RU2148449C1

RU2148449C1 - Method for profiling equal-flange angles

Info

Publication number: RU2148449C1
Application number: RU98121655/02A
Authority: RU
Inventors: С.В. Кривоносов; Е.В. Карпов; В.Г. Антипанов; В.Ф. Афанасьев; В.Л. Корнилов
Original assignee: ОАО "Магнитогорский металлургический комбинат"
Priority date: 1998-11-23
Filing date: 1998-11-23
Publication date: 2000-05-10

Abstract

FIELD: plastic metal working, namely production of cold bent angles. SUBSTANCE: method for making bent angles with thickness no less than 2 mm and with flange width equal to 40 mm or more comprises steps of successively bending up strip blank by predetermined angle values by means of roll pairs and simultaneously bending blank in vertical plane by means of one roll pair (last but one) having different diameters (increased by value Δ diameter of upper roll and decreased by the same value diameter of lower roll); setting total bending up angle for last but one roll pair equal to 45 degrees, for last roll pair - (45.5-46) degrees. Value Δ is determined from expression Δ= (0.050-0.054)x σ_y x l²/E x B (mm), where σ_y and E - respectively values of yield strength and elasticity modulus of blank material(MPa), l- length of bent portion being no less than 1500 mm. EFFECT: enhanced consumers' properties of equal-flange bent angles due to their improved geometry. 1 ex

Description

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при изготовлении холодногнутых уголковых профилей на станах среднего и тяжелого типов. The invention relates to rolling production and can be used in the manufacture of cold-formed corner profiles on mills of medium and heavy types.

Профили на станах такого типа обычно изготавливают из стальной полосовой заготовки толщиной не менее 2 мм и шириной не менее 75...80 мм, т.е. равнополочные уголки (по ГОСТ 19771) при этом будут иметь полки шириной В ≥ 40 мм. Profiles on mills of this type are usually made of steel strip billets with a thickness of at least 2 mm and a width of at least 75 ... 80 mm, i.e. equal-angle corners (according to GOST 19771) will have shelves with a width of B ≥ 40 mm.

Профилирование равнополочных уголков заключается в последовательной подгибке в нескольких клетях (парах валков) краевых элементов полосовой заготовки до угла (от горизонтали) обычно 45^o. Технология профилирования уголков описана, например, в книге под ред. И.С. Тришевского "Производство гнутых профилей (оборудование и технология)", М., "Металлургия", 1982, с. 245-247. При этом, как правило, катающие диаметры всех верхних и всех нижних валков одинаковы (эти диаметры определяются в точках валков, контактирующих с местом изгиба уголка, т.е. при равенстве его полок - это середина бочки валка).Profiling equal-angled corners consists in sequentially bending in several stands (pairs of rolls) of the edge elements of the strip blank to an angle (horizontal) of usually 45 ^o . The technology of profiling corners is described, for example, in a book under the editorship of I.S. Trishevsky "Production of bent profiles (equipment and technology)", M., "Metallurgy", 1982, p. 245-247. Moreover, as a rule, the rolling diameters of all the upper and all lower rolls are the same (these diameters are determined at the points of the rolls in contact with the corner bend, i.e., if its shelves are equal, this is the middle of the roll barrel).

Известен способ поштучного профилирования уголков, в котором полосовую заготовку перед промежуточными проходами опускают ниже уровня формовки на 0,75. ..1,0 толщины полосы, а подгибку осуществляют радиусом, величина которого зависит от величины временного сопротивления материала заготовки (см. а. с. СССР N 1690890 кл. B 21 D 5/06 от 04.09.89 г.). Недостатком такого способа является возможность необратимого искажения геометрии профиля, обусловленная его пластической деформацией (изгибом). A known method of piecewise profiling of corners, in which a strip blank in front of the intermediate passes is lowered below the molding level by 0.75. ..1,0 strip thickness, and bending is carried out with a radius, the value of which depends on the value of the temporary resistance of the workpiece material (see A. S. USSR N 1690890 class. B 21 D 5/06 from 09/04/89). The disadvantage of this method is the possibility of irreversible distortion of the geometry of the profile due to its plastic deformation (bending).

Действительно, при опускании формуемого уголка в одной из клетей ниже уровня формовки, т.е. ниже уровня прохождения его в калибрах предыдущей (к рассматриваемой) и последующей клетей, происходит известный в сопротивлении материалов изгиб балки, закрепленной своими концами, сосредоточенной силой, приложенной по середине длины балки. Если величина прогиба балки при этом выбрана без учета ее длины и момента (как в известном способе) сопротивления поперечного сечения - может иметь место пластический изгиб. Indeed, when lowering the moldable corner in one of the stands below the molding level, i.e. below the level of its passage in the calibers of the previous (to the considered) and subsequent stands, the beam bending, fixed at its ends, known by the resistance of materials, by the concentrated force applied in the middle of the length of the beam, occurs. If the deflection of the beam is chosen without taking into account its length and moment (as in the known method) of the cross-sectional resistance, plastic bending may take place.

