RU1791067C - Способ прокатки кольцевых изделий - Google Patents

Abstract

Использование: при изготовлении кольцевых изделий на радиальнр-осевых коль- цепрокатных станах с торцовыми валками, имеющими индивидуальный привод. Сущность изобретени : заготовку деформируют в радиальном направлении между двум  вертикальными валками, из которых по меньшей мере один приводной. В процессе деформировани  заготовки осуществл ют изменение соотношени  величин угловых скоростей торцовых валков, при этом разность между угловой скоростью торцового валка, обкатывающего большее основание профил  заготовки, и угловой скоростью торцового валка, обкатывающего меньшее основание профил  заготовки, определ етс  из зависимости Дй(0,05...0,15)60 UK/# D, где UK - линейна  скорость вращени  торцового валка/обкатывающего меньшее основание профил  заготовки, м/с; D - диаметр торцовых валков, мм. Линейна  .скорость заготовки на выходе из торцовых валков равна линейной скорости на выходе из вертикальных валков. 3 ил., 2 табл. Ё

Description

Изобретение относитс  к обработке металлов давлением, а именно к способам прокатки кольцевых изделий преимущественно с профилем поперечного сечени , имеющим разновеликие основани ,и может быть использовано при изготовлении кольцевых изделий на радиально-осевых кольцепро- катных станах с торцовыми валками, имеющими индивидуальный привод.

Прокатка кольцевых изделий на коль- цепрокатных станах радиально-осевого типа включает деформацию полой заготовки в радиальном направлении между вертикальными валками и в осевом направлении между торцовыми валками, при этом в процессе прокати, по мере роста диаметра прокатываемого издели , торцовые валки перемещаютс  вдоль продольной оси стана.

удал  сь от очага радиальной деформации. Учитыва , что один из вертикальных валков (приводной) в течение всего процесса прокатки вращаетс  с посто нной угловой скоростью , увеличение диаметра кольца и смещение кольца по полотну торцовых валков требуют изменени  угловой скорости вращени  торцовых валков, т.к. несоответствие линейной скорости кольца и торцовых валков приводит к смещению кольца относительно продольной оси стана, нарушению нормальной работы стана в ходе технологического процесса, ухудшению качества колец .

Кроме того, в случае по влени  значительного рассогласовани  скоростей вращени  торцовых валков и кольца возможно образование разных в кинематическом отVJ

Ю

о о

v|

ношении зон, что вызывает нерегулируемое поверхностное смещение металла и дефекты в виде ут жек, невыполнени  профил  и плен,

Известен способ прокатки колец между парой радиальных вертикально расположенных валков, один из которых приводной . парой торцовых валков (один из которых цилиндрический, горизонтально расположенный, приводной, другой - конусный , наклонный, холостой) с передачей вращени  к приходным валкам от одного двигател , Изменение скорости вращени  приводного торцового валка при этом осуществл етс  ступенчато при помощи редуктора , а наклонный валок приводитс  во вращение силами трени  от кольца 1.

Недостатком указанного способа  вл етс  узкий интервал изменени  скорости вращени  приводного торцового валка, низка  степень согласованности линейных скоростей вращени  торцовых валков и кольца; по вление разных в кинематическом отношении зон, что вызывает нерегулируемое поверхностное смещение металла и дефекты в виде невыполнени  профил  и плен, приводит к дестабилизации процесса прокатки . Указанный способ в насто щее врем  примен етс  только на старых станах.

Наиболее близким по технической сущности к за вл емому  вл етс  способ прокатки кольцевых изделий, при котором заготовку деформируют в радиальном направлении между двум  вертикальными валками, из которых по меньшей мере один приводной, и в осевом направлении между двум  торцовыми валками с индивидуальными приводами 2.

