RU2210440C1

RU2210440C1 - Method for rolling h-sections

Info

Publication number: RU2210440C1
Application number: RU2002106286/02A
Authority: RU
Inventors: А.И. Погорелов; И.В. Копылов; В.А. Недорезов; В.Н. Беспалов; А.В. Беспалов; О.В. Тимофеенко; В.А. Шилов; Д.Л. Шварц
Original assignee: ГОУ Уральский государственный технический университет - УПИ
Priority date: 2002-03-11
Filing date: 2002-03-11
Publication date: 2003-08-20

Abstract

FIELD: processes and equipment for rolling merchant bars, possibly in continuous, semicontinuous and tandem mills for rolling H-sections, mainly wide-flange beams. SUBSTANCE: method comprises steps of cutting rectangular billet in two cutting roll grooved passes; further rolling of cut section in straight horisontal and universal beam grooved passes; cutting rectangular blank alternatively at first from one side, for example at upper side and then at other lower side; determining height of cutting ridge and bottom width of grooved pass with ridge according to relations: H_r = (0,101÷0,191)•D_m-δh, B_bw = B₀-2•H_r•tgφ where H_r - height of cutting ridge; B_bw - bottom width of grooved pass with ridge; D_m - mean diameter of rolls; δh - reduction degree of flanges while taking shrinkage into account ; B in - width of initial blank; tgφ - slope of lateral walls of grooved pass. EFFECT: enhanced conditions for biting blank, improved quality of cut rough section and ready H-beam, especially at rolling H-beams with high flanges. 4 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области сортовой прокатки и может быть реализовано на непрерывных, полунепрерывных и последовательных станах при прокатке двутавровых, преимущественно широкополочных балок. The present invention relates to the field of high-quality rolling and can be implemented on continuous, semi-continuous and sequential mills when rolling I-beams, mainly wide-shelf beams.

Известны способы прокатки двутавровых балок, по которым прямоугольную заготовку прокатывают вначале в открытом или закрытом разрезном калибре с целью получения чернового двутаврового профиля (разрезной заготовки), которую затем прокатывают в закрытых, открытых или универсальных балочных калибрах (кн. Смирнов В.К., Шилов В.А., Инатович Ю.В. Калибровка прокатных валков. М.: Металлургия, 1987, с. 255-267). Known methods for rolling I-beams, in which a rectangular billet is first rolled in an open or closed split gauge in order to obtain a draft I-beam (split billet), which is then rolled in closed, open or universal beam calibers (Prince Smirnov V.K., Shilov V.A., Inatovich, Yu.V. Calibration of Rolling Rolls (Moscow: Metallurgy, 1987, pp. 255-267).

В разрезном калибре исходную прямоугольную заготовку обжимают в средней части двумя разрезными гребнями, расположенными на верхнем и нижнем ручьях калибра. Величина обжатия в разрезном калибре ограничивается условиями захвата металла валками: максимальный угол захвата по разрезным гребням не должен превышать 36^o (кн. Бахтинов Б.П., Штернов М.М. Калибровка прокатных валков. М. : Металлургиздат, 1953, с. 574). Если по условиям захвата невозможно получить требуемую разрезную заготовку, то применяют разрезку в двух последовательно расположенных разрезных калибрах, имеющих гребни также на верхнем и нижнем ручье (см. там же, рис. 441, с. 575).In a split gauge, the initial rectangular billet is crimped in the middle part with two split ridges located on the upper and lower caliber streams. The amount of compression in a split gauge is limited by the conditions of metal capture by rolls: the maximum angle of capture along the split ridges should not exceed 36 ^o (Prince Bakhtinov B.P., Shternov M.M. Calibration of rolling rolls. M.: Metallurgizdat, 1953, p. 574 ) If it is impossible to obtain the required split billet according to the gripping conditions, then cutting is used in two successively mounted split calibers having combs on the upper and lower creek (see ibid., Fig. 441, p. 575).

