RU2112621C1

RU2112621C1 - Section rolling method

Info

Publication number: RU2112621C1
Application number: RU96111657A
Authority: RU
Inventors: В.В. Гайдабура
Original assignee: Челябинский государственный технический университет
Priority date: 1996-06-14
Filing date: 1996-06-14
Publication date: 1998-06-10

Abstract

FIELD: production of bars and shaped sections, mainly, non-symmetrical ones, in metallurgical and machine engineering plants. SUBSTANCE: method comprises steps of reducing blank between cone rolling rolls with axes crossing at side of small bases of roll cones. Rolls have at least two parts made of materials with different friction factors. Rolling surfaces of rolls have roughness with the same height of microirregularities. Before rolling sections in such rolls preliminarily rolled strip is made. Strip has width no less than height of cone of generatrix surface of cone roll and length no less than 2πR, where R - radius of large base of cone. At reducing process blank is equally spaced from contact zone of portions of rolls. When predetermined radius curvature of blank profile is exceeded, blank is shifted towards working surface of roll with larger friction factor. When curvature radius is lowered, blank is shifted towards working surface of roll with smaller friction factor. EFFECT: simplification of method, enhanced quality of rolled sections. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области обработки металлов давлением в черной металлургии и предназначено для производства профилей с заданной кривизной. The invention relates to the field of metal forming in the steel industry and is intended for the production of profiles with a given curvature.

Известен способ прокатки клиновидных профилей (1), включающий прокатку в валках с конической бочкой и удержание заготовки от бокового смещения и искривления на входе в валки, при котором валки устанавливают под углом друг к другу с пересечением их осей со стороны меньшего диаметра валков, а заготовку с той же стороны обжимают в большей мере, чем с противоположной. A known method of rolling wedge-shaped profiles (1), including rolling in rolls with a conical barrel and holding the workpiece from lateral displacement and curvature at the entrance to the rolls, 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 they are crimped to a greater extent than on the opposite.

Существенный недостаток известного способа заключается в невозможности изменения параметров процесса деформации без изменения геометрии инструмента и размером заготовки, т.е. изменить кривизну получаемой полосы (профиля) можно только путем изменения угла между осями рабочих валков, что в свою очередь требует изготовления нового комплекта рабочих валков с другим углом конусности их рабочих поверхностей, а регулирование кривизны полосы путем изменения угла установки рабочих валков (путем изменения угла между осями рабочих валков) требует наличия в рабочей клети сложного в конструктивном плане механизма изменения угловой установки рабочих валков, наличие которого в клети при прочих равных условиях значительно снижает жесткость. A significant disadvantage of the known method is the impossibility of changing the parameters of the deformation process without changing the geometry of the tool and the size of the workpiece, i.e. changing the curvature of the obtained strip (profile) is possible only by changing the angle between the axes of the work rolls, which in turn requires the manufacture of a new set of work rolls with a different taper angle of their working surfaces, and adjusting the curvature of the strip by changing the angle of installation of the work rolls (by changing the angle between by the axes of the work rolls) requires the presence in the work stand of a structurally complex mechanism for changing the angular installation of work rolls, the presence of which in the stand, all other things being equal, is significant o reduces stiffness.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к данному способу является способ прокатки профилей, включающий обжатие заготовки в конических валках с пересекающимися со стороны их малых конусов осями (2). The closest in technical essence and the achieved effect to this method is the method of rolling profiles, including the compression of the workpiece in conical rolls with axes intersecting from the side of their small cones (2).

Недостатком наиболее близкого аналога является сложность изготовления валков с различной высотой микронеровностей, а также их повышенный износ в связи с быстрым выравниванием высоты микронеровностей в процессе работы. The disadvantage of the closest analogue is the difficulty of manufacturing rolls with different heights of microroughness, as well as their increased wear due to the rapid alignment of the height of microroughnesses during operation.

