RU2113928C1

RU2113928C1 - Shape bending mill

Info

Publication number: RU2113928C1
Application number: RU97112358A
Authority: RU
Inventors: В.Г. Антипанов; М.Ф. Сафронов; С.В. Кривоносов; В.Л. Корнилов
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Магнитогорский металлургический комбинат"
Priority date: 1997-07-09
Filing date: 1997-07-09
Publication date: 1998-06-27

Abstract

FIELD: plastic working of metals, in particular, cold rolled channel section production. SUBSTANCE: piece-by-piece forming mill has duo mill stands arranged in succession, chocks disposed in frames and gaged rolls equally spaced one with respect to another at space of S. Lower chock of penultimate stand is mounted for movement in parallel with longitudinal mill axis in forming direction for value of (4-6) S, with roll space in penultimate mill being within the range of (0.90-0.95) S. Flexible members, such as springs, are positioned between vertical faces of lower chock and frame columns of this mill. Total compression force of flexible members is determined by empirical formula. Formed billets have ultimate strength not in excess of 470 MPa. EFFECT: improved qualities of roll-formed shapes and reduced metal usage. 2 dwg

Description

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при изготовлении холодногнутых швеллерных профилей на многоклетевых профилегибочных станах. The invention relates to rolling production and can be used in the manufacture of cold-formed channel profiles on multi-roll forming mills.

Современные профилегибочные станы делятся на станы с поштучным (полунепрерывным) и с непрерывным процессами профилирования. Те и другие станы - многоклетевые, с рабочими клетями дуо, содержащими калиброванные валки, установленные с заданным межвалковым зазором. Технический паспорт стана обязательно оговаривает максимально-допустимую величину временного сопротивления разрыву заготовки для профилирования, которая определяет некоторые конструктивные особенности стана. Конструкции современных станов поштучного профилирования достаточно подробно описаны, например, в книге Гришевского И.С. Производство гнутых профилей (оборудование и технологии).- М.: Металлургия, 1982, с. 91-97. Modern roll forming mills are divided into mills with single (semi-continuous) and continuous profiling processes. Those and other mills are multi-stand, with working stands of the duo containing calibrated rolls installed with a given roll gap. The technical passport of the mill necessarily stipulates the maximum allowable value of the temporary tensile strength of the workpiece for profiling, which determines some design features of the mill. The designs of modern mills for piece profiling are described in sufficient detail, for example, in the book of I. Grishevsky. The production of bent profiles (equipment and technology) .- M.: Metallurgy, 1982, p. 91-97.

Известен профилегибочный стан, каждая предыдущая черновая клеть которого наклонена к оси прокатки в направлении последующей клети на угол, величина которого прямо пропорциональна разнице в уровнях этих двух клетей (ав. св. СССР N 893311). Известен также профилегибочный стан, использующий заготовку толщиной не менее 5 мм, межклетевое расстояние которого определяется длиной образующей конического элемента, сопряженного с цилиндрическим элементом нижнего валка каждой клети после первой (ав. св. СССР N 1611496). A roll forming mill is known, each previous roughing stand of which is inclined to the rolling axis in the direction of the subsequent stand by an angle the magnitude of which is directly proportional to the difference in the levels of these two stands (av. St. USSR N 893311). A roll forming mill is also known, which uses a workpiece with a thickness of at least 5 mm, the inter-stand distance of which is determined by the length of the generatrix of the conical element mating with the cylindrical element of the lower roll of each stand after the first (av. St. USSR N 1611496).

