CZ288305B6

CZ288305B6 - Method for rolling Z-section sheet piles

Info

Publication number: CZ288305B6
Application number: CZ19953221A
Authority: CZ
Inventors: Henri Grober
Original assignee: Profilarbed Sa
Priority date: 1994-12-07
Filing date: 1995-12-05
Publication date: 2001-05-16
Also published as: JPH08224634A; CN1132669A; KR960021193A; RU2145263C1; DE19543414B4; CZ322195A3; PL311687A1; US5671630A; GB9523701D0; CN1069069C; GB2295785A; PL179553B1; KR100400341B1; LU88566A1; JP3707842B2; GB2295785B; UA32438C2; DE19543414A1; TW290481B

Description

Způsob válcování štětovnice profilu Z

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu válcování štětovnic profilu Z za tepla z částečně dokončených nosníků profilu H, vytvářených zejména z trámových předrobků vyrobených plynulým litím.

Dosavadní stav techniky

Zatímco dosud se ocelové profilové tyčové prvky jako jsou nosníky, štětovnice a úhelníky válcovaly z původních pravoúhelníkových profilů, v současné době se dává přednost používání předem tvarovaných prvků vyráběných kontinuálním litím, protože se tím omezuje počet válcovacích stupňů, nutných pro dosažení konečného tvaru ocelového profilu. Stále běžnější se stává použití této metody u válcování profilu H za tepla z podlouhlých trámových polotovarů, které již ve výchozí podobě po odlití mají profil tvaru Η. K rozšíření této metody přispěla také skutečnost, že způsoby používané pro kontinuální lití těchto trámových polotovarů byly již dostatečně zvládnuty.

Pokud se týká výroby štětovnic, dosud neexistuje způsob kontinuálního lití vhodných speciálních polotovarů. Na rozdíl od nosníků, jejichž profil tvaru H má dvě roviny souměrnosti, štětovnice mají v průřezu tvar jen s jedinou rovinou souměrnosti v případě štětovnic profilu U a nemají žádnou rovinu souměrnosti, pokud jde o štětovnice profilu Z. Plynulé lití ocelových profilů majících tvar profilu blízký tvaru vyráběné štětovnice není proto z technologického hlediska tak snadné jako plynulé lití trámových polotovarů se dvěma rovinami souměrnosti.

Protože štětovnice jsou naopak často válcovány na stejných válcovacích stanicích jako nosníky, bylo by lákavé moci vyrábět štětovnice, mající zejména v profilu tvar Z, z trámových polotovarů profilu H, čímž by se na jedné straně omezil počet druhů plynule odlévaných trámových polotovarů a současně na straně druhé vyřešil problém související s požadavkem na plynulé lití speciálních profilů pro štětovnice.

Způsob válcování štětovnic profilu Z z trámových polotovarů je popsáno v dokumentu JP-A04 288903. Při tomto způsobu válcování se v jeho první fázi přetváří částečně dokončený nosník profilu H na polotovar štětovnice profilu Z, která má již až na předběžně vytvarované zámkové ozuby konečnou geometrii hotové štětovnice. Druhý stupeň válcování se již převážně soustřeďuje na úpravu tvaru stojiny a přírub, a válcování zámkových ozubů. Celkový vzhled profilu Z se již v této fázi prakticky nemění. Tento válcovací postup vyžaduje poměrně složité přesuny materiálu, při kterých mohou vznikat výrobní vady, například přeložky v oblasti přechodů mezi stojinou a přírubami štětovnice.

Základním problémem předloženého vynálezu je vyřešení takového způsobu, který by byl pro válcování štětovnic profilu Z z předběžně tvářených nosníků profilu H za tepla vhodnější.

Podstata vynálezu

Tento úkol je vyřešen způsobem podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že v průběhu válcování se na polotovaru štětovnice vytvářejí dva přechodové úseky mezi přírubovými a stojinovými částmi, které jsou v podstatě rovnoběžné s válcovací rovinou, a tyto dva přechodové úseky spojují nahrubo vyválcované části pro příruby štětovnice se středním úsekem, skloněným k válcovací rovině, která je rovinou rovnoběžnou s osami otáčení válců válcovacího zařízení.

-1CZ 288305 B6

Oproti standardnímu válcování z trámového polotovaru profilu H nebo z předvalku s profilem podobným tvaru průřezu štětovnic profilu Z začíná způsob podle vynálezu u polotovaru obsahujícího dva přechodové úseky mezi přírubovými a stojinovými částmi. Těmito dvěma přechodovými úseky jsou spojeny nahrubo tvářené části se středním šikmým úsekem, který je skloněn k válcovací rovině. U tohoto způsobu tváření je možno přemísťovat materiál z přírubových konců předběžně vyformovaného nosníku profilu H velmi jednoduše buď do nahrubo válcovaných částí, ze kteiých se potom vytvářejí příruby a části spojovacích zámků, nebo do dvou přechodových úseků mezi přírubovými a stojinovými částmi profilu.

