RU2112612C1 - Method for rolling articles with predetermined curvature - Google Patents

Method for rolling articles with predetermined curvature Download PDF

Info

Publication number
RU2112612C1
RU2112612C1 RU96116670A RU96116670A RU2112612C1 RU 2112612 C1 RU2112612 C1 RU 2112612C1 RU 96116670 A RU96116670 A RU 96116670A RU 96116670 A RU96116670 A RU 96116670A RU 2112612 C1 RU2112612 C1 RU 2112612C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
curvature
product
rolling
rolls
workpiece
Prior art date
Application number
RU96116670A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU96116670A (en
Inventor
В.В. Гайдабура
Original Assignee
Челябинский государственный технический университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Челябинский государственный технический университет filed Critical Челябинский государственный технический университет
Priority to RU96116670A priority Critical patent/RU2112612C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2112612C1 publication Critical patent/RU2112612C1/en
Publication of RU96116670A publication Critical patent/RU96116670A/en

Links

Images

Landscapes

  • Metal Rolling (AREA)

Abstract

FIELD: plastic metal working, namely, manufacture of flat articles with predetermined curvature such as discs. SUBSTANCE: method comprises steps of reducing blank in rolls with cone barrels mounted in such a way that axes of barrel cones crosses at side of small bases of cones; checking curvature of article at roll outlet and correcting it. Novelty is rolling heated blank. Curvature correction is realized due to temperature change according to admissible heating range of blank material. Relation between heating temperature, mean rate of article at roll outlet, width of article, difference of rates of lateral edges of article and objective curvature radius is mathematically normalized. EFFECT: enhanced efficiency. 3 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением в области черной металлургии и предназначено для производства изделий с заданной кривизной типа плоских дисков. The invention relates to the processing of metals by pressure in the field of ferrous metallurgy and is intended for the manufacture of products with a given curvature such as flat disks.

Известен способ прокатки клиновидных профилей [1] в валках с конической бочкой, при котором валки устанавливают под углом друг к другу с пересечением их осей со стороны меньшего диаметра валков, причем заготовку с той же стороны обжимают в большей мере, чем с противоположной. A known method of rolling wedge-shaped profiles [1] in rolls with a conical barrel, in which the rolls are set at an angle to each other with the intersection of their axes from the side of the smaller diameter of the rolls, and the workpiece on the same side is crimped to a greater extent than from the opposite.

Существенный недостаток данного способа заключается в невозможности изменения параметров процесса прокатки без изменения геометрии инструмента и размеров заготовки, что снижает выход годного и увеличивает трудоемкость изготовления (прокатки) изделий. A significant disadvantage of this method is the impossibility of changing the parameters of the rolling process without changing the geometry of the tool and the size of the workpiece, which reduces the yield and increases the complexity of manufacturing (rolling) of products.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ прокатки клиновидных профилей [2], включающий прокатку заготовки в конических валках и приложение подпирающего усилия к менее обжатой кромке с помощью дополнительного ролика, изменяя скорость вращения которого воздействуют на серновидность прокатываемого изделия. Closest to the claimed technical solution is a method of rolling wedge-shaped profiles [2], which includes rolling the workpiece in conical rolls and applying a backing force to a less crimped edge using an additional roller, changing the speed of rotation of which affects the grayness of the rolled product.

Недостатком наиболее близкого решения является низкая производительность, связанная с большими затратами времени на настройку оборудования и последующие дополнительные операции правки изделий. The disadvantage of the closest solution is the low productivity associated with the time it takes to set up the equipment and subsequent additional editing operations.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанного недостатка, а именно сокращение дополнительных операций и снижение времени настройки оборудования. The task of the invention is to remedy this drawback, namely the reduction of additional operations and reduction of equipment setup time.

