RU2164185C1

RU2164185C1 - Method for making high rigidity shapes

Info

Publication number: RU2164185C1
Application number: RU99114481A
Authority: RU
Inventors: В.Г. Антипанов; Е.В. Карпов; В.Ф. Афанасьев; В.Л. Корнилов; С.В. Кривоносов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат"
Priority date: 1999-07-07
Filing date: 1999-07-07
Publication date: 2001-03-20

Abstract

FIELD: plastic metal working, possibly manufacture of cold bent high rigidity shapes. SUBSTANCE: method comprises steps of forming on strip blank closed lengthwise corrugations in shaping stand at applying front and rear tension and trimming side edges; applying front tension to strip at elastically clamping it before trimming edges by means of rolls of double-roll stand whose lower roll has flat barrel and upper roll has grooves for passing corrugations. EFFECT: enhanced quality of high-rigidity shapes due to predetermined width of clamping strips, prevention of defects of strip geometry and cracking of strip without damaging strip surface.

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве холодногнутых профилей высокой жесткости (ПВЖ). The invention relates to the processing of metals by pressure and can be used in the manufacture of cold-formed profiles of high stiffness (DRI).

Такими профилями называют листовые профили с продольными, периодически повторяющимися (замкнутыми) гофрами треугольного, трапециевидного или круглого поперечного сечения, ПВЖ получают путем локального формообразования (выдавливания) гофр в одной - двух формирующих клетях специализированного стана с последующей обрезкой боковых кромок сформированной полосы дисковыми ножницами, ее правкой и разрезкой на мерные длины. Технология производства ПВЖ достаточно подробно описана, например, в книге В.И. Анисимова и др. "Расширение сортамента металлопроката - резерв экономии", Челябинск, Ю.-Урал. кн. изд., 1980, с. 125-130. Such profiles are called sheet profiles with longitudinal, periodically repeating (closed) corrugations of a triangular, trapezoidal or circular cross section, the DRI is obtained by local shaping (extrusion) of corrugations in one or two forming cells of a specialized mill with subsequent trimming of the side edges of the formed strip with circular shears, its editing and cutting into measured lengths. The production technology of DRI is described in sufficient detail, for example, in the book of V.I. Anisimova et al. "Extension of the range of rolled metal products - a reserve for savings", Chelyabinsk, Yu. Ural. Prince ed., 1980, p. 125-130.

Как правило, формуемую полосу подвергают продольному натяжению, причем заднее натяжение создают пресс-проводкой, установленной непосредственно перед формующей клетью, а переднее - дисковыми кромкообразными ножницами и правильной машиной. As a rule, the formed strip is subjected to longitudinal tension, with the back tension being created by press-wiring installed directly in front of the forming stand, and the front one by disc-shaped scissors and a straightening machine.

Известен способ изготовления гофрированных листов с замкнутыми гофрами, при котором одновременно с выдавливанием гофр заготовку растягивают в двух взаимно перпендикулярных направления (см. авт.св. СССР N 620308, кл. B 21 D 5/08, опубл. 25.08.78). A known method of manufacturing corrugated sheets with closed corrugations, in which simultaneously with extruding the corrugations, the workpiece is stretched in two mutually perpendicular directions (see ed. St. USSR N 620308, class B 21 D 5/08, publ. 25.08.78).

Недостатком известного способа является возможность появления дефектов геометрии гофр, а также трещинообразование при их формовке. The disadvantage of this method is the possibility of defects in the geometry of the corrugations, as well as crack formation during molding.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является способ производства профилей высокой жесткости (В.И. Анисимов и др. "Расширение сортамента металлопроката - резерв экономии", Челябинск, Ю.-Урал, кн. изд. 1980 г., с. 125-130). The closest analogue to the claimed object is a method for the production of high stiffness profiles (V.I. Anisimov et al. "Extension of the range of metal products - a reserve of savings", Chelyabinsk, U.-Ural, ed. 1980, pp. 125-130 )

Этот способ включает формообразование на полосовой заготовке замкнутых продольных гофр в формующей клети с приложением переднего и заднего натяжений и обрезку боковых кромок гофрированной полосы и характеризуется тем, что натяжение полосы осуществляют путем ее зажатия пресс-проводками. This method includes forming on a strip blank of closed longitudinal corrugations in the forming stand with the application of front and rear tension and trimming the side edges of the corrugated strip and is characterized in that the strip is tensioned by clamping it with press wires.

Недостатком такой технологии является возможность появления при формовке ПВЖ вышеуказанных дефектов, а также травмирования поверхности листов пресс-проводкой при приложении к ней определенного нормального усилия. The disadvantage of this technology is the possibility of the aforementioned defects appearing during the molding of the DRI, as well as injuring the surface of the sheets by press-wiring when a certain normal force is applied to it.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение качества листовых профилей высокой жесткости за счет профилактики их дефектов геометрии и трещинообразования без травмирования поверхности профилей. The technical task of the invention is to improve the quality of sheet profiles with high rigidity due to the prevention of their geometry defects and cracking without injuring the surface of the profiles.