Dva přechodové úseky mezi přírubovými a stojinovými částmi a zmíněný střední úsek tvoří předběžně vytvarovanou zakřivenou stojinu štětovnice. Pro zjednodušení válcování se tento prohnutý tvar profilu stojiny udržuje v průběhu celé druhé části válcovacího procesu a teprve v závěru válcování se prohnutý tvar stojiny vyrovná do rovinného tvaru, aby se vytvořila konečná stojina štětovnice. Tento postup umožňuje omezit potřebnou Šířku předvalku, což má ten důsledek, že je pro výrobu možné použít buď válců na válcovací stolici, které nemají příliš velkou šířku nebo je možné na dané válcovací stolici válcovat širší štětovnice. V této souvislosti je třeba připomenout, že při daném modulu pružnosti umožní použití širších štětovnic snížení hmotnosti stěny vytvářené z těchto štětovnic asi o 15 % na metr čtvereční. Z toho vyplývá další výhoda, spočívající v tom, že možnost vyrábět širší profily štětovnic na stávajících válcovacích stolicích znamená také značný ekonomický přínos.

V první fázi válcování je výhodné především vytváření zploštění dvou přírubových konců A2, A4 a další příčné oddálení zbývajících dvou přírubových konců Al, A3 od sebe. Ktomuto označení je třeba poznamenat, že přírubové konce předběžně vytvarovaného nosníku profilu H jsou postupně kolem obvodu profilu H číslovány Al, A2, A3, A4 (viz obr. 1).

Přemísťování materiálu napolo dohotoveného nosníku profilu H tvářením v průběhu válcovacího procesuje možno obecně charakterizovat takto:

hlavní část materiálu přírubových konců A2, A4 přechází do přechodových úseků;

materiál druhých dvou přírubových konců Al, A3 přechází do předběžně tvarovaných bočních přírub a do předběžně tvarovaných zámkových ozubů; a střední úsek je téměř zcela vytvářen z materiálu pocházejícího ze stojiny trámového polotovaru profilu H.

Střední úsek, spojující dva přechodové úseky mezi přírubovými a stojinovými částmi, svírá podle dalšího výhodného provedení vynálezu s válcovací rovinou úhel a, který se postupně zvětšuje až na maximální hodnotu úhlu a(max) > Oq, přičemž v závěrečné fázi válcovacího procesu se tento úhel a(max) sníží na konečnou hodnotu úhlu Oo- Tento postup umožňuje dosáhnout maximálního prostoru, který je možno využít pro válcovací šířku.

Způsob podle vynálezu obsahuje také výhodné a optimální válcování přírub a zámkových ozubů štětovnic. Při tomto způsobu se pro každou ze dvou nahrubo válcovaných částí pro vytvoření přírub vyválcuje předběžně tvarovaný zámkový ozub, přechodový úsek mezi zámkovou a přírubovou částí, který je v podstatě rovnoběžný s válcovací rovinou, a spojovací úsek mezi přechodovým úsekem mezi zámkovou a přírubovou částí a přechodovým úsekem mezi přírubovou a stojinovou částí. Přechodový úsek mezi zámkovou a přírubovou částí, který je v podstatě rovnoběžný s válcovací rovinou, podstatně zjednodušuje přemísťování materiálu v oblasti předběžně vytvarované oblasti příruby a zámkového ozubu a také usnadňuje válcování zámkového ozubu. Při formování tohoto spojovacího zámkového ozubu se nejprve vyválcuje v předvalku ve směru kolmém na válcovací rovinu drážka. V závěru válcování se přechodový úsek mezi zámkovou a přírubovou částí a spojovací úsek mezi přechodovým úsekem, spojujícím

