества:
- Увеличить стойкость инструмента, используемого для разделения, за счет замены неподвижно установленного ножа неприводными вращающимися дисковыми ножами.

- Улучшить качество мест разделения сочлененных профилей за счет разделения срезом неприводными дисковыми ножами вместо разделения смятием неподвижно установленным ножом.

- Расширить возможности за счет разделения большей толщины перемычки сочлененных профилей при прочих равных условиях.

Формула изобретения

Способ продольного разделения проката, включающий нагрев металла, предварительное формирование состоящего из нескольких соединенных между собой перемычкой частей профиля и разделение полученного профиля на части разрушением соединительной перемычки, отличающийся тем, что разрушение перемычки осуществляют неприводными дисковыми ножами, при этом толщина разделяемой перемычки не должна превышать значения, полученного по следующей зависимости:

где h_max - максимальная разделяемая толщина перемычки;
К₁ - коэффициент, учитывающий твердость разрезаемого материала;
К₂ - коэффициент, учитывающий повышение усилия при притуплении ножей;
К₃ - коэффициент, учитывающий увеличение бокового зазора между ножами при длительном их использовании;
σ_s - фактическое сопротивление деформации разрезаемого материала;
ε_н - коэффициент надреза;
Q_max - максимальное продольное усилие, создаваемое прокатными валками клети, размещенной перед неприводными дисковыми ножами;
n - количество разделяемых перемычек.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2