RU2014915C1

RU2014915C1 - Strip rolling method

Info

Publication number: RU2014915C1
Authority: RU
Inventors: Б.Я. Дроздов; С.В. Коваленко; А.А. Миленин; И.Н. Губайдуллин; С.Е. Меркурьев; В.Н. Самсоненко; В.Д. Гусев; В.Н. Зеленов
Original assignee: Акционерное общество "Чусовской металлургический завод"
Priority date: 1991-09-11
Filing date: 1991-09-11
Publication date: 1994-06-30

Abstract

FIELD: strip rolling processes. SUBSTANCE: method comprises steps of rolling a strip in rough and final grooved pass; forming on the blank lengthwise protrusions with height, equal to 0.05-0.15 of the blank thickness at rolling in the rough grooved pass, the protrusions are being formed on portions of the strip blank, being subjected to less reduction in the final grooved pass, at boundary with portions, being subjected to larger reduction in these grooved pass. EFFECT: enhanced quality of strip. 1 cl, 5 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано преимущественно для получения рессорной полосы переменного по длине сечения, а также для прокатки рессорных полос, поперечное сечение которых имеет участки разной толщины, но постоянно по длине (Т-образное, П-образное и другие). The invention relates to rolling production and can be used mainly to obtain spring strips of variable length along the section, as well as for rolling spring strips, the cross section of which has sections of different thicknesses but constant in length (T-shaped, U-shaped and others).

Используя известное техническое решение, получают рессорный лист постоянной ширины с уменьшающейся от центра к концах листа толщиной. Using the known technical solution, a spring sheet of constant width is obtained with a thickness decreasing from the center to the ends of the sheet.

Недостаток известного технического решения - сложность технологии прокатки. В известном техническом решении для получения постоянной ширины листа прокатываемую полосу предварительно обжимают по ширине в подготовительном калибре в вертикальных валках переменного радиуса, а затем - в окончательном (чистовом) калибре производят обжатие по высоте в горизонтальных валках переменного радиуса. Профилировка вертикальных валков выполнена с таким расчетом, чтобы обжатия по ширине в каждом сечении полосы были равны уширениям в этих сечениях при последующем окончательном обжатии по высоте в горизонтальных валках. Таким образом, для получения рессорного листа с использованием известного технического решения необходимы для периодических калибра; один на вертикальных валках, другой - на горизонтальных. Изготовление периодических калибров сопряжено с технологическими трудностями. В процессе прокатки начало профиля выходящей из вертикальных валков полосы должно совпадать при подаче в горизонтальные валки с началом профилировки последних. В известном техническом решении для этих целей предусмотрен достаточно сложный узел валков универсальной прокатной клети, обеспечивающий кинематическую связь между осями вертикальных валков и горизонтальными валками, а также соединение бандажей вертикальных валков со своими осями посредством храповых механизмов и снабжение бандажей тормозными устройствами. A disadvantage of the known technical solution is the complexity of the rolling technology. In the known technical solution, in order to obtain a constant sheet width, the rolled strip is preliminarily crimped in width in the preparatory gauge in vertical rolls of variable radius, and then in the final (finishing) gauge, height reduction is performed in horizontal rolls of variable radius. The vertical rolls are profiled so that the width reductions in each section of the strip are equal to the broadening in these sections during the subsequent final height reduction in horizontal rolls. Thus, to obtain a spring leaf using a known technical solution are necessary for periodic gauge; one on vertical rolls, the other on horizontal rolls. Production of periodic calibers is fraught with technological difficulties. During the rolling process, the beginning of the profile of the strip emerging from the vertical rolls should coincide when feeding into the horizontal rolls with the beginning of the profiling of the latter. A well-known technical solution for these purposes provides a rather complex roll unit of a universal rolling stand, providing a kinematic connection between the axes of the vertical rolls and horizontal rolls, as well as connecting the bandages of the vertical rolls to their axes by means of ratchet mechanisms and supplying the bandages with brake devices.

От ряда указанных недостатков свободен способ получения рессорного листа, принятый в качестве прототипа, который позволяет получать рессорный лист переменного по длине сечения. From a number of these disadvantages, the method for producing a spring leaf adopted as a prototype is free, which makes it possible to obtain a spring leaf of variable cross-sectional length.