-2CZ 288305 B6 zámkovou a přírubovou část a přechodovým úsekem mezi přírubovými a stojinovými částmi zploští a orientuje tak, aby vytvořil rovinnou přírubu, svírající úhel β₀ s válcovací rovinou.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže objasněn pomocí příkladů provedení ve spojení s výkresy, ve kterých znázorňuje:

obr. 1 postupný vývoj průřezu válcovaného výrobku při způsobu válcování podle vynálezu;

obr. 2a předběžně tvářenou štětovnici podle vynálezu v příčném řezu, který představuje výchozí tvar pro závěrečné válcování konečného tvaru štětovnice; a obr. 2b konečný tvar štětovnice profilu Z v příčném řezu.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je zobrazen názorný příklad provádění způsobu podle vynálezu, při kterém se z válcovaného trámového předvalku 10 profilu H válcuje štětovnice typu „AZ 36“ se spojovacími zámkovými ozuby typu LARSSEN^r. Výchozí trámový předvalek 10 má dvě roviny souměrnosti a může být rozdělen do pěti částí: stojiny 12, která je při válcování orientována rovnoběžně s válcovací rovinou 8 (válcovací rovinou je rovina rovnoběžná s osami otáčení válců neznázoměné válcovací stolice), a čtyř přírubových konců AI. A2, A3, A4 rozmístěných v rozích po obvodu trámového předvalku 10. Přírubové konce AI, A2, A3, A4 jsou napojeny na stojinu 12 zaoblenými částmi 14. Vnější boční plochy 16 obou větví profilu H jsou rovinné a kolmé na stojinu 12. Je třeba poznamenat, že celková součtová průřezová plocha všech čtyř přírubových konců AI. A2. A3, A4 je o něco větší než průřezová plocha stojiny 12.

Při prvním válcovacím průchodu (1) trámového předvalku 10 válcovacím zařízením se střední část stojiny 12 trámového předvalku 10 mírně ztenčila a získala šikmou orientaci vzhledem k válcovací rovině 8. Druhý přírubový konec A2 a čtvrtý přírubový konec A4 se mírně zploštily směrem do rovnoběžného uspořádání vzhledem k válcovací rovině 8, zatímco první přírubový konec AI a třetí přírubový konec A3 se zaoblily, přičemž se střední části vnějších bočních ploch 16 trámového předvalku 10 mírně vyboulily.

V průběhu druhého válcovacího průchodu (2) se druhý přírubový konec A2 a čtvrtý přírubový konec A4 ještě dále zploštily a vytvořila se na nich rovinná ploška 18, rovnoběžná s válcovací rovinou 8. První přírubový konec AI a třetí přírubový konec A3 se dále deformovaly v příčném směru na vnější stranu. Je třeba poznamenat, že všechny konkávní spojovací části příčného průřezu se tvarovaly do křivek s velkým poloměrem zakřivení.

Při třetím průchodu (3) je již možno rozlišit vytvoření šikmého středního úseku 20, dvou přechodových úseků 22', 22 mezi přírubovými a stojinovými částmi a nahrubo vyválcovaných částí 24', 24 pro budoucí příruby a spojovací zámkové ozuby konečných stětovnic. Dva přechodové úseky 22'. 22 mezi přírubovými a stojinovými částmi jsou umístěny v polohách, ve kterých se nacházely přírubové konce A2. A4 a jsou v podstatě rovnoběžné s válcovací rovinou

8. Je třeba připomenout, že na konvexní straně dvou přechodových úseků 22'. 22 mezi přírubovou a stojinovou částí jsou vytvořeny v podstatě rovinné povrchové plošky 23', 23. a že na protilehlé straně je dostatek prostoru pro vytvoření konkávních spojovacích úseků 26', 26 s velkým poloměrem zakřivení. Prostřednictvím těchto konkávních spojovacích úseků 26'. 26 je šikmý střední úsek 20 svými konci napojený na příslušnou nahrubo vyválcovanou část 24'. 24. ze které se v dalším válcovacím postupu vytváří příruba a spojovací zámkový ozub zhotovované

-3CZ 288305 B6 štětovnice. Je třeba připomenout, že při třetím průchodu (3) polotovaru válcovací stolicí se úhel a zvětšil a že druhý přírubový konec A2 a čtvrtý přírubový konec A4 již úplně zanikly. Materiál z těchto zaniklých částí se přemístil převážně do přechodových úseků 22', 22 mezi přírubovou astojinovou částí, ale současně také do nahrubo vyválcovaných částí 24', 24 pro vytvoření 5 přírub. Postupné zplošťování přírubových konců A2, A4 ve směru rovnoběžném s válcovací rovinou 8, kterým se vytvářejí přechodové úseky 22', 22 mezi přírubovou a stojinovou částí a konkávní spojovací úseky 26', 26 s velkým poloměrem zakřivení, umožňuje výrazné snížení nebezpečí vzniku povrchových vad, například přeložek.

io Čtvrtý průchod (4) představuje konec první fáze válcování, při které dochází k proměně trámového předvalku 10 profilu H do předběžného tvaru Štětovnice ve tvaru písmene Z. Na tomto předběžně vytvarovaném profilu je možno dobře rozeznat šikmý střední úsek 20, jehož úhel a sevřený s válcovací rovinou 8 se ještě jednou zvětšil a přechodové úseky 22', 22 mezi přírubovými a stojinovými částmi se dostaly do polohy rovnoběžné s válcovací rovinou 8. V této 15 fázi se také dále ztenčily nahrubo vyválcované části 24', 24, které jsou základem pro budoucí příruby a spojovací zámkové ozuby zhotovované štětovnice.