Поставленная задача достигается тем, что в способе прокатки изделий заданной кривизны, включающем обжатие заготовки в рабочих валках с коническими бочками, установленными с пересечением своих осей со стороны малых оснований конусов бочек, контроль кривизны изделия на выходе из валков, согласно изобретению прокатку ведут с нагревом, а коррекцию кривизны профиля осуществляют изменением температуры заготовки в пределах диапазона нагрева данного материала заготовки для прокатки по следующей зависимости:

Figure 00000002
,
где
ρ - радиус кривизны изделия;
T0 - начальная температура прокатки, равная средней температуре диапазона нагрева заготовки для прокатки;
V1ср - средняя скорость изделия на выходе из валков;
b1 - ширина изделия;
Δt - изменение температуры заготовки при коррекции кривизны изделия;
Δv1 - разность скоростей изделия по боковым кромкам.The problem is achieved in that in the method of rolling products of a given curvature, including the compression of the workpiece in work rolls with conical barrels installed with the intersection of their axes on the side of the small bases of the cones of the barrels, control of the curvature of the product at the exit of the rolls, according to the invention, the rolling is carried out with heating, and the correction of the curvature of the profile is carried out by changing the temperature of the workpiece within the heating range of this material of the workpiece for rolling according to the following relationship:
Figure 00000002
,
Where
ρ is the radius of curvature of the product;
T 0 - the initial rolling temperature equal to the average temperature of the heating range of the billet for rolling;
V 1av - the average speed of the product at the exit of the rolls;
b 1 is the width of the product;
Δt is the change in the temperature of the workpiece during correction of the curvature of the product;
Δv 1 - the speed difference of the product along the lateral edges.

Увеличение температуры обработки заготовки при увеличении радиуса кривизны изделия от заданного и уменьшение температуры заготовки при уменьшении радиуса кривизны изделия от заданного согласно зависимости

Figure 00000003
, позволяет без нарушения геометрии калибра, т.е. на одном комплекте рабочих валков осуществить регулирование кривизны изделия в широких пределах, чего нельзя достичь с помощью подпирающего ролика, изменяя его скорость вращения, так как изменение скорости подпирающего ролика в широких пределах приводит к значительным усилиям, действующим на заготовку в направлении, перпендикулярном продольному направлению деформации и ее смещению в указанном направлении, и соответственно к искажению геометрических размеров деформируемого изделия, т. е. к браку и снижению выхода годного. Кроме того, предлагаемый способ исключает перенастройку кинематической связи рабочих валков и системы контроля с учетом изменения кинематических параметров процесса деформации по сравнению с рассмотренными ранее аналогами и прототипом, что также увеличивает производительность за счет сокращения дополнительных операций переналадки оборудования и систем контроля параметров процесса прокатки изделий заданной кривизны.An increase in the temperature of processing a workpiece with an increase in the radius of curvature of a product from a predetermined one and a decrease in temperature of a workpiece with a decrease in radius of curvature of a product from a predetermined one according to the dependence
Figure 00000003
, allows without violating the geometry of the caliber, i.e. on one set of work rolls to regulate the curvature of the product over a wide range, which cannot be achieved with the support roller, changing its rotation speed, since changing the speed of the support roller over a wide range leads to significant forces acting on the workpiece in a direction perpendicular to the longitudinal direction of deformation and its displacement in the indicated direction, and, accordingly, to the distortion of the geometric dimensions of the deformable product, i.e., to marriage and reduced yield. In addition, the proposed method eliminates the reconfiguration of the kinematic connection of the work rolls and the control system, taking into account changes in the kinematic parameters of the deformation process compared to the analogues and prototype discussed earlier, which also increases productivity by reducing the additional operations of readjusting equipment and systems for controlling the parameters of the rolling process of products of a given curvature .

На фиг. 1 показан очаг деформации со стороны малых оснований конусов бочек валков; на фиг. 2 - поперечный разрез очага деформации; на фиг. 3 - вид очага деформации в плане. In FIG. 1 shows the deformation zone from the side of the small bases of the cones of the roll barrels; in FIG. 2 - cross section of the deformation zone; in FIG. 3 is a plan view of the deformation zone.