В известном способе заготовку постоянного по длине сечения, предварительно получаемую в подготовительном калибре, прокатывают за один проход в периодическом (чистовом) калибре. В процессе прокатки в периодическом калибре кромки заготовки деформируют с постоянным обжатием 50-70% по всей длине листа, а остальную часть поперечного сечения - с переменным обжатием, уменьшающимся от концов к центру листа. В результате получают лист постоянной ширины, поперечное сечение которого, за исключением концевых участков прямоугольной формы, имеет Т-образную форму с постоянной толщиной полок и с уменьшающейся от центра к концам листа высотой выступа. Постоянство ширины листа обеспечивается за счет вынужденного уширения полок профиля в центральной части листами свободного уширения, вызванного большей степенью равномерной по ширине заготовки деформации по концам листа. In the known method, a blank of constant cross section length, previously obtained in the preparatory gauge, is rolled in one pass in a periodic (fair) gauge. During rolling in a periodic gauge, the edges of the workpiece are deformed with constant compression of 50-70% along the entire length of the sheet, and the rest of the cross section with variable compression, decreasing from the ends to the center of the sheet. The result is a sheet of constant width, the cross section of which, with the exception of the end sections of a rectangular shape, has a T-shape with a constant thickness of the shelves and with the height of the protrusion decreasing from the center to the ends of the sheet. The constancy of the sheet width is ensured by the forced broadening of the profile shelves in the central part by free broadening sheets caused by a greater degree of deformation uniform over the width of the workpiece at the ends of the sheet.

Недостаток известного способа - низкое качество полосы, связанное с невыполнением геометрических размеров профиля вследствие утяжки в процессе прокатки. Явление утяжки наиболее сильно проявляется в центральной части листа, где имеет место наибольший перепад обжатий по ширине заготовки. Кромки заготовки, деформируемые с большим обжатием, стремятся к удлинению (вытяжке), чему препятствует слабо обжимаемая средняя часть поперечного сечения (выступ Т-образного профиля). В результате произойдет вынужденное уширение кромок и утяжка выступа профиля, приводящая к уменьшению ширины выступа, увеличению углов наклона боковых сторон выступа к вертикальной оси и увеличению радиусов сопряжений боковых сторон выступа с его верхним основанием. The disadvantage of this method is the low quality of the strip associated with the failure of the geometric dimensions of the profile due to tightening during the rolling process. The phenomenon of tightening is most pronounced in the central part of the sheet, where there is the greatest difference in the reductions along the width of the workpiece. The edges of the workpiece, deformable with a large compression, tend to elongate (stretch), which is prevented by a slightly compressible middle part of the cross section (protrusion of the T-shaped profile). As a result, there will be a forced broadening of the edges and tightening of the protrusion of the profile, leading to a decrease in the width of the protrusion, an increase in the angles of inclination of the sides of the protrusion to the vertical axis and an increase in the radii of the mating sides of the protrusion with its upper base.

Задачей изобретения является повышение качества полосы за счет увеличения точности выполнения геометрических размеров. The objective of the invention is to improve the quality of the strip by increasing the accuracy of geometric dimensions.

Техническое решение задачи достигается тем, что в способе прокатки полос, включающем предварительную прокатку заготовки в подготовительном калибре с постоянным обжатием ее по длине и последующую прокатку в чистовом калибре с неравномерным обжатием по ширине, при которой одни участки поперечного сечения заготовки деформируются с большим обжатием, а другие - с меньшим, на заготовке, согласно изобретению, при прокатке в подготовительном калибре формируют выступы высотой 0,015-0,15 ее толщины, расположенные на участках, деформируемых с меньшим обжатием в чистовом калибре, вдоль границы последних с участками, подвергающимися большему обжатию в чистовом калибре. The technical solution to the problem is achieved by the fact that in the method of rolling strips, including preliminary rolling of the workpiece in the preparatory gauge with constant compression along its length and subsequent rolling in the finishing gauge with uneven compression along the width, at which some sections of the cross section of the workpiece are deformed with large compression, and others - with less, on the workpiece, according to the invention, when rolling in the preparatory caliber, they form protrusions with a height of 0.015-0.15 of its thickness, located in areas deformable with less compression in the finishing gauge, along the border of the latter with areas subjected to greater compression in the finishing gauge.

При прокатке Т-образной рессорной полосы переменной толщины согласно предложенному способу на заготовке в подготовительном калибре формируют выступы, расположенные так, что при последующей прокатке в чистовом (периодическом) калибре они оказываются на выступающей части Т-образного профиля вдоль их границы с полками профиля. При этом в зонах наибольшей утяжки появляются дополнительные объемы метала, компенсирующие вызываемое утяжкой изменение геометрических размеров выступающей части профиля. Кроме того, за счет локального увеличения обжатия в зоне выполняемых выступов уменьшается разность деформаций между полками и выступающей частью профиля, что также способствует уменьшению утяжки. When rolling a T-shaped spring strip of variable thickness according to the proposed method, protrusions are formed on the workpiece in the preparatory gauge so that during subsequent rolling in the finishing (periodic) gauge, they appear on the protruding part of the T-shaped profile along their border with the profile shelves. At the same time, additional metal volumes appear in the areas of greatest contraction, compensating for the change in the geometric dimensions of the protruding part of the profile caused by the contraction. In addition, due to a local increase in compression in the area of the protrusions performed, the difference in the deformations between the shelves and the protruding part of the profile is reduced, which also helps to reduce the tightening.