Недостаток известных станов - возможность появления характерных концевых дефектов поштучного профилирования: "свала" внутрь вертикальных элементов на переднем конце и их "развала" на заднем сверх допустимых величин. Наличие указанных дефектов затрудняет резку швеллерных профилей в штампах у потребителя, а также монтаж и сборку профилей в конструкциях. A disadvantage of the known mills is the possibility of the appearance of characteristic end defects of piece profiling: a “dump” inside vertical elements at the front end and their “collapse” at the back over permissible values. The presence of these defects makes it difficult to cut the channel profiles in the dies at the consumer, as well as the installation and assembly of profiles in the structures.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является полунепрерывный стан 2-8•100-600, описанный в книге Гришевского И.С. и Докторова М.Е. Теоретические основы процесса профилированния. -М.: Металлургия, 1980, с. 13-16 и рис.3, 4. The closest analogue to the claimed object is a semicontinuous mill 2-8 • 100-600, described in the book of Grishevsky I.S. and Doktorova M.E. The theoretical basis of the profiling process. -M .: Metallurgy, 1980, p. 13-16 and Fig. 3, 4.

Этот стан содержит последовательно установленные рабочие клети дуо с размещенными в станинах подушками и калиброванными валками, установленными с заданным зазором S, и характеризуется тем, что передаточное число между верхним и нижним валками (т.е. величина соотношения между их катающими диаметрами) равно 2,48. This mill contains sequentially installed working stands of the duo with pillows placed in the frames and calibrated rolls installed with a given clearance S, and is characterized in that the gear ratio between the upper and lower rolls (i.e. the ratio between their rolling diameters) is 2, 48.

Недостатком вышеописанного стана также является возможность появления концевых дефектов ("свалка" и "развала") на готовых швеллерных профилях, что ухудшает их потребительские свойства и повышает потери металла при использовании таких профилей. The disadvantage of the above mill is the possibility of the appearance of end defects ("dump" and "collapse") on the finished channel profiles, which affects their consumer properties and increases metal loss when using such profiles.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение потребительских свойств гнутых швеллерных профилей и снижение расхода металла при их использовании. The technical task of the invention is to increase the consumer properties of bent channel profiles and reduce metal consumption when using them.

Для решения этой задачи у профилегибочного стана, содержащего последовательно установленные рабочие клети дуо с размещенными в станинах подушками и калиброванными валками, установленными с заданным зазором S, мм, при профилировании заготовки с пределами прочности не более 470 МПа, нижние подушки предпоследней клети выполнены с возможностью перемещения по продольной оси стана в направлении профилирования в пределах (4 - 6) S за счет установки между вертикальными гранями подушек и станинами упругих элементов, например пружин, с суммарным усилием их сжатия

где n - количество одновременно формующих клетей; h - ширина калибра последней клети, мм, К = 39 - 53 - коэффициент пропорциональности, Н/мм², при этом величина межвалкового зазора в предпоследней клети стана равны (0,90 - 0,95)S.To solve this problem, a roll-forming mill containing sequentially installed working stands of the duo with pillows and calibrated rolls installed in the frames installed with a given clearance S, mm, when profiling a workpiece with strength limits of not more than 470 MPa, the lower pillows of the penultimate stand are made with the possibility of movement along the longitudinal axis of the mill in the direction of profiling within (4 - 6) S due to the installation between the vertical faces of the pillows and the beds of elastic elements, such as springs, with a total cast their compression

where n is the number of simultaneously forming stands; h is the width of the caliber of the last stand, mm, K = 39 - 53 is the proportionality coefficient, N / mm ² , while the roll gap in the penultimate stand of the mill is (0.90 - 0.95) S.

Приведенные зависимости получены в результате обработки опытных данных и являются эмпирическими. The above dependences are obtained as a result of processing experimental data and are empirical.

Сущность найденного технического решения состоит в создании изгибающего момента при расположении осей верхнего и нижнего валков предпоследней клети стана в разных вертикальных плоскостях и с небольшим смещением по вертикали из-за установки межвалкового зазора менее толщины полосы S, в результате чего появляется "нижнее давление", подгибающее передний конец вверх с устранением "свала" вертикальных элементов профиля. The essence of the technical solution found is to create a bending moment when the axes of the upper and lower rolls of the penultimate mill stand are located in different vertical planes and with a small vertical shift due to the setting of the roll gap less than the strip thickness S, resulting in a "lower pressure" bending front end up with the elimination of the "stall" of vertical profile elements.