Задачей предлагаемого изобретения является упрощение способа прокатки, а также повышение качества получаемых профилей. The task of the invention is to simplify the rolling method, as well as improving the quality of the resulting profiles.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе прокатки профилей, включающем обжатие заготовки в конических рабочих валках с пересекающимися со стороны меньших оснований конусов образующих поверхностей, конические валки берут с рабочей поверхностью, имеющей одинаковую высоту микронеровностей, состоящие по крайней мере из двух частей из материалов с различными коэффициентами трения, разность значений которых увеличивают путем предварительной прокатки в них металлической полосы шириной не менее высоты конуса образующей поверхности конического валка и длиной не менее 2πR, где R - радиус большего основания конуса. При обжатии заготовку располагают симметрично относительно стыка частей конических валков. В процессе обжатия заготовки осуществляют контроль за величиной радиуса кривизны профиля на выходе из конических валков и при превышении ее относительно заданного радиуса кривизны профиля заготовку смещают в направлении к части конического валка с большим коэффициентом трения, при уменьшении радиуса кривизны - в направлении к части конического валка с меньшим коэффициентом трения. The problem is solved in that in the known method of rolling profiles, including the compression of the workpiece in a conical work rolls intersecting from the smaller bases of the cones of the forming surfaces, the conical rolls are taken with a working surface having the same microroughness height, consisting of at least two parts of materials with different coefficients of friction, the difference of values of which is increased by preliminary rolling in them a metal strip with a width of not less than the height of the cone forming along conical roll surface and at least 2πR in length, where R is the radius of the larger base of the cone. During compression, the workpiece is placed symmetrically with respect to the junction of the parts of the conical rolls. In the process of crimping the workpiece, the radius of curvature of the profile is monitored at the exit of the conical rolls and when it is exceeded relative to the specified radius of curvature of the profile, the workpiece is shifted towards the part of the conical roll with a large coefficient of friction, with a decrease in the radius of curvature - towards the part of the conical roll with lower coefficient of friction.

Прокатка полосы заявляемых размеров перед обжатием профилей обеспечит "налипание" металла на рабочую поверхность валков. Размеры предварительно прокатываемой полосы выбраны из условия контакта ее с рабочей поверхностью валков при одном их обороте. Известно, что при горячей прокатке на чугунных валках коэффициент трения в среднем на 15 - 20% ниже, чем на стальных, т.к. на чугунные валки деформируемый металл налипает в меньшей степени, чем на стальные. Валки изготавливают из стальной и чугунной частей. После "налипания" металла на них коэффициент трения их значительно отличается. При изменении кривизны профиля и последующем перемещении профиля относительно продольной оси эта разница в коэффициентах трения обеспечит выпрямление профиля. Rolling a strip of the claimed dimensions before crimping the profiles will provide "sticking" of the metal to the working surface of the rolls. The dimensions of the pre-rolled strip are selected from the condition of its contact with the working surface of the rolls during one revolution. It is known that during hot rolling on cast iron rolls, the friction coefficient is on average 15 to 20% lower than on steel, because deformable metal adheres to cast iron rolls to a lesser extent than steel ones. Rolls are made of steel and cast iron parts. After the metal “sticks” to them, their friction coefficient differs significantly. When changing the curvature of the profile and the subsequent movement of the profile relative to the longitudinal axis, this difference in the friction coefficients will ensure the straightening of the profile.

Выполнение обеих частей валка с одинаковой высотой микронеровностей при работе ведет к более равномерному износу рабочей поверхности по длине бочки (при сопоставимой износостойкости материалов дисков). Это увеличивает срок службы валков. The implementation of both parts of the roll with the same height of microroughness during operation leads to more uniform wear of the working surface along the length of the barrel (with comparable wear resistance of the disk materials). This increases the service life of the rolls.

Части валков могут быть изготовлены из любых применяемых для валков материалов, например из твердосплавного порошкового материала и стали. Parts of the rolls can be made of any materials used for the rolls, for example, carbide powder material and steel.

Настоящий способ прокатки профилей проиллюстрирован на фиг. 1 - 2, где на фиг. 1 дана схема очага деформации прямоугольной полосы с коническими валками с пересекающимися осями вращения; на фиг. 2 - вид очага деформации в плане. The present method for rolling profiles is illustrated in FIG. 1 to 2, where in FIG. 1 shows a diagram of the deformation zone of a rectangular strip with conical rolls with intersecting axes of rotation; in FIG. 2 - view of the deformation zone in the plan.