Для решения указанной задачи в способе производства ПВЖ, включающем формообразования на полосовой заготовке замкнутых продольных гофр в формующей клети с приложением переднего и заднего натяжений и обрезку боковых кромок гофрированной полосы, переднее натяжение к полосе прикладывают путем упругого зажатия ее перед обрезкой кромок валками клети дуо, нижний из которых выполнен с гладкой бочкой, а верхний - с ручьями для прохождения гофр, при этом ширину B зоны зажатия полосы определяют из зависимости:

а величину отношения f₂/f₁ принимают в пределах 1,4...2,0,
где P - усилие формообразования гофр, H;
σ_т - предел текучести материалов заготовки, МПа;
R - радиус гладкой бочки, мм;
S - толщина заготовки, мм;
f₁ и f₂ - коэффициенты трения соответственно при формовке и при зажатии полосы.To solve this problem, in a method for producing VZH, including forming on a strip blank closed longitudinal corrugations in a forming stand with front and rear tension applied and trimming the side edges of the corrugated strip, the front tension is applied to the strip by elastic clamping it before cutting the edges with the rolls of the duo stand, lower of which it is made with a smooth barrel, and the top one with streams for passing corrugations, while the width B of the band clamping zone is determined from the dependence:

and the ratio f ₂ / f ₁ take in the range of 1.4 ... 2.0,
where P is the force of forming corrugations, H;
σ _t - yield strength of the workpiece materials, MPa;
R is the radius of the smooth barrel, mm;
S is the thickness of the workpiece, mm;
f ₁ and f ₂ are the friction coefficients, respectively, during molding and when the strip is clamped.

Приведенная математическая зависимость является полуэмпирической, так как ее структура получена теоретическим путем, а численный коэффициент - при обработке опытных данных. The given mathematical dependence is semi-empirical, since its structure is obtained theoretically, and the numerical coefficient is used in the processing of experimental data.

Сущность заявляемого технического решения заключается в разгрузке формующей клети от усилия протяжки формуемой полосы за счет создания тянущего усилия при упругом зажатии металла валками последующей клети, причем требуемая ширина зон зажатия полосы достаточно точно определяется по предлагаемой зависимости. При этом необходимо, чтобы соблюдалось заданное соотношение между величинами коэффициентов трения в обеих клетях - формующей и тянущей, так как в противном случае (например, когда f₁ ≈ f₂) требуемая ширина зоны зажатия полосы может оказаться больше ширины соответствующих элементов бочки верхнего валка.The essence of the claimed technical solution lies in the unloading of the forming stand from the pulling force of the formed strip by creating a pulling force with elastic clamping of the metal by the rolls of the subsequent stand, and the required width of the zones of clamping the strip is quite accurately determined by the proposed dependence. In this case, it is necessary that the predetermined ratio between the values of the friction coefficients in both stands — forming and pulling — is observed, since otherwise (for example, when f ₁ ≈ f ₂ ) the required width of the strip clamping zone may be greater than the width of the corresponding elements of the upper roll barrel.

Предлагаемый способ реализуют следующим образом. The proposed method is implemented as follows.

Перед формовкой определяют величину σ_т полосовой заготовки и на одном из первых рулонов полосы замеряют (например, с помощью месдоз) усилие (давление металла на валки) при формообразовании гофр. Затем определяют величины коэффициентов трения в формующей клети (f₁) и в тянущей клети (f₂), например, по формулам, приведенным в книге А.П. Грудева "Внешнее трение при прокатке", М. : Металлургия, 1983, 288 с. с ил. либо же путем непосредственных замеров на стане. По величинам P, σ_т, R и S, а также по величине соотношения f₂/f₁ подсчитывают требуемую ширину B зоны зажатия полосы.Before molding, determine the value of σ _{t of the} strip billet and on one of the first rolls of the strip measure (for example, with the help of mass doses) the force (metal pressure on the rolls) during the formation of the corrugations. Then determine the values of the coefficients of friction in the forming stand (f ₁ ) and in the pulling stand (f ₂ ), for example, by the formulas given in the book A.P. Grudeva "External friction during rolling", Moscow: Metallurgy, 1983, 288 pp. with silt. or by direct measurements on the camp. The values of P, σ _t , R and S, as well as the magnitude of the ratio f ₂ / f ₁ calculate the required width B of the zone of clamping of the strip.