Однако, на относительно "мягких" сталях (σ_в ≤ 470 МПа) постоянное "нижнее давление" на стенку швеллерного профиля (как показали опыты - см. ниже) может вызвать изгиб его в вертикальной плоскости сверх допуска; поэтому указанное давление прилагается только при кратковременном прохождении переднего конца штанги через предчистовые клети, а затем, под действием пружин нижняя подушка возвращается в исходное положение со снятием воздействия на профиль. Вышеприведенная математическая зависимость позволяет подобрать пружины сжатия с такой характеристикой, которая позволяет сдвигать подушку вследствие удара переднего конца движущейся со скоростью до 2,5 м/с штанги о нижний валок, а после удара - возвращать эту подушку в прежнее положение.However, on relatively “mild” steels (σ _in ≤ 470 MPa), constant “lower pressure” on the channel profile wall (as shown by experiments - see below) can cause it to bend in a vertical plane over the tolerance; therefore, the indicated pressure is applied only when the front end of the rod passes briefly through the finishing stands, and then, under the action of the springs, the lower cushion returns to its original position with the removal of the effect on the profile. The above mathematical dependence allows you to choose compression springs with such a characteristic that allows you to move the pillow due to the impact of the front end of the rod moving at a speed of up to 2.5 m / s on the lower roll, and after the impact - return this pillow to its previous position.

Практика работы профилегибочного стана 2-8•100-600 ЗАО "Прокат - гнутый профиль" Магнитогорского меткомбината показала, что большинству потребителей достаточно иметь отсутствие концевых дефектов хотя бы на одном конце швеллерного профиля: именно этим концом штанга без каких-либо затруднений задается в пресс-ножницы для разрезки на требуемые длины. The practice of the roll forming mill 2-8 • 100-600 of CJSC “Rolled - Bent Profile" of Magnitogorsk Iron and Steel Works showed that for most consumers it is enough to have no end defects at least at one end of the channel profile: it is this end that the rod is set into the press without any difficulties - scissors for cutting to the required lengths.

На фиг. 1 показана схема расположения клетей и привода предлагаемого стана; на фиг. 2 - схема конструкции одной из предпоследних его клетей. In FIG. 1 shows a layout of the stands and the drive of the proposed mill; in FIG. 2 is a design diagram of one of its penultimate stands.

Многоклетевой стан (см. фиг. 1) содержит черновые 1, промежуточные 2, предчистовые 3 и чистовую 4 клети, работающие от привода 5 (стрелкой показано направление прокатки), вторая предчистовая клеть 3 является одновременно предпоследней (заштрихована). A multi-stand mill (see Fig. 1) contains roughing 1, intermediate 2, finishing 3 and finishing 4 stands operating from drive 5 (the arrow shows the direction of rolling), the second finishing stand 3 is at the same time the last but one (shaded).

Предчистовая предпоследняя клеть (см. фиг.2) содержит две станины 6 с нажимным устройством 7, в которых установлены верхние 8 и нижние 9 подушки; в подушках размещены оси 10 соответственно верхнего 11 и нижнего 12 калиброванных валков, установленных с зазором S'. Ширина нижней подушки B_н меньше ширины B_в верхней подушки на величину: B_в-B_н=(4-6)S. В правых (на фиг. 2) стойках станин 6 выполнены гнезда 13 для размещения в них пружин 14 сжатия (принципиально возможно применение пружин растяжения, располагающихся в левых стойках станин, но эти пружины сложнее крепить к стойкам и подушкам, тогда как пружины сжатия просто укладываются в гнезда 13). Величина межвалкового зазора в предпоследней клети: S'=(0,90 - 0,95)S, где S - зазор в остальных клетях стана, равный номинальной толщине полосы.The final penultimate stand (see figure 2) contains two beds 6 with a pressing device 7, in which the upper 8 and lower 9 pillows are installed; in the pillows are placed the axis 10, respectively, of the upper 11 and lower 12 calibrated rolls installed with a gap S '. The width of the lower cushion B _{n is} less than the width B _{in the} upper cushion by: B _in -B _n = (4-6) S. In the right (in Fig. 2) racks of the frame 6, sockets 13 are made for accommodating compression springs 14 in them (it is in principle possible to use tension springs located in the left racks of the beds, but these springs are more difficult to attach to the racks and pillows, while the compression springs are simply laid into slots 13). The roll gap in the penultimate stand: S '= (0.90 - 0.95) S, where S is the gap in the remaining stands of the mill, equal to the nominal thickness of the strip.