Недостатком указанного способа  вл етс  то, что изменение скоростей .торцовых валков по мере роста диаметра заготовки и изменени  ее положени  на полотне торцовых валков осуществл етс  синхронно без определени  и корректировки соотношений скоростей между ними. Это вызывает нерегулируемое скольжение металла заготовки Via Торц овы хМШаХ и приводит к по влению поверхностных дефектов в виде ут жек, невыполнени  профил , плен, мелких трещин и закатов на торцовых поверхност х кольца. Особенно сильно указанные недостатки про вл ютс  при прокатке кольцевых изделий с профилем поперечного сечени , имеющем разновеликие основани  (к Ним отнесены издели , имеющие различную ширину торцовых -поверхностей при разнице между ними не менее 15%, а наружна  и внутренн   повефШости имеют различную форму);при этом дефекты в виде невыполнени  профил  и ут жек образуютс  на большем основании профил  кольца, а дефекты в виде закатов на его меньшем основании. Это св зано с различи ми в услови х деформировани  указанного профил  как в

радиальном, так и в осевом очагах деформации . В частности, в радиальном очаге на течение металла и заполнение соответствующих элементов профил  оказывает вли ние неравномерность, по высоте профил ,

0 относительного обжати  при одинаковой величине абсолютного обжати . В осевых очагах деформации/соответствующих большему и меньшему основани м профил  заготовки вследствие их различных размеров,

5 различно и соотношение объемов металла, идущих на прирост диаметра и в уширение. Дл  обеспечени  заполнени  калибра на большем основании профил  заготовки целесообразно предварительно создавать из0 быток металла в соответствующей части исходной заготовок дл  раскатки. В тоже врем  указанна  рекомендаци  имеет до- вольно ограниченное применение, в частности не может обеспечить качественное

5 выполнение профил  при значительной величине раскатки. В результате этого при прокатке изделий с профилем поперечного сечени , имеющем разновеликие основани  зачастую не удаетс  избежать вышеука0 занных дефектов. Это обсто тельство служит причиной увеличени  припусков на механическую обработку, а, следовательно, повышени  расхода металла и затрат на ме- хобработку.

5 Цель изобретени  - повышение качества получаемых изделий. Задача, которую при этом необходимо решить, заключаетс  а том, чтобы создать в очаге торцовых валков услови , вследствие которых имело бы

0 место перетекание металла (в процессе его деформации в клети наклонных валков) в зону, прилегающую к большему основанию профил  заготовки из зоны у меньшего основани  профил , а также из центральной

5 части профил , лежащей между указанными выше зонами и, соответственно, чтобы выт жка металла по толстостенной части профил  превышала бы выт жку металла по его тонкостенной части.

0 Дл  достижени  поставленной цели при техническом решении данной задачи в известном способе прокатки кольцевых изделий , при котором заготовку деформируют в радиальном направлении между двум  вер5 тикальными валками, из которых по меньшей мере один приводной, и в осевом направлении между двум  торцовыми валками с индивидуальными приводами, в процессе деформировани  заготовки осуществл ют изменение соотношени  величин угловых скоростей торцовых валков, при этом разность между угловой.скоростью торцового валка, обкатывающего большее основание профил  заготовки, и угловой скоростью торцового валка, обкаты- вающегр меньшее основание профил  заго- товки,определ етс  из зависимости:

Дш (0,05-0,15),(1)

Jt UT

где DT - диаметр торцовых валков, соответ- ствующий середине толщины профил  кольца , мм;...-.......

UK линейна  скорость вращени  торцового валка, обкатывающего тонкостенный торец, м/с, а линейна  скорость заготовки на выходб из торцовых валков равна линейной скорости на выходе из вертикальных валков.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что за вл емый способ прокатки отличаетс  тем, что в процессе деформировани  заготовки производ т изменение соотношени  величин угловых скоростей торцовых валков, при этом разность между угловой скоростью торцового валка, обкатывающего большее основание профил  заготовкой угловой скоростью торцового валка, обкатывающего меньшее основание профил  заготовки,определ етс  из зависимости (1), при этом линейна  скорость заготовки на выходе из торцовых валков равна линейной скорости на выходе из вертикальных валков.