Рабочие валки 1 и 2 с коническими бочками установлены под углом φ₁ друг к другу так, что оси рабочих валков взаимно пересекаются со стороны меньших оснований рабочих валков. Рабочие валки имеют одинаковые геометрические размеры, т. е. диаметры больших оснований конусов обеих противорасположенных образующих поверхностей конических валков равны между собой, при этом углы конусов бочек валков равны между собой и их угол конусности φ₂ равен углу φ₁ наклона осей рабочих валков друг относительно друга. Возможен вариант применения комплекта рабочих валков с разными геометрическими размерами. При указанных геометрических размерах валков и их взаимной угловой установке калибр образован параллельными образующими конусов рабочих валков, т.е. прямоугольная заготовка равномерно обжимается по ширине, что является наиболее удобным случаем прокатки для рассмотрения механизма деформации в конических валках профилей заданной кривизны.Work rolls 1 and 2 with conical barrels are installed at an angle φ _{1 to} each other so that the axis of the work rolls mutually intersect from the smaller base of the work rolls. The work rolls have the same geometric dimensions, i.e., the diameters of the large bases of the cones of both opposed forming surfaces of the conical rolls are equal to each other, while the angles of the cones of the roll barrels are equal to each other and their taper angle φ ₂ is equal to the angle φ _{1 of the} inclination of the axes of the work rolls relative to each other friend. It is possible to use a set of work rolls with different geometric dimensions. With the indicated geometric dimensions of the rolls and their mutual angular installation, the gauge is formed by parallel generators of the cones of the work rolls, i.e. the rectangular billet is uniformly crimped in width, which is the most convenient rolling case for considering the deformation mechanism in conical rolls of profiles of a given curvature.

Рабочие валки 1 и 2 состоят из состыкованных частей 3, 4, выполненных из материалов с различным коэффициентом трения и одинаковой высотой микронеровностей (например, чугунных частей 3 и с стальных частей 4). Work rolls 1 and 2 consist of joined parts 3, 4 made of materials with different friction coefficients and the same height of microroughness (for example, cast-iron parts 3 and steel parts 4).

Очаг деформации abcd (фиг. 2) ограничен на входе cd плоскостью N, а на выходе ab - плоскостью M. Положение плоскости входа заготовки 5 в очаг деформации определяется по формуле

. Здесь l₁ и l₂ соответственно длины очага деформации по правой и левой кромкам заготовки 5, b₀ - ширина полосы (заготовки) в плоскости входа N в очаг деформации.The deformation zone abcd (Fig. 2) is limited at the inlet cd by the plane N, and at the exit ab, by the plane M. The position of the plane of entry of the workpiece 5 into the deformation zone is determined by the formula

. Here l ₁ and l _2, respectively, the length of the deformation zone along the right and left edges of the workpiece 5, b ₀ is the width of the strip (workpiece) in the plane of the entrance N to the deformation zone.

Изменение угла задачи полосы в рабочие валки сопровождается (в известных решениях) изменением ширины захвата, входящей в рабочие валки полосы. С целью исключения этого факта, который приводит к изменению геометрических размеров поперечного сечения, выходящей из рабочих валков полосы, что требует дополнительных расчетов калибровки, корректировки технологического процесса и в конечном счете увеличивает трудоемкость изготовления профилей, угол задачи заготовки в валки принимается постоянным для каждого конкретного случая. A change in the angle of the strip task in the work rolls is accompanied (in known solutions) by a change in the working width included in the work rolls of the strip. In order to eliminate this fact, which leads to a change in the geometric dimensions of the cross section emerging from the work rolls of the strip, which requires additional calibration calculations, adjustments to the process and ultimately increases the complexity of manufacturing profiles, the angle of the workpiece in the rolls is assumed to be constant for each particular case .

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

Перед прокаткой профилей в валках 1 и 2 прокатывают полосу длиной не менее 2πR, где R - радиус большого конуса, и шириной не менее ширины состыкованных частей валка. В результате прокатки этой полосы происходит "налипание" металла на части валков. У стальных частей 4 "налипание" больше, чем у чугунных 3. Это налипание обеспечивает значительную разницу коэффициентов трения у частей валков. Before rolling the profiles in rolls 1 and 2, a strip is rolled with a length of at least 2πR, where R is the radius of the large cone and not less than the width of the joined parts of the roll. As a result of rolling this strip, metal “sticks” to parts of the rolls. In steel parts 4, “sticking” is greater than in cast iron 3. This sticking provides a significant difference in the friction coefficients of the parts of the rolls.

В начальный момент прокатки профилей, когда из валков выйдет часть профиля, достаточная для замера его кривизны с помощью известных устройств, например контактных месдоз, взаимодействующих с выходящей из валков 1, 2 полосой, и по величине сигнала месдозы, поданного в систему управления, перемещают заготовку 5 в ту или иную сторону относительно рабочих поверхностей дисков. При превышении заданного радиуса кривизны профиля ее смещают в направлении рабочей поверхности диска с большим коэффициентом трения (части 4), а при уменьшении радиуса кривизны - в направлении рабочей поверхности диска с меньшим коэффициентом трения (части 3). At the initial moment of rolling the profiles, when a portion of the profile comes out from the rolls, sufficient to measure its curvature using known devices, for example, contact pulsers interacting with the strip leaving the rolls 1, 2, and the workpiece is moved by the magnitude of the pulsed signal supplied to the control system 5 in one direction or another relative to the working surfaces of the disks. If the specified radius of curvature of the profile is exceeded, it is displaced in the direction of the working surface of the disk with a large coefficient of friction (part 4), and when the radius of curvature decreases, in the direction of the working surface of the disk with a lower coefficient of friction (part 3).