Технической задачей изобретения является повышение потребительских свойств равнополочных уголков относительно больших размеров: с шириной полов B ≥ 40 мм и толщиной не менее 2 мм, профилируемых на станах среднего и тяжелого типов, а также снижение расхода валков при их профилировании. An object of the invention is to increase the consumer properties of equal-angle corners of relatively large sizes: with a floor width of B ≥ 40 mm and a thickness of at least 2 mm, profiled on mills of medium and heavy types, as well as reducing the consumption of rolls during their profiling.

Способ включает последовательную подгибку на заданные углы полосовой заготовки парами катающих валков при одновременном изгибе в вертикальной плоскости одновременно с подгибкой получаемого профиля одной парой валков разных диаметров, увеличенным на величину Δ верхним и уменьшенным на величину Δ нижним, суммарный угол подгибки в предпоследней паре валков задают равным 45^o, а в последней - в пределах 45,5-46^o, при этом изгиб получаемого профиля осуществляют на длине участка не менее 1500 мм и величину Δ определяют из выражения

где σ_т и E - соответственно величины предела текучести и модуля упругости материала заготовки, МПа;
l - длина участка изгиба.The method includes sequential bending at predetermined angles of a strip billet by pairs of rolling rolls while bending in a vertical plane simultaneously with bending the resulting profile with one pair of rolls of different diameters, increased by Δ upper and decreased by Δ lower, the total bending angle in the penultimate pair of rolls is set equal to 45 ^o , and in the latter - within 45.5-46 ^o , while the bending of the obtained profile is carried out at a length of at least 1500 mm and the value of Δ is determined from the expression

where σ _t and E are, respectively, the yield strength and elastic modulus of the workpiece material, MPa;
l is the length of the bending section.

Приведенная математическая зависимость является полуэмпирической, так как структура ее получена теоретическим путем, а коэффициент 0,050...0,054 найден при обработке опытных данных. The given mathematical dependence is semi-empirical, since its structure was obtained theoretically, and a coefficient of 0.050 ... 0.054 was found in the processing of experimental data.

Сущность найденного технического решения состоит в том, что упругий изгиб получаемого профиля осуществляют в промежутке между третьей с конца стана и последней клетями на величину, определяемую параметрами профиля и стана, причем в последней клети полки уголка перегибают внутрь на 0,5... 1,0^o, т.е. суммарный угол подгибки составляет 45,5...46^o.The essence of the technical solution found is that the elastic bending of the obtained profile is carried out in the interval between the third from the end of the mill and the last stand by an amount determined by the profile and mill parameters, and in the last stand the corner shelves are bent inward by 0.5 ... 1, 0 ^o , i.e. the total angle of bending is 45.5 ... 46 ^o .

Одним из дефектов гнутых уголков является превышение величины фактического радиуса изгиба над величиной формующего радиуса верхних валков, что особенно характерно для профилей больших сечений из заготовки повышенной прочности (более 460 МПа). В результате этого производится перевалка валков для ремонта, когда величина их формующих радиусов не достигла критических значений. Кроме того, чем больше радиус изгиба уголка (при прочих равных условиях), тем меньше его жесткость. One of the defects of bent corners is the excess of the value of the actual bending radius over the value of the forming radius of the upper rolls, which is especially typical for profiles of large sections from a workpiece of increased strength (more than 460 MPa). As a result of this, the rolls are transshipped for repair when the value of their forming radii has not reached critical values. In addition, the larger the bend radius of the corner (ceteris paribus), the less its rigidity.

Понижение уровня формовки (т. е. изгиб уголка вниз) в одной из клетей позволяет за счет дополнительных напряжений уменьшить величину фактического радиуса изгиба, продляя тем самым рабочую кампанию валков (см. описание а.с. СССР N 1690890). Так как уголки больших сечений обычно профилируются с переменным радиусом изгиба, уменьшающимся до заданной величины в последних (чистовых) клетях стана, то исследованиями, проведенными в ЗАО "Прокат - гнутый профиль" ОАО "Магнитогорский меткомбинат", было установлено, что "вдавливание" вершины профилируемого уголка (т. е. его изгиб) необходимо осуществлять именно в предпоследней клети стана, где полки профиля подгибаются до угла 45^o с радиусом изгиба, равным заданному.Lowering the molding level (i.e., bending the corner down) in one of the stands allows, due to additional stresses, to reduce the value of the actual bending radius, thereby extending the work campaign of the rolls (see description of the USSR AS N 1690890). Since the corners of large sections are usually profiled with a variable bending radius, decreasing to a predetermined value in the last (finishing) stands of the mill, studies carried out by ZAO Rolled-Bent Profile of OJSC Magnitogorsk Iron and Steel Works found that the “indentation” of the top the profiled corner (i.e., its bending) must be carried out precisely in the penultimate stand of the mill, where the profile shelves are bent to an angle of 45 ^o with a bending radius equal to the specified one.