На фиг. 1 и 2 показан кольцепрокатный стан; на фиг, 3 - возможные профили коль- цевых изделий, имеющих разновеликие основани .

Здесь: 1 - прокатываема  заготовка; 2 - главный (наружный) радиальный валок; 3 - внутренний валок; 4 - верхний торцовой валок; 5 - нижний торцовой валок; 6 - электропривод верхнего торцового валка; 7 - электропривод нижнего торцового валка; 8 - электропривод главного радиального валка; 9 - входной центрирующий ролик; 10 - выходной центрирующий ролик; 11 - мерительный ролик, t - большее основание профил  заготовки; II - меньшее основание профил  заготовки; D - наружный диаметр; d - внутренний диаметр; Н - высота профи- л ; Si - ширина большего основани  профил ; $2 - ширина меньшего основани  профил .

Сущность способа прокатки кольцевых изделий заключаетс  в следующем.

Нагрета  предварительно подготовленна  исходна  заготовка подаетс  на кольцепрокатный стан, где производитс  ее деформаци  в двух очагах.

В радиальном (прокатка между вертикальными валками 2 иЗ, фиг. 1,2) и в осевом (прокатка между торцовыми валками 4 и 5, фиг. 1 и 2). В процессе прокатки заготовки 1 происходит непрерывное изменение ее геометрических параметров (рост диаметра, уменьшение толщины стенки, формоизменение профил  поперечного сечени ). Положение заготовки 1 относительно продольной оси стана в период прокатки определ етс  положением входного 9 и выходного 10 центрирующих роликов. Если ось заготовки смещена относительно продольной оси стана в-сторону входа в осевой очаг деформации (фиг, 2), то выходной ролик 10 смещаетс  на угол р больший, чем угол /3 смещени  входного ролика 9. В случае смещени  оси заготовки в сторону выхода из осевого очага деформации, угол/Зстано-. витс  большим угол р. Наличие неравенства между углами р и / свидетельствует о несоответствии линейных скоростей заготовки на выходе из радиального и осевого очага деформации. При равенстве углов р и Дли- нейные скорости заготовки на выходе из радиального и осевого очагов деформации совпадают. Учитыва , что углова  скорость главного радиального валка в процессе прокатки не измен етс , возникающее неравенство углов р и ft устран ют путем соответствующего изменени  (уменьшени  и увеличени ) угловой скорости торцовых валков.

Одновременно с выполнением услови  о равенстве линейной скорости заготовки на выходе из торцовых валков и линейной скорости заготовки на выходе из вертикальных валков, в процессе деформировани  заготовки осуществл ют изменение соотношени  величин угловых .скоростей торцовых валков, при этом разность между угловых скоростей торцовых валков, при этом разность между угловой скоростью торцового валка, обкатывающего большее основание профил  заготовки и угловой скоростью торцового валка, обкатывающего меньшее основание профил  заготовки,оп- редел етс  из зависимости (1).