Способ осуществляют следующим образом. Рабочие валки 1 и 2 с коническими бочкам установлены под углом φ1 друг к другу так, что оси валков 1 и 2 взаимно пересекаются со стороны малых оснований бочек валков. Рабочие валки имеют одинаковые геометрические размеры и угол φ2 конуса бочки валка равен углу φ1 наклона осей валков. Возможен вариант применения комплекта валков с разными геометрическими размерами. Очаг деформации образован параллельными образующими конусов бочек валков, при этом прямоугольная заготовка равномерно обжимается по ширине.The method is as follows. Work rolls 1 and 2 with conical barrels are installed at an angle φ 1 to each other so that the axis of the rolls 1 and 2 are mutually intersected from the side of the small bases of the roll barrels. Work rolls have the same geometric dimensions and the angle φ 2 of the cone of the roll barrel is equal to the angle φ 1 of the inclination of the axes of the rolls. A variant of using a set of rolls with different geometric dimensions is possible. The deformation zone is formed by parallel generators of the cones of the roll barrels, while the rectangular workpiece is uniformly crimped in width.

Очаг деформации abcd (фиг. 3) ограничен на входе cd плоскостью N, а на выходе ab - плоскостью M. Положение плоскости N входа заготовки 3 в очаг деформации определяется по формуле

Figure 00000004
, где l1 и l2 - соответственно длины очага деформации по правой 4 и левой 5 кромкам заготовки 3; bo - ширина заготовки.The deformation zone abcd (Fig. 3) is limited at the input cd by the plane N, and at the exit ab, by the plane M. The position of the plane N of the entrance of the workpiece 3 to the deformation zone is determined by the formula
Figure 00000004
where l 1 and l 2 - respectively, the length of the deformation zone along the right 4 and left 5 edges of the workpiece 3; b o - the width of the workpiece.

Изменение угла задачи полосы в валки сопровождается в известных решениях изменением ширины захвата, входящей в валки полосы. С целью исключения этого факта, который приводит к изменению геометрических размеров поперечного сечения, выходящего из валков изделия, что требует дополнительных расчетов калибровки, корректировки технологического процесса и в конечном итоге увеличивает трудоемкость изготовления изделий, угол задачи заготовки в валки принимается постоянным для каждого конкретного изделия и не изменяется в процессе прокатки. A change in the angle of the task of the strip into the rolls is accompanied in known solutions by a change in the working width included in the strip rolls. In order to eliminate this fact, which leads to a change in the geometric dimensions of the cross section emerging from the product rolls, which requires additional calibration calculations, process adjustment, and ultimately increases the complexity of manufacturing products, the angle of the workpiece in the rolls is assumed to be constant for each particular product and does not change during the rolling process.

Перед прокатной заготовку нагревают до начальной температуры, равной полусумме минимальной и максимальной температур обработки данного материала заготовки. Before rolling the billet is heated to an initial temperature equal to half the minimum and maximum processing temperatures of this material billet.

Радиус кривизны изделия контролируют с помощью контактных мессдоз. The radius of curvature of the product is controlled using contact messdoz.

При прокатке в конических валках радиус кривизны изделия может меняться в широких пределах в зависимости от угла наклона осей валков от угла конусности бочек валков, точности геометрических размеров заготовки и т.д. Многофункциональная зависимость процесса прокатки в конических валках не позволяет известным путем обеспечить технологический процесс получения изделий с точными геометрическими размерами. Поэтому при изменении радиуса кривизны изделия в силу, например вышеперечисленных причин на кинематику течения металла в очаге деформации воздействуют измерением температуры заготовки, входящей в валки. When rolling in conical rolls, the radius of curvature of the product can vary widely depending on the angle of inclination of the axis of the rolls on the angle of taper of the roll barrels, the accuracy of the geometric dimensions of the workpiece, etc. The multifunctional dependence of the rolling process in conical rolls does not allow, in a known manner, to provide a technological process for producing products with exact geometric dimensions. Therefore, when changing the radius of curvature of the product due to, for example, the above reasons, the kinematics of the metal flow in the deformation zone is affected by measuring the temperature of the workpiece entering the rolls.