Уменьшение разницы деформаций и появление дополнительного смещаемого объема металла на границе участков профиля способствует вытяжке при прокатке, что благоприятно сказывается на выравнивании уширения по длине полосы. Reducing the difference in deformations and the appearance of an additional displaced volume of metal at the boundary of the sections of the profile promotes drawing during rolling, which favorably affects the alignment of the broadening along the length of the strip.

Дополнительный объем металла, находящийся в предлагаемых выступах, расходуется в центральных и прилегающих к центру участках рессорных листов на компенсацию утяжки, а уширение этих участков листов определяется вынужденным уширением кромок. На концевых участках листа, имеющих прямоугольное сечение, наличие выступов на заготовке увеличивает среднюю деформацию при прокатке в чистовом калибре, способствует увеличению уширения концевых участков. The additional volume of metal located in the proposed protrusions is spent in the central and adjacent to the center sections of the spring sheets to compensate for tightening, and the broadening of these sections of the sheets is determined by the forced broadening of the edges. At the end sections of the sheet having a rectangular section, the presence of protrusions on the workpiece increases the average deformation during rolling in the finishing gauge, and increases the broadening of the end sections.

Кромки заготовки, поступающей в периодический калибр, могут быть предварительно обжаты в подготовительном калибре с большей степенью, чем средняя часть поперечного сечения, что расширяет технологические возможности заявляемого способа и позволит добиться высокой точности выполнения геометрических размеров. The edges of the workpiece entering the periodic gauge can be pre-crimped in the preparatory gauge with a greater degree than the middle part of the cross section, which expands the technological capabilities of the proposed method and will achieve high accuracy of geometric dimensions.

Заявляемый способ может быть использован при продольной периодической прокатке рессорной полосы, имеющей в центральной части П-образное сечение (канавка посредине и выступы по краям). В этом случае в периодическом калибре среднюю часть поперечного сечения заготовки деформируют с постоянным обжатием по длине листа, а кромки - с переменным обжатием, уменьшающимся от концов к центру листа. Неравномерность обжатия по ширине заготовки может приводить к утяжке, вызывающей изменение геометрии выступающих частей П-образного профиля. The inventive method can be used for longitudinal periodic rolling of a spring strip having a U-shaped section in the central part (a groove in the middle and protrusions at the edges). In this case, in a periodic gauge, the middle part of the cross section of the workpiece is deformed with constant compression along the length of the sheet, and the edges with a variable compression, decreasing from the ends to the center of the sheet. The uneven compression over the width of the workpiece can lead to a tightening, causing a change in the geometry of the protruding parts of the U-shaped profile.

Выполнение на заготовке предлагаемых согласно изобретению выступов на участках, соответствующих выступающим частям П-образного профиля, вдоль их границы с канавкой позволит уменьшить утяжку и увеличить точность выполнения геометрических размеров. В средней части поперечного сечения заготовки при обжатии в подготовительном калибре может быть сформирована выемка глубиной, не превышающей глубину канавки в центре готового листа. Выполнение такой выемки позволяет расширить технологические возможности заявляемого способа и добиться высокого качества рессорных листов. The implementation on the workpiece proposed according to the invention of the protrusions in the areas corresponding to the protruding parts of the U-shaped profile along their border with the groove will reduce the tightening and increase the accuracy of the geometric dimensions. In the middle part of the cross section of the workpiece during compression in the preparation gauge, a recess can be formed with a depth not exceeding the depth of the groove in the center of the finished sheet. The implementation of such a recess allows you to expand the technological capabilities of the proposed method and to achieve high quality spring leaves.

Предлагаемый способ может быть также использован при прокатке полос постоянного по длине сечения, имеющих перепады по толщине в поперечном сечении, например, рессорных полос Т-образного или П-образного сечения. The proposed method can also be used when rolling strips of constant cross-sectional length, having differences in thickness in the cross section, for example, spring strips of a T-shaped or U-shaped cross-section.