При работе стана конец движущейся полосы (штанги) 15 ударяет в нижний валок 12, в результате чего его подушки 9 смещаются вправо до упора в стойки станин 6, сжимая пружины 14. Так, валки 8 и 9 теперь расположены в разных вертикальных плоскостях, а зазор между ними меньше толщины полосы - возникает изгибающий момент, направленный (в нашем случае) против часовой стрелки и создающий давление снизу на стенку швеллера, при изгибе которой увеличивается расстояние между кромками полок профиля (т.е. устраняется их "свал"). Если суммарное усилие сжатия всех пружин 14 больше тянущего усилия всех формующих клетей стана F_г = μP_с•n (μ - коэффициент трения между профилируемой полосой и валками; P_с - средняя величина давления металла в одной клети) - после выхода переднего конца штанги из клети происходит возврат нижних подушек в прежнее положение: до упора в левую стойку станины. Для уменьшения сил трения при движении нижних подушек целесообразно применять промежуточные опоры 16 качения.During the operation of the mill, the end of the moving strip (rod) 15 hits the lower roll 12, as a result of which its pillows 9 are shifted to the right against the stop in the struts of the frame 6, compressing the springs 14. Thus, the rolls 8 and 9 are now located in different vertical planes, and the gap between them is less than the strip thickness - there is a bending moment directed (in our case) counterclockwise and creating pressure from below on the channel wall, during bending of which the distance between the edges of the profile shelves increases (that is, their "dump" is eliminated). If the total compressive force of all the springs 14 is greater than the pulling force of all the forming stands of the mill F _g = μP _s • n (μ is the friction coefficient between the profile strip and the rolls; P _c is the average metal pressure in one stand) - after the front end of the rod leaves crates, the lower pillows return to their previous position: all the way to the left stand of the bed. To reduce the frictional forces when moving the lower cushions, it is advisable to use intermediate bearings 16.

Опытную проверку заявляемого технического решения производили на стане 2-8•100-600 ЗАО "Прокат - гнутый профиль" ММК при профилировании швеллеров различных размеров из сталей с σ_в ≤ 470 МПа толщиной 3-8 мм.An experimental verification of the proposed technical solution was carried out at the mill 2-8 • 100-600 CJSC Rolled - Bent Profile MMK when profiling channels of various sizes from steels with σ _at ≤ 470 MPa with a thickness of 3-8 mm.

В опытах было установлено, что наибольший эффект (полное устранение "свала" на переднем конце профилей) достигается только при создании изгибающего момента в предпоследней клети стана: проведение этой операции в двух предчистовых или в последней (чистовой) клети ухудшает геометрию профилей из-за несоответствия конечных радиусов их мест изгиба заданным величинам. It was established in experiments that the greatest effect (the complete elimination of the “stall” at the front end of the profiles) is achieved only when creating a bending moment in the penultimate mill stand: this operation in two finishing or in the last (finishing) stands worsens the geometry of the profiles due to inconsistency finite radii of their bending points to given values.