В начальный момент прокатки изделия, когда из валков выйдет часть изделия, достаточная для замера ее кривизны с помощью известных устройств, например контактных мессдоз, взаимодействующих с выходящей из валков полосой, и по величине сигнала мессдозы, поданного в систему управления нагревательным устройством, осуществляют изменение температуры нагрева заготовки в интервале температуры обработки данного материала согласно зависимости, полученной эмпирическим путем:

Figure 00000005
.At the initial moment of rolling the product, when a part of the product comes out from the rolls, sufficient to measure its curvature using known devices, for example contact messdozas interacting with the strip leaving the rolls, and according to the magnitude of the mass dose delivered to the control system of the heating device, the temperature is changed heating the workpiece in the temperature range of the processing of this material according to the dependence obtained empirically:
Figure 00000005
.

При изменении температуры нагрева заготовки в силу изменения условий трения в очаге деформации, сопротивления материалов пластической деформации и других параметров процесса прокатки, критическая линия ef (фиг. 3) изменит свое положение и повернется вокруг точки О на определенный угол и займет положение e'f'. При этом произойдет изменение соотношения зон опережения со стороны внутренней 5 и наружной 4 кромок изделия, т.е. зоне опережения, например со стороны наружной кромки 4 изделия будет увеличиваться и будет иметь величину bf', а зона опережения со стороны внутренней 5 кромки изделия уменьшится и будет иметь величину ae', на основании чего скорость металла со стороны наружной 4 кромки изделия будет увеличиваться, а скорость металла со стороны внутренней 5 кромки изделия будет уменьшаться и радиус ρ кривизны изделия будет соответственно уменьшаться. When changing the heating temperature of the workpiece due to changes in friction conditions in the deformation zone, the resistance of plastic deformation materials and other parameters of the rolling process, the critical line ef (Fig. 3) will change its position and rotate around point O by a certain angle and take the position e'f ' . In this case, a change in the ratio of advance zones from the side of the inner 5 and outer 4 edges of the product, i.e. the lead zone, for example, from the side of the outer edge 4 of the product will increase and will have a value bf ', and the lead zone from the side of the inner 5 edge of the product will decrease and will have the value ae', based on which the metal speed from the side of the outer 4 edge of the product will increase, and the metal speed from the side of the inner 5 edge of the product will decrease and the radius ρ of curvature of the product will accordingly decrease.

Поворот критической линии ef происходит в результате перераспределения касательных сил трения в зонах опережения и отставания очага деформации благодаря наличию конусности валков и установке их с пересечением осей со стороны малых оснований бочек валков. При прокатке в конических валках имеет место совокупность углового поворота критической линии ef и ее перемещения вдоль очага деформации. Однако на изменение радиуса кривизны изделия существенное влияние оказывает только поворот критической линии ef, в результате чего происходит изменение соотношения скоростей металла по кромкам полосы на выходе изделия из валков. The rotation of the critical line ef occurs as a result of the redistribution of the tangential friction forces in the advance zones and the lag of the deformation zone due to the conicity of the rolls and their installation with the intersection of the axes from the side of the small bases of the roll barrels. When rolling in conical rolls, there is a combination of the angular rotation of the critical line ef and its movement along the deformation zone. However, only the rotation of the critical line ef significantly affects the change in the radius of curvature of the product, as a result of which there is a change in the ratio of metal velocities along the edges of the strip at the exit of the product from the rolls.