Je třeba připomenout, že oba přechodové úseky 22', 22 mezi přírubovými a stojinovými částmi a šikmý střední úsek 20 tvoří zakřivený předběžný tvar profilu výsledné štětovnice, zatímco 20 každá dvojice sestávající zjednoho druhého přechodového úseku 30', 30 mezi zámkovým ozubem a přírubou a zjednoho spojovacího úseku 32'. 32” tvoří zakřivený předběžný tvar profilu příruby zhotovované štětovnice.

Následující stupně válcování až do devátého průchodu (9) válcovacím zařízením jsou převážně 25 zaměřeny na postupné tvarování zakřiveného nebo přehýbaného polotovaru štětovnice a na válcování zámkových ozubů. Na rozdíl od průběhu válcování běžně známých štětovnic s profilem tvaru Z se tvarování z hrubého polotovaru provádí na polotovaru pro štětovnici profilu Z, majícím zakřivený tvar příčného průřezu. Při tomto postupu je kromě jiného možné využít výhody poloměru zakřivení spojovacích úseků, týkajících se konvexních částí štětovnice. 30 Zakřivený tvar průřezu budoucích přírub usnadňuje mimo jiné válcování zámkových ozubů, protože tyto zámkové ozuby jsou téměř rovnoběžné s válcovací rovinou 8 a jsou proto velmi snadno přístupné. V průběhu dalšího válcování stojiny, která je v průřezu zakřivená, zůstává úhel a téměř konstantní a je zřetelně větší než úhel a₀ měřený na dohotovené štětovnici, jak je patrné z obr. 2a a 2b.

Až do devátého průchodu (9) válcovacím zařízením má předtvarovaný ozub spojovacího zámku otevřený tvar, který umožňuje jeho další tvarování z hrubého předvalku. Při devátém průchodu (9) válcovacím zařízením je další tvarování nahrubo vyválcovaného profilu ukončeno a zámkové ozuby se uzavřou za přetvoření do jejich konečného tvaru. Kromě toho, dosahují v devátém 40 průchodu (9) jednotlivé stěny své konečné tloušťky. Poslední válcovací průchod se používá jen pro narovnávání profilu střední části štětovnice podle obr. 2b. Oba přechodové úseky 22'. 22 mezi přírubami a stojinou, které jsou rovnoběžné s válcovací rovinou 8 a jejichž součtová délka může tvořit 15 až 75 % konečné délky stojiny štětovnice, a střední úsek 20 jsou napřímeny tak, že se vytvoří přímý úsek, tvořící výslednou stojinu 40 štětovnice. Tato deformace se uskutečňuje 45 zmenšením úhlu a na hodnotu úhlu Oo, který je sevřen mezi stojinou 40 konečného tvaru štětovnice a válcovací rovinou 8. Stejným způsobem jsou napřímeny přechodové úseky 30'. 30 mezi zámkovým ozubem a přírubou a spojovací úseky 32'. 32 což vede v konečném tvaru štětovnice k vytvoření přírub 42', 42 štětovnice, u kterých se úhel β zvětší na hodnotu konečného úhlu βο·

Pro válcování štětovnic způsobem podle vynálezu mohou být použity i jiné typy trámových předvalků. V závislosti na šířce vytvářených štětovnic se ukazuje, že před válcováním je nezbytné před vlastním válcováním provést předběžné pěchování tak, aby se výška předvalku přizpůsobila šířce zhotovovaného profilu štětovnice.