При этом, чтобы избежать возможного остаточного изгиба профиля в вертикальной плоскости, необходимо поднять его вверх, до прежнего уровня формовки, в последней клети. Однако при приложении вертикального усилия к уголку снизу, его полки стремятся к разгибке (наружу), что может привести к невыполнению угла 90^o между ними. Поэтому в чистовой клети осуществляется дополнительная подгибка полок уголка на некоторый угол.At the same time, in order to avoid possible residual bending of the profile in the vertical plane, it is necessary to raise it up to the previous molding level in the last stand. However, when a vertical force is applied to the corner from below, its shelves tend to unbend (out), which can lead to a failure of the angle of 90 ^o between them. Therefore, in the finishing stand, additional bending of the shelves of the corner by a certain angle is carried out.

Опытную проверку найденного технического решения производили на станах "1-4" и "2-8" ЗАО "Прокат - гнутый профиль" ОАО "MMК" при профилировании равнополочных уголков толщиной 2...8 мм с шириной полок B = 40...200 мм из различных сталей с σ_в ≤ 640 МПа.An experimental verification of the technical solution found was carried out on mills "1-4" and "2-8" of CJSC Rolled - Bent Profile of OJSC MMK when profiling equal-angle corners 2 ... 8 mm thick with a shelf width of B = 40 ... 200 mm from various steels with σ _at ≤ 640 MPa.

При профилировании с изгибом уголка в указанном промежутке стана на рекомендуемую величину длительность рабочей кампании валков возрастала в 1,2.. . 1,4 раза, что привело к уменьшению их расхода на соответствующую величину. Случаев отсортировки профилей по их геометрии при этом не наблюдалось. Формовка без дополнительной подгибки полок в чистовом калибре в ряде случаев привела к невыполнению угла в 90^o. Уровень качества профилей также снизился при уменьшении "l'" до 1100...1450 мм.When profiling with a bend of the corner in the specified interval of the mill by the recommended value, the duration of the working campaign of the rolls increased by 1.2 ... 1.4 times, which led to a decrease in their consumption by an appropriate amount. There were no cases of sorting profiles by their geometry. Forming without additional folding of shelves in the finishing gauge in some cases led to the failure of the angle of 90 ^o . The quality level of the profiles also decreased with a decrease in "l '" to 1100 ... 1450 mm.

Контрольное профилирование по способу, взятому в качестве ближайшего аналога (см. выше), дало отсортировку уголков по их геометрии от 6 до 42%, причем эта цифра возрастала с увеличением размеров уголков - их толщины и ширины полок. Control profiling according to the method taken as the closest analogue (see above), sorted the corners according to their geometry from 6 to 42%, and this figure increased with increasing sizes of corners - their thickness and width of the shelves.

Таким образом, опыты подтвердили приемлемость заявляемого технического решения для выполнения поставленной задачи и его преимущества перед известной технологией. Thus, the experiments confirmed the acceptability of the claimed technical solution for the task and its advantages over the known technology.

По данным ЗАО "Прокат - гнутый профиль" использование предлагаемого способа повышает потребительские свойства гнутых уголков (за счет увеличения выхода профилей с уменьшенным радиусом изгиба), а также снижает расход валков при их производстве не менее чем на 30%. According to ZAO "Rolled - Bent Profile", the use of the proposed method improves the consumer properties of bent corners (by increasing the yield of profiles with a reduced bending radius), and also reduces the consumption of rolls during their production by at least 30%.

Пример конкретного выполнения
Уголок 100 х 6 мм с σ_т = 400 МПа и E = 2•10⁵ МПа профилируется на стане "2-8" с l = 2800 мм (межклетевые расстояния равны 1400 мм). Верхний валок предпоследней клети имеет катающий диаметр, больший чем в других клетях, а нижний валок меньший диаметр на величину

Угол подгибки полок в последней клети - 46^o.Concrete example
An angle of 100 x 6 mm with σ _t = 400 MPa and E = 2 • 10 ⁵ MPa is profiled on the mill "2-8" with l = 2800 mm (inter-stand distances are 1400 mm). The upper roll of the penultimate stand has a rolling diameter larger than in other stands, and the lower roll has a smaller diameter by an amount

The angle of the folds of the shelves in the last stand is 46 ^o .

Claims

A method for profiling equal-angled corners, which includes sequential bending at predetermined angles of a strip billet by pairs of rolling rolls while bending the moldable strip in a vertical plane, characterized in that when profiling corners with a thickness of at least 2 mm and a shelf width of B ≥ 40 mm, rolls of the last pair are used with simultaneously reduced diameter of the lower roll and increased diameter of the upper roll by Δ, determined from the expression

where σ _t and E are, respectively, the yield strength and elastic modulus of the workpiece material, MPa;
l is the length of the section on which the profile is bent,
the total bending angle in the penultimate pair of rolls is set equal to 45 ^o , and in the last - 45.5 ... 46 ^o , and l - not less than 1500 mm.