В силу изменения условий трения в очаге деформации критическая линия ef (фиг. 2) изменит свое положение γ и повернется вокруг точки O на определенный угол и займет положение e'f'. При этом произойдет изменение соотношения зон опережения со стороны внутренней и наружной кромок полосы, т.е. зоны опережения, например, со стороны наружной кромки полосы будет увеличиваться и будет иметь величину bf', а зона опережения ae со стороны внутренней кромки изделия уменьшится и будет иметь величину ae', на основании чего скорость металла со стороны наружной кромки полосы будет увеличиваться, а скорость металла со стороны внутренней кромки будет уменьшаться и радиус кривизны ρ, выходящей из валков полосы, будет уменьшаться. Due to changes in the friction conditions in the deformation zone, the critical line ef (Fig. 2) will change its position γ and rotate around point O by a certain angle and occupy the position e'f '. In this case, a change in the ratio of advance zones from the side of the inner and outer edges of the strip, i.e. the lead zone, for example, from the side of the outer edge of the strip will increase and will have a value of bf ', and the lead zone ae from the side of the inner edge of the product will decrease and will have a value of ae', based on which the metal speed from the side of the outer edge of the strip will increase, and the metal velocity from the side of the inner edge will decrease and the radius of curvature ρ exiting the strip rolls will decrease.

Таким образом, осуществляется оперативное регулирование кривизны K = 1/ρ , выходящего из валков профиля с помощью изменения коэффициента трения вдоль бочек рабочих валков. Thus, the on-line control of the curvature K = 1 / ρ, leaving the profile rolls by changing the friction coefficient along the barrels of the work rolls, is carried out.

На лабораторном прокатном стане СПКН с коническими рабочими валками (диаметр большого основания бочек рабочих валков 110 мм), установленными с пересечением осей под углом 30^o, прокатаны вгорячую по данному способу профили из стальной заготовки размеров 25 • 4 мм с исходной кривизной ρ = 175 мм бочки валка при смещении заготовки в сторону чугунной части валка на 10 мм радиус кривизны увеличивался на 96 мм (175 + 96 = 271 мм), а при смещении заготовки в сторону стальной части валка на 7 мм радиус кривизны профиля уменьшался на 89 мм (175 - 89 = 86 мм).On a laboratory rolling mill SPKN with conical work rolls (diameter of the large base of the barrels of work rolls 110 mm) installed with the intersection of the axes at an angle of 30 ^o , hot-rolled profiles from a steel billet of dimensions 25 • 4 mm with an initial curvature ρ = 175 mm were hot rolled according to this method roll barrels when the workpiece was shifted to the cast iron part of the roll by 10 mm, the radius of curvature increased by 96 mm (175 + 96 = 271 mm), and when the workpiece was shifted towards the steel part of the roll by 7 mm, the radius of curvature of the profile decreased by 89 mm (175 - 89 = 86 mm).

Данный способ прокатки профилей целесообразно применять при получении сортовых и фасонных профилей, особенно несимметричных, на металлургических и машиностроительных предприятиях. This method of rolling profiles, it is advisable to apply when obtaining high-quality and shaped profiles, especially asymmetric, at metallurgical and engineering enterprises.

Claims

The method of rolling profiles by crimping the workpiece to obtain the desired profile curvature with tapered rolls with intersecting axes on the side of the smaller bases of the cones of the forming surfaces, characterized in that the tapered rolls are taken with a working surface having the same microroughness height, consisting of at least two parts of materials with different friction coefficients, the difference of values of which is increased by preliminary rolling in them a metal strip with a width of at least a cone height forming the surface of the conical roll and a length of at least 2πR, where R is the radius of the larger base of the cone, while the workpiece during compression is positioned symmetrically relative to the junction of the parts of the conical rolls, and during compression of the workpiece, the radius of curvature of the profile at the exit of the conical rolls is controlled and exceeding it relative to a given radius of curvature of the profile, the workpiece is shifted towards the part of the conical roll with a large coefficient of friction, with a decrease in the radius of curvature - towards the part is conical th roll with a lower coefficient of friction.