Вывод указанной зависимости произведен исход  из следующих соображений. Линейна  скорость заготовки на входе в очаг деформации торцовых валков определ етс  скоростью выхода заготовки из очага деформации вертикальных валков и угловой скоростью вращени  торцовых валков, при этом скорости заготовки по верхнему и нижнему основани м профил  заготовки одинаковы и не завис т от условий, созданных в очаге торцовых валков. В тоже врем  скорости заготовки на выхода из очага торцовых валков по верхнему и нижнему основани м профил  определ ютс  услови ми, которые имеют место в указанном очаге, в частности они завис т от величины выт жки по элементам профил . Дл  качественного выполнени  профил  у большего основани  необходимо создать в очаге торцовых валков услови , обеспечивающие перётекание металла в зону, прилежащую к большему основанию профил  из его части, прилегающей к меньшему основанию, а также из центральной зоны профил , лежащей между указанными выше зонами. Такие услови  гарантированно обеспечат выполнение всех, элементов части профил ,прилегаю- щей к большему основанию,и предотврат т образование здесь ут жек. Указанные услови  возможно создать, если получить в очаге деформации наклонных валков превышение выт жки и, соответственно, скорости течени  металла в выт жку в части профил , прилегающей к большему основанию по отношению к его центральной и тонкостенной част м. При этом, вследствие более высокой скорости движени  металла в зоне контакта части профил  прилегающей к большему основанию с одним из наклонных валков, металл этой части стремитс  течь в выт жку и, соответственно, в рост диаметра более интенсивно, увлека  за собой центральную и тонкостенную части , что и приводит к перетеканию металла из центральной и тонкостенной частей в толстостенную. Увеличение угловой скорости торцового валка, обкатывающего большее основание профил  заготовки, приводит к увеличению линейной скорости металла на выходе из очага деформации по указанной поверхности относительно основной части заготовки; что увеличивает выт жку металла по части профил  у большего основани . Учитыва , что линейна  скорость основной части заготовки в этом случае меньше линейной скорости металла, примыкающего к поверхности большего основани  профил  на выходе из очага торцовых валков, происходит повышенное течение металла поверхностного сло  в направлении к периферии профил , т.е. в уширение, что способствует стабильному оформлению профил  поперечного сечени  заготовки. В свою очередь уменьшение угловой скорости торцового валка, обкатывающего меньшее основание профил  заготовки, приводит к уменьшению линейной скорости металла на выходе из очага деформации по указанной поверхности относительно основной части кольца, что уменьшает выт жку по части заготовки , примыкающей к меньшему основанию и исключает по вление на ней дефектов типа закатов.

Исследовани ми установлено, что дл  качественного выполнени  профил  заготовки выт жка металла по части профил , примыкающей к большему основанию (//z) должна превышать выт жку металла по его части, примыкающей к его меньшему основанию (//к) на величину/ //гк 1,05-1,15. Ука0 занное превышение выт жки обеспечит стабильное формование профил . Если Цг ft, будет больше 1,15, то преимущественное течение в выт жку толстостенной части профил  приведет к по влению ут жек

5 по поверхности тонкостенной части профил , а также по влению дефектов типа плен на обеих торцовых поверхност х кольца. Если Hz/fiK будет меньше 1,05, то, вследствие р да сопутствующих факторов (таких как

0 колебание массы исходной заготовки, ее размеров) процесс формировани  толстостенного торца кольца в очаге деформации торцовых .валков носит нестабильный характер .

5 Вследствие того, что выт жки в очаге

деформации торцовых валков у большего и

меньшего оснований профил  могут быть

определены как отношение скорости соот . ветствующей части профил  на выходе из

0 очага к скорости кольца на входе в очаг VBX, получаем

V z вых . V к вых . /«ч / z--r-.--. .--r-.--,(2) Vex VBX

где (Лг и JUK - выт жки по толстостенной и

5 тонкостенной част м профил  соответственно;

VBX - скорость кольца на входе в очаг торцовых валков;

VzBbix и Уквых - скорости толстостенной

0 и тонкостенной частей профил  на выходе из очага торцовых валков.

Устанавлива  превышение угловой скорости торцового валка, обкатывающего большее основание профил , мы обеспечи5 ваем прев ышение скорости выхода металла указанной части профил  из очага деформации по сравнению с частью профил  у меньшего основани , (т.к. в данных сечени х скорости металла и валков совпадают) и,

0 соответственно, превышение выт жки цг над выт жкой/ к.

Линейна  скорость вращени  торцового валка, обкатывающего большее основание профил , равна:

5и -v -  °т °Ь т

Uz - Vz вых - --gg-- (3)

Линейна  скорость вращени  торцового валка, обкатывающего меньшее основание профил .равна

UK VK вых

ТГРт Ok 60

где D - диаметры торцовых волков, мм;

ah и Оде - угловые скорости сращени  торцовых валков..