На лабораторном прокатном стане СПКН-110М с коническими валками (диаметр большого основания валков составляет 110 мм), установленными с пересечением своих осей под углом 30o, по данному способу прокатана заготовка плоского диска с размерами поперечного сечения 3 • 45 мм и средним диаметром 270 мм из исходной прямолинейной полосы прямоугольного сечения 5 • 44 мм. Материал полосы сталь 20. Исходная прямолинейная полоса имела допуск на толщину 5 +0,25 -0,3 мм , причем с плавным изменением допуска по длине полосы от его минимального значения (-0,3 мм) до его максимального значения (+0,25), что может быть обусловлено или биением валков клети, в которой на была получена, или полоса взята с концов полосы, имеющих различную температуру прокатки, и обеспечивших тем самым за счет "пружины" рабочей клети плавное изменение толщины исходной полосы вдоль ее длины в указанных выше пределах. Поэтому при прокатке кольцевого изделия из такой заготовки его радиус кривизны изменяется в зависимости от изменения толщины заготовки по ее длине; следовательно, чтобы радиус кривизны изделия оставался постоянным, заявляемый способ предполагает необходимость плавного изменения температуры полосы (заготовки) на входе ее в валки в соответствии с изменением ее толщины в пределах указанного допуска.On a laboratory rolling mill SPKN-110M with conical rolls (the diameter of the large base of the rolls is 110 mm) installed with the intersection of their axes at an angle of 30 o , this method is used to roll a blank of a flat disk with a cross-sectional size of 3 • 45 mm and an average diameter of 270 mm from the original rectilinear strip of rectangular section 5 • 44 mm. The strip material is steel 20. The initial straight strip had a thickness tolerance of 5 +0.25 -0.3 mm, and with a smooth change in the tolerance along the length of the strip from its minimum value (-0.3 mm) to its maximum value (+0.25), which may be due either to the beating of the rolls of the stand in which it was not received, or the strip is taken from the ends of the strip having different rolling temperatures, and thereby ensuring due to the "spring" of the working stand, a smooth change in the thickness of the initial strip along its length in the above ranges. Therefore, when rolling an annular product from such a workpiece, its radius of curvature changes depending on changes in the thickness of the workpiece along its length; therefore, so that the radius of curvature of the product remains constant, the inventive method involves the need for a smooth change in the temperature of the strip (billet) at its entrance to the rolls in accordance with a change in its thickness within the specified tolerance.

Начальная температура (T0) прокатки 1000oC. При прокатке кольцевого изделия из указанной заготовки при температуре 1000oC радиус кривизны уменьшился от заданного ( ρ = 135 мм) при толщине полосы с максимальным значением допуска (+0,25 мм) на 5 мм, а при толщине полосы с минимальным значением допуска (-0,3 мм) радиус кривизны изделия увеличился на 6,2 мм. Для уменьшения радиуса кривизны до требуемого температуру заготовки в процессе прокатки изделия плавно увеличивают на 35oC. Для увеличения радиуса до требуемого температуру заготовки плавно уменьшают на 40oC.The initial temperature (T 0 ) of rolling is 1000 o C. When rolling an annular product from the specified workpiece at a temperature of 1000 o C, the radius of curvature decreased from the set value (ρ = 135 mm) with a strip thickness with a maximum tolerance value (+0.25 mm) of 5 mm, and with a strip thickness with a minimum tolerance value (-0.3 mm), the radius of curvature of the product increased by 6.2 mm. To reduce the radius of curvature to the required temperature, the workpiece temperature during the rolling process of the product is gradually increased by 35 o C. To increase the radius to the required temperature, the workpiece temperature is gradually reduced by 40 o C.

Предлагаемое техническое решение может быть использовано для получения сортовых и фасонных профилей, особенно несимметричных в металлургической промышленности. The proposed technical solution can be used to obtain long and shaped profiles, especially asymmetric in the metallurgical industry.