Величина выступов, выполняемых на заготовке в подготовительном калибре, принята в пределах 0,05-0,15 толщины заготовки. Выступы высотой менее 0,05 толщины заготовки малоэффективны, а выполнение выступов высотой более 0,15 толщины заготовки приводит к переполнению калибра и сильному неравномерному износу прокатных валков. The size of the protrusions performed on the workpiece in the preparatory caliber, adopted in the range of 0.05-0.15 thickness of the workpiece. The protrusions with a height of less than 0.05 of the thickness of the billet are ineffective, and the implementation of the protrusions with a height of more than 0.15 of the thickness of the workpiece leads to overflow of the caliber and severe uneven wear of the rolling rolls.

На фиг. 1 представлено поперечное сечение заготовки для прокатки Т-образного профиля по заявляемому способу; на фиг. 2, 3 - варианты выполнения поперечного сечения заготовки с предварительно обжатыми кромками для прокатки Т-образного профиля; на фиг. 4 - поперечное сечение заготовки для прокатки П-образного профиля; на фиг. 5 - вариант выполнения поперечного сечения заготовки с выемкой в средней части для прокатки П-образного профиля (профиль рессорных листов показан на чертеже пунктиром). In FIG. 1 shows a cross section of a blank for rolling a T-shaped profile according to the claimed method; in FIG. 2, 3 - embodiments of the cross section of the workpiece with pre-crimped edges for rolling a T-shaped profile; in FIG. 4 is a cross section of a blank for rolling a U-shaped profile; in FIG. 5 is an embodiment of a cross section of a workpiece with a recess in the middle part for rolling a U-shaped profile (the profile of the spring sheets is shown in dashed lines in the drawing).

Прокатка по предлагаемому способу может осуществляться поштучно либо на непрерывном стане. В последнем случае на прокатанной полосе получают несколько листов (периодов) с последующей разрезкой на отдельные листы. Заготовка, выходящая из подготовительного калибра, имеет прямоугольное сечение с выступом высотой 0,05-0,15 толщины заготовки (фиг. 1). Выступы на заготовке расположены на участках, которые после обжатия в чистовом калибре образуют выступающую часть Т-образного профиля, вдоль границы последних с участками, из которых в чистовом калибре формируются полки профиля. Высота полок профиля постоянна по всей длине прокатанного листа, а высота выступа уменьшается от центра листа к его концам (концевые участки листа имеют обычно прямоугольное сечение высотой, равной высоте полок). Периодический калибр образован двумя горизонтальными валками. Нижний валок гладкий цилиндрический формирует нижнюю поверхность полосы, верхний валок имеет врез переменного радиуса, формирующий выступающую часть Т-образного профиля. Rolling by the proposed method can be carried out individually or on a continuous mill. In the latter case, on a rolled strip, several sheets (periods) are obtained, followed by cutting into separate sheets. The workpiece emerging from the preparatory caliber has a rectangular cross section with a protrusion of 0.05-0.15 height of the workpiece thickness (Fig. 1). The protrusions on the workpiece are located in areas that, after crimping in the finishing gauge, form the protruding part of the T-shaped profile, along the border of the latter with the sections from which the profile shelves are formed in the finishing gauge. The height of the shelves of the profile is constant along the entire length of the rolled sheet, and the height of the protrusion decreases from the center of the sheet to its ends (the end sections of the sheet usually have a rectangular section with a height equal to the height of the shelves). The periodic gauge is formed by two horizontal rolls. The lower roll is cylindrical smooth and forms the lower surface of the strip; the upper roll has an incision of variable radius forming the protruding part of the T-shaped profile.

Прокатку рессорных листов П-образного периодического профиля осуществляют следующим образом. Заготовка, выходящая из подготовительного калибра, имеет прямоугольное поперечное сечение с выступами, расположенными на участках, из которых в чистовом калибре формируются выступающие части П-образного профиля (фиг. 4). Чистовой периодический калибр образован нижним цилиндрическим валком и профилированным верхним валком, на котором выполнены два вреза переменного радиуса, формирующие выступающие части П-образного профиля, так чтобы их высота уменьшалась от центра к концам листа. Тонкая часть профиля (по канавке) имеет постоянную толщину (такую же толщину имеют обычно концы листа). Rolling spring sheets of a U-shaped periodic profile is as follows. The workpiece emerging from the preparatory gauge has a rectangular cross section with protrusions located in areas from which protruding parts of the U-shaped profile are formed in the finishing gauge (Fig. 4). The fine periodic gauge is formed by a lower cylindrical roll and a profiled upper roll, on which two cuts of variable radius are made, forming protruding parts of the U-shaped profile, so that their height decreases from the center to the ends of the sheet. The thin part of the profile (along the groove) has a constant thickness (usually the ends of the sheet have the same thickness).