Поскольку известно отношение выт жек:

- 1.05-1,

(5)

(6)

/МкV к вых

пР ah 60 ah 60 Л- D -ftv a

То есть, если (из 4) (D - -к t ,

JL -J

То из (5) и (6) получаем, что % -(1,05-1,15) .

Найдем превышение угловой скорости торцового валка, обкатывающего большее ос- нование профил  над торцовым валком, обкатывающим меньшее основание профил 

60 ик

Oh -(OK Aft (0,05-0,15)П D

To есть, углова  скорость торцового валка, обкатывающего большее основание профил  должна на (0,05-0,15) превышать угловую скорость торцового валка, обкатывающего его меньшее основание, т.е.:

Дш (0,05-0,15) 60 ; U

/{ LJ

Пример конкретного выполнени .

Способ был опробован при изготовлении .кольца с профилем, поперечного сечени , приведенным на фиг. 3 (б) из предварительно подготовленной заготовки.

Параметры кольца и заготовки приведены в табл. 1.

При площади толстостенной части профил  заготовки 7942 мм2 и кольца 7158 мм2 коэффициент выт жки по толстостенной части

составл ет z 1,11.

При площади тонкостенной части профил  заготовки 3306 мм2 и кольца 2850 мм2, коэффициент выт жки по указанной части составит//4 1,16.

Таким образом//г/ ,11/1,,96.

Прокатка колец производилась на коль- цепрокатном стане радиально-осевого типа . Диаметр наружного валка 1100 мм,

(4)

и  5

т 10

5)

(6) 15

орос- ом, и25

30

35

ка, иую его

оллесеиз ки. 4П

дел  фти

45

ром2 , ти 50

.

ль- тим ,

диаметр внутреннего валка - 350 мм. Торцовые валки наклонные (угол наклона 20°) с длиной образующей 510 мм и диаметрами: меньшим - 120 мм; большим - 470 мм.

Линейна  скорость кольца при прокатке составл ла 1,6 м/с.

При изготовлении вышеуказанного профил  со значительной разницей по величине оснований (большее - 139 мм, меньшее - 50 мм) по способу прототипа 12,6 % колец бракуетс . Это св зано с тем, что величина выт жки по толстостенной части профил  меньше выт жки по его тонкостенной части (1,11 и 1,16 соответственно).

С изменением соотношени  величин угловых скоростей торцовых валков изготовлено 296 колец.

Результаты контрол  качества указанных колец приведены в табл. 2.

Таким образом, изготовление колец по предлагаемому способу обеспечивает изготовление колец без образовани  дефектов типа ут жка и плены.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ прокатки кольцевых изделий, преимущественно с профилем поперечного сечени , имеющим разновеликие основани , при котором заготовку деформируют в радиальном направлении между двум  вертикальными валками, из которых по меньшей мере один приводной, и в осевом направлении между двум  торцовыми валками с индивидуальными приводами, отличающийс  тем/что, с целью повышени  качества получаемых изделий, в процессе деформировани  заготовки осуществл ют изменение соотношени  величин угловых скоростей торцовых валков, при этом разность между угловой скоростью торцового валка, обкатывающего большее основание профил  заготовки, и угловой скоростью торцового валка, обкатывающего меньшее основание профил  заготовки, определ етс  из зависимости

   Д« (0.05-0.15) 6°. UK.

   /& -)

   где UK - линейна  скорость вращени  торцового валка, обкатывающего меньшее основание профил  заготовки, м/с; D - диаметр торцовых валков, мм, а линейна  скорость заготовки на выходе из торцовых валков равна линейной скорости на выходе из вертикальных валков.

   Таблица 1

   Таблица 2

   Фиг.З