При необходимости величина отношения f₂/f₁ может варьироваться за счет подачи смазочной эмульсии на валки формующей клети (что уменьшит величину f₁) и использования сухих насеченных валков в тянущей клети (это повысит величину f₂). Кроме того, в тянущей клети коэффициент трения можно изменять степенью зажатия протягиваемой полосы валками и их скоростью.If necessary, the value of the ratio f ₂ / f ₁ may vary due to the supply of a lubricating emulsion to the rolls of the forming stand (which will reduce the value of f ₁ ) and the use of dry notched rolls in the pulling stand (this will increase the value of f ₂ ). In addition, in the pulling stand, the friction coefficient can be changed by the degree of clamping of the stretched strip by the rolls and their speed.

Опытную проверку заявляемого технического решения осуществляли на профилегибочном агрегате 1-5х300-1650 ЗАО "Прокат - гнутый профиль" Магнитогорского меткомбината. С этой целью при формовке ПВЖ различных параметров из сталей с σ_т - 320. . . 630 МПа варьировали величины переднего натяжения (третьей клетью стана) за счет изменения ширины. В зоны зажатия полосы и коэффициентов трения f₁ и f₂ с предварительным определением величин P и σ_т по вышеописанной схеме. Было установлено, что при f₂/f₁ < 1,4 в ряде случаев величина B была недостаточной для протяжки, а при f₂/f₁ > 2,0 эта величина была достаточной во всех случаях.An experimental verification of the proposed technical solution was carried out on a roll-forming unit 1-5x300-1650 CJSC "Rolled - bent profile" Magnitogorsk Iron and Steel Works. For this purpose, when forming the DRI of various parameters from steels with σ _t - 320.. . 630 MPa varied the values of the front tension (the third mill stand) due to a change in width. In the zone of clamping of the strip and the friction coefficients f ₁ and f ₂ with a preliminary determination of the values of P and σ _t according to the above scheme. It was found that for f ₂ / f ₁ <1.4 in some cases, the value of B was insufficient for broaching, and for f ₂ / f ₁ > 2.0 this value was sufficient in all cases.

При использовании предлагаемой технологии выход годного составил 98,7%, причем отсортировки ПВЖ по дефекту "трещина" не было. При контрольном профилировании по известной технологии (с передним натяжением от дисковых ножниц и правильной машины) отсортировка профилей по дефектам их геометрии и трещинам составила 3,4%. Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость заявляемого способа для решения поставленной задачи и его преимущественно перед известным объектом. Using the proposed technology, the yield was 98.7%, and there was no sorting of DRI according to the “crack” defect. In the control profiling by known technology (with front tension from disk shears and the correct machine), the sorting of profiles by defects in their geometry and cracks was 3.4%. Thus, the experimental verification confirmed the acceptability of the proposed method for solving the problem and its mainly in front of a known object.

По данным Центральной лаборатории контроля ОАО "ММК" реализация предлагаемого способа при производстве профилей высокой жесткости повысит выход годного проката не менее чем на 2% с соответствующим уменьшением расхода металла и снижением трудозатрат. According to the Central Control Laboratory of OJSC MMK, the implementation of the proposed method in the production of high stiffness profiles will increase the yield of rolled products by at least 2% with a corresponding reduction in metal consumption and lower labor costs.

Пример конкретного выполнения. An example of a specific implementation.

При формовке ПВЖ толщиной S=3 мм из полосовой заготовки с пределом текучести σ_т = 450 МПа замеренная величина усилия формовки P= 800 кН.When molding the DRI with a thickness of S = 3 mm from a strip billet with a yield strength σ _t = 450 MPa, the measured value of the molding force is P = 800 kN.

Коэффициент трения при формовке f₁=0,08, а между валками тянущей клети и полосой f₂ = 0,14, т.е. величина f₂/f₁= 1,75. Радиус тянущих элементов этой клети R=500 мм.The coefficient of friction during molding is f ₁ = 0.08, and between the rolls of the pulling stand and the strip f ₂ = 0.14, i.e. f ₂ / f ₁ = 1.75. The radius of the pulling elements of this stand is R = 500 mm.

Для осуществления протяжки необходимая ширина тянущих элементов должна быть

еFor pulling, the necessary width of the pulling elements must be

e

Claims

A method for the production of high rigidity profiles, including forming on a strip blank of closed longitudinal corrugations in a forming stand with front and rear tension applied and trimming the side edges of the corrugated strip, characterized in that the front tension is applied to the strip by elastic clamping it before cutting the edges by the rolls of the duo stand, the lower one is made with a smooth barrel, and the upper one with streams for passing corrugations, while the width B of the zone of clamping of the strip is determined from the dependence

and the ratio f ₂ / f ₁ take in the range of 1.4 ... 2.0,
where P is the force of forming corrugations, H;
σ _t - yield strength of the workpiece material, MPa;
R is the radius of the smooth barrel, mm;
S is the thickness of the workpiece, mm;
f ₁ and f ₂ are the friction coefficients, respectively, during molding and when the strip is clamped.