Форму выступа на заготовке целесообразно выполнять в виде дуги окружности или овала либо в виде выпуклой кривой с быстрым убыванием высоты выступа возле границы толстой части профиля с тонкой и плавным убыванием высоты с противоположной стороны выступа. The shape of the protrusion on the workpiece is advisable to perform in the form of an arc of a circle or oval or in the form of a convex curve with a rapid decrease in the height of the protrusion near the border of the thick part of the profile with a thin and smooth decrease in height on the opposite side of the protrusion.

Предварительное обжатие кромок заготовки (см. фиг. 2, 3) либо средней части (см. фиг. 5) при прокатке соответственно Т- и П-образного профиля позволяет уменьшить перепад обжатий между тонкой и толстой частью профиля при последующей прокатке в чистовом проходе. Это позволяет повысить качество листа, уменьшить неравномерность износа прокатных валков, увеличить глубину выемок на готовых рессорных листах. Последнее обстоятельство способствует увеличению эффективности использования рессорной стали за счет перераспределения напряжений растяжения и сжатия при изгибе рессорных листов под действием вертикальных нагрузок в процессе эксплуатации рессор. Preliminary compression of the edges of the workpiece (see Fig. 2, 3) or the middle part (see Fig. 5) during rolling of a T- and U-shaped profile, respectively, reduces the difference in compression between the thin and thick part of the profile during subsequent rolling in the finishing pass. This allows you to improve the quality of the sheet, reduce the uneven wear of the rolling rolls, increase the depth of the recesses on the finished spring sheets. The latter circumstance contributes to an increase in the efficiency of using spring steel due to the redistribution of tensile and compression stresses when bending spring sheets under the action of vertical loads during the operation of the springs.

Результаты опытного опробования предлагаемого способа на стане 370 при прокатке Т- и П-образных профилей переменного сечения позволили определить численный интервал высоты выступа на заготовке (выступы выполнялись на заготовке прямоугольного сечения), использовалась рессорная сталь 50 ХГФА, температура прокатки в чистовом проходе 1050 - 1100^оС, ширина прокатанного листа 90 мм, длина периодической части 1100 мм.The results of experimental testing of the proposed method at mill 370 when rolling T- and U-shaped profiles of variable cross-section made it possible to determine the numerical interval of the height of the protrusion on the workpiece (the protrusions were performed on a workpiece of rectangular cross section), spring steel 50 HGFA was used, the rolling temperature in the finishing pass was 1050 - 1100 ^о С, the width of the rolled sheet is 90 mm, the length of the periodic part is 1100 mm.

Результаты прокатки рессорных полос Т-образного сечения представлены в таблице. Как следует из таблицы, высота выступа на заготовке должна быть в пределах 0,05-0,15 Н, где Н толщина заготовки. Выступы высотой менее 0,05 Н неэффективны, а увеличение их высоты более 0,15 Н приводит к неудовлетворительному качеству профиля. Аналогичные результаты получены при опытной прокатке П-образной рессорной полосы. The results of rolling the spring strips of the T-shaped section are presented in the table. As follows from the table, the height of the protrusion on the workpiece should be in the range of 0.05-0.15 N, where N is the thickness of the workpiece. Protrusions with a height of less than 0.05 N are ineffective, and an increase in their height of more than 0.15 N leads to unsatisfactory quality of the profile. Similar results were obtained during the experimental rolling of a U-shaped spring strip.

Предлагаемый способ изготовления рессорного листа обеспечивает возможность серийного производства периодической рессорной полосы с улучшенным качеством. The proposed method of manufacturing a spring sheet allows serial production of a periodic spring strip with improved quality.

Использование предлагаемого способа может быть осуществлено при прокатке рессорных полос Т- и П-образного постоянного по длине сечения, что позволит уменьшить количество проходов при прокатке и повысить производительность прокатного стана. The use of the proposed method can be carried out during rolling of spring strips of a T- and U-shaped constant along the length of the section, which will reduce the number of passes during rolling and increase the productivity of the rolling mill.

Claims

METHOD OF LINE ROLLING, including preliminary rolling of a workpiece in a preparatory gauge with constant compression along its length and subsequent rolling in a finishing gauge with uneven compression in width, in which some sections of the cross section of the workpiece are deformed with a large compression, and others with a smaller one, characterized in that that, in order to improve the quality of the strip by increasing the accuracy of geometric dimensions, projections with a height of 0.05 - 0.15 of its thickness, located in areas deformed with less compression in the finishing gauge, along the boundaries of the latter with areas subjected to greater compression in the finishing gauge.