Установлены также оптимальные величины горизонтального смещения нижних подушек и межвалковых зазоров в рассматриваемой клети, которые обеспечивали нужный эффект без ухудшения качества профилей. The optimal horizontal displacement of the lower cushions and the roll gaps in the stand under consideration were also established, which provided the desired effect without compromising the quality of the profiles.

Полученная зависимость для требуемого суммарного усилия сжатия пружин одной клети показывает, что оно возрастает с увеличением числа одновременно формующих клетей n (т.е. тех, в которых находится полоса в момент смещения подушек, считая и предпоследние клети), толщины металла S и высоты стенки швеллера h (величина h соответствует ширине калибра последней клети). Численный коэффициент в формуле учитывает разброс величин σ_в профилируемого металла.The obtained dependence for the required total compression force of the springs of one stand shows that it increases with the number of simultaneously forming stands n (i.e., those in which the strip is located at the moment of displacement of the pillows, including the penultimate stands), the thickness of the metal S and the wall height channel h (the value of h corresponds to the width of the caliber of the last stand). The numerical coefficient in the formula takes into account the scatter of σ _{in the} metal being profiled.

Контрольное профилирование швеллеров на стане 2-8•100-600 в том же количестве формующих клетей известной конструкции показало наличие "свала" у 72-87% профилей. Расчеты, выполненные в ЗАО "Прокат - гнутый профиль", показали, что в обрезь у потребителей попадает до 3% всего металла. Таким образом, опыты подтвердили приемлемость найденного решения для достижения поставленной цели. The control profiling of channels on the mill 2-8 • 100-600 in the same number of forming stands of known design showed the presence of a “dump” in 72-87% of the profiles. The calculations made at CJSC “Rolled - Bent Profile” showed that up to 3% of all metal falls into the edge of consumers. Thus, the experiments confirmed the acceptability of the solution found to achieve the goal.

Пример. Профилегибочный стан поштучно формует швеллеры в 8 клетях, межвалковый зазор которых S = 6 мм. Предпоследняя клеть стана выполнена с возможностью перемещения нижних подушек в процессе профилирования. Ширина калибра последней клети h=160 мм. Example. The profile bending mill individually forms channels in 8 stands, the roll gap of which is S = 6 mm. The penultimate mill stand is capable of moving the lower cushions during the profiling process. The width of the caliber of the last stand h = 160 mm

Величина перемещения подушек 5S=30 мм, межвалковый зазор в предпоследней клети 0,925 S=5,55 мм ≈5,6 мм, К=46 Н/мм².The amount of movement of the pillows 5S = 30 mm, the roll gap in the penultimate stand 0.925 S = 5.55 mm ≈5.6 mm, K = 46 N / mm ² .

Между вертикальными гранями нижних подушек и стойками станин предпоследней клети установлены 4 пружины сжатия (по 2 на каждую подушку) с суммарным усилием сжатия:

т.е. требуемое усилие сжатия одной пружины 8320 H.Between the vertical faces of the lower cushions and the stands of the penultimate stand stands there are 4 compression springs (2 for each pillow) with a total compression force:

those. required compression force of one spring 8320 H.

Claims

A profile bending mill for piece profiling of channels containing sequentially installed working stands of the duo with pillows and calibrated rolls installed in the frame with a specified clearance S, characterized in that when profiling a workpiece with a tensile strength of not more than 470 MPa, the lower cushion of the penultimate stand is made with the possibility of moving in parallel the longitudinal axis of the mill in the direction of profiling by (4 - 6) S, while the roll gap in the penultimate stand is (0.90 - 0.95) S and between the vertical GOVERNMENTAL faces the bottom cushion and housing posts of the stand mounted elastic elements, such as springs, with a total force of compression

where n is the number of simultaneously forming stands;
h is the width of the caliber of the last mill stand, mm;
S is the specified clearance, mm;
K = 39 - 53 - proportionality coefficient, H / mm ² ;
F is the total compression force, H.