-4CZ 288305 B6

V předchozích příkladech byl způsob podle vynálezu aplikován na štětovnice profilu Z, opatřené zámkovými ozuby 44', 44 typu LARSSEN^r. Tímto způsobem však mohou být vyráběny válcované štětovnice profilu Z, opatřené i jinými typy spojovacích zámků.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob válcování štětovnice profilu Z za tepla z trámového polotovaru profilu H, tvořeného stojinou (12) a čtyřmi přírubovými konci (Al, A2, A3, A4), rozmístěnými v rozích po obvodu profilu H, při kterém se používá válcovacího zařízení vymezujícím takovou válcovací rovinu (8), že stojina (12) trámového předvalku profilu H je v podstatě rovnoběžná s válcovací rovinou (8), přičemž štětovnice profilu Z obsahuje na konci válcovacího procesu rovinnou stojinu (40), svírající úhel (cto) s válcovací rovinou (8), dvě postranní příruby (42', 42), svírající úhel (β₀) s válcovací rovinou (8), a zámkový ozub (44', 44) na konci každé postranní příruby (42', 42), vyznačující se tím, že v průběhu válcování se na polotovaru štětovnice vytvářejí dva přechodové úseky (22', 22) mezi přírubovými a stojinovými částmi, které jsou v podstatě rovnoběžné s válcovací rovinou (8), a tyto dva přechodové úseky (22', 22) spojují nahrubo vyválcované části (24', 24) pro příruby štětovnice se středním úsekem (20), skloněným k válcovací rovině (8).
2. Způsob podle nároku 1, vy z n ač uj í c í se t í m, že ze dvou přechodových úseků (22', 22) mezi přírubovými a stojinovými částmi a ze středního úseku (20) profilu se vytvoří zakřivená a předběžně tvarovaná stojina štětovnice.
3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že v závěrečné fázi válcování se zakřivený tvar profilu předběžně tvarované stojiny zploští a vytvoří se konečný tvar rovinné stojiny (40) štětovnice.
4. Způsob podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že probíhá přes vytvoření předběžně tvarované štětovnice, při kterém se každý z přechodových úseků (22', 22) mezi přírubovými a stojinovými částmi ukončí na jedné své straně v podstatě rovinnou povrchovou ploškou (23', 23) a na druhé straně zakřiveným konkávním spojovacím úsekem (26', 26).
5. Způsob podle nároků I až 3, vyznačující se tím, že v průběhu válcování se vychází z předběžně tvářeného trámu profilu H, u kterého se hlavní část materiálu z přírubových konců (A2, A4) přemísťuje do přechodových úseků (22', 22) mezi přírubovými a stojinovými částmi, materiál dalších dvou přírubových konců (Al, A3) se přemísťuje do předtvarovaných částí dvou postranních přírub a do předtvarovaných částí zámkových ozubů, a střední úsek (20) se tvoří téměř zcela z materiálu, pocházejícího ze stojiny (12) trámového polotovaru profilu H.
6. Způsob podle nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že střední úsek (20) spojující dva přechodové úseky (22', 22) mezi přírubovými a stojinovými částmi svírá s válcovací rovinou (8) úhel (a), který se postupně zvětšuje až na maximální hodnotu úhlu a(max) > a₀, přičemž v závěrečné fázi válcovacího procesu se tento úhel a(max) sníží na konečnou hodnotu úhlu (ao).
7. Způsob podle nároků 1 až 6, v y z n a č u j í c i se tím, že v první fázi válcování se uskutečňuje zplošťování dvou přírubových konců (A2, A4) a další příčné vzdalování druhých přírubových konců (Al, A3) od sebe.

-5CZ 288305 B6
8. Způsob podle nároků 1 až 7, vyznačující se t í m, že pro vytvoření dvou nahrubo vyválcovaných částí pro příruby se válcuje předběžný tvar zámkového ozubu, přechodového úseku (30', 30) mezi zámkovou a přírubovou částí, který je v podstatě rovnoběžný s válcovací rovinou (8), a spojovacího úseku (32', 32) mezi přechodovým úsekem (30', 30) mezi zámkovou a přírubovou částí a přechodovým úsekem (22', 22) mezi přírubovou a stojinovou částí.
9. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že v závěru válcování se přechodové úseky (30', 30) mezi zámkovými a přírubovými částmi a spojovací úseky (32', 32) mezi těmito přechodovými úseky (30', 30) mezi zámkovými a přírubovými částmi a přechodovými úseky (22', 22) mezi přírubovými a stojinovými částmi zploští pro vytvoření rovinných přírub (42', 42), svírajících úhel β₀ s válcovací rovinou (8).
10. Způsob podle nároku 8 nebo 9, vyznačující se tím, že po vyválcování přechodového úseku (30', 30) mezi zámkovou a přírubovou částí, která je v podstatě rovnoběžná s válcovací rovinou (8), se válcuje drážka (34) jako předběžný tvar zámkového ozubu, probíhající ve směru kolmém na válcovací rovinu (8).
11. Způsob podle nároků lažlO, vyznačující se tím, že šířka přechodových úseků (22', 22) mezi přírubovými a stojinovými částmi, v podstatě rovnoběžných s válcovací rovinou (8), je větší než 15 % konečné šířky stojiny (40).