Claims (1)

Способ прокатки изделий заданной кривизны, включающий обжатие заготовки в рабочих валках с коническими бочками, установленными с пересечением своих осей со стороны малых оснований конусов бочек, контроль кривизны изделий на выходе из валков, отличающийся тем, что прокатку ведут с нагревом, а коррекцию кривизны профиля осуществляют изменением температуры заготовки в пределах диапазона нагрева данного материала заготовки для прокатки по следующей зависимости:
Figure 00000006

где ρ - радиус кривизны изделия;
T0 - начальная температура прокатки, равная средней температуре диапазона нагрева заготовки для прокатки;
V1ср - средняя скорость изделия на выходе из валков;
b1 - ширина изделия;
Δt - изменение температуры заготовки при коррекции кривизны изделия;
ΔV1- разность скоростей изделия по боковым кромкам.
The method of rolling products of a given curvature, including the compression of the workpiece in work rolls with conical barrels installed with the intersection of their axes on the side of the small bases of the barrel cones, control of the curvature of the products at the exit of the rolls, characterized in that the rolling is carried out with heating, and the profile curvature is corrected by changing the temperature of the workpiece within the heating range of this material, the workpiece for rolling according to the following relationship:
Figure 00000006

where ρ is the radius of curvature of the product;
T 0 - the initial rolling temperature equal to the average temperature of the heating range of the billet for rolling;
V 1av - the average speed of the product at the exit of the rolls;
b 1 is the width of the product;
Δt is the change in the temperature of the workpiece during correction of the curvature of the product;
ΔV 1 - the difference between the speeds of the product along the lateral edges.
RU96116670A 1996-08-13 1996-08-13 Method for rolling articles with predetermined curvature RU2112612C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96116670A RU2112612C1 (en) 1996-08-13 1996-08-13 Method for rolling articles with predetermined curvature

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96116670A RU2112612C1 (en) 1996-08-13 1996-08-13 Method for rolling articles with predetermined curvature

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2112612C1 true RU2112612C1 (en) 1998-06-10
RU96116670A RU96116670A (en) 1998-11-27

Family

ID=20184583

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96116670A RU2112612C1 (en) 1996-08-13 1996-08-13 Method for rolling articles with predetermined curvature

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2112612C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4750343A (en) Device for detecting and regulating the planeness of strip-shaped rolled products, especially thin-gage strips, for cold rolling mills
EP0743107B1 (en) Improvements in or relating to a roll crossing and shifting system
US6158260A (en) Universal roll crossing system
EP3655173B1 (en) Systems and methods for controlling flatness of a metal substrate with low pressure rolling
KR100310587B1 (en) Rolling mill and rolling method
RU2112612C1 (en) Method for rolling articles with predetermined curvature
GB2124525A (en) Method for changing widthwise distribution of thickness of metal strip
Aljabri et al. Thin strip profile control capability of roll crossing and shifting in cold rolling mill
US4173133A (en) Continuous rolling mill
US4181001A (en) Cross wedge rolling apparatus
JP2022523907A (en) Local change of roll gap in the area of the strip edge of the rolled strip
US5957366A (en) Helically formed welded pipe and diameter control
RU2044578C1 (en) Method for manufacturing rolled products with predetermined curvature
EP0748661B1 (en) A welded steel pipe manufacturing apparatus and method
RU2112621C1 (en) Section rolling method
RU2044579C1 (en) Method for manufacturing rolled products with predetermined curvature
RU2006297C1 (en) Method of rolling of specified curvature strip products
US4519118A (en) Hot mill self-centering roll design
RU1819697C (en) Given curvature pieces rolling method
US4307595A (en) Method of rolling a metal workpiece
RU2264873C2 (en) Strip cold rolling method
JP3345195B2 (en) Method and apparatus for controlling thickness of rolled material with irregular cross section
SU804021A1 (en) Technological tool for piercing skew-roll mill
JP2569017B2 (en) Rolling method of sheet material by moving roll rolling mill
SU1694260A1 (en) Method for screw rolling