Наиболее близким аналогом, принятым в качестве прототипа изобретения, является способ прокатки широкополочных двутавров на непрерывных, полунепрерывных или последовательных станах, снабженных горизонтальными, вертикальными и универсальными клетями (см. кн. Смирнов В.К., Шилов В.А., Инатович Ю. В. Калибровка прокатных валков. М.: Металлургия, 1987, рис. 4.13-4.15), где в каждом калибре (клети) делают один проход, а в разрезном калибре требуется получить максимально высокие фланцы. The closest analogue adopted as a prototype of the invention is a method of rolling wide-shelf I-beams on continuous, semi-continuous or sequential mills equipped with horizontal, vertical and universal stands (see Prince Smirnov V.K., Shilov V.A., Inatovich Yu. B. Calibration of the rolling rolls, Moscow: Metallurgy, 1987, Fig. 4.13-4.15), where one pass is made in each gauge (stand), and in the split gauge it is required to obtain the highest flanges.

Недостатком прототипа является трудность получения в разрезном калибре требуемых высоких и симметричных фланцев, так как в этом случае необходима глубокая разрезка прямоугольной заготовки, которая иногда не обеспечивается из-за ограничений по углу захвата даже при применении двух разрезных калибров. При максимальных углах захвата (т.е. максимальном обжатии по гребню) получается большая и нестабильная утяжка фланцев по высоте, и требуемая высота фланцев не получается. Кроме того, процесс разрезания идет неустойчиво, и фланцы разрезного профиля получается несимметричными, что отрицательно сказывается на качестве готового профиля. The disadvantage of the prototype is the difficulty of obtaining the required high and symmetrical flanges in a split gauge, since in this case a deep cut of a rectangular blank is necessary, which is sometimes not ensured due to limitations in the capture angle even when two split calibers are used. At maximum gripping angles (i.e., maximum compression along the ridge), a large and unstable tightening of the flanges in height is obtained, and the required height of the flanges does not work. In addition, the cutting process is unstable, and the flanges of the split profile are asymmetrical, which negatively affects the quality of the finished profile.

Технической задачей изобретения является создание благоприятных условий разрезания прямоугольной заготовки и получение симметричного разрезного двутаврового профиля с высокими фланцами, что способствует улучшению качества готовой широкополочной балки. An object of the invention is to create favorable conditions for cutting a rectangular billet and to obtain a symmetrical split I-beam profile with high flanges, which helps to improve the quality of the finished wide-shelf beam.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в способе прокатки двутавровых профилей, включающем разрезку прямоугольной заготовки в двух разрезных калибрах и последующую прокатку полученного разрезного профиля в прямых горизонтальных и универсальных балочных калибрах, разрезку прямоугольной заготовки проводят поочередно вначале с одной стороны, например с верхней, а затем с другой, нижней стороны, причем высоту разрезного гребня и ширину ручья с гребнем по дну определяют по соотношениям
H_г = (0,101÷0,191)•D_cp-δh,
B_дг = B₀-2•H_г•tgφ,
где Н_г - высота разрезного гребня; В_дг - ширина ручья с гребнем по дну калибра; D_cp - средний диаметр валков; δh - обжатие фланцев с учетом утяжки; В₀ - ширина исходной прямоугольной заготовки; tgφ - выпуск (уклон) боковых стенок калибра.The solution to this problem is ensured by the fact that in the method of rolling I-sections, including cutting a rectangular billet in two split calibers and subsequent rolling of the obtained split profile in direct horizontal and universal beam calibers, cutting a rectangular billet is carried out alternately first from one side, for example, from the upper side, and then on the other, lower side, and the height of the split ridge and the width of the creek with the ridge along the bottom is determined by the ratios
H _g = (0.101 ÷ 0.191) • D _cp -δh,
B _dg = B ₀ -2 • H _g • tgφ,
where N _g - the height of the split ridge; In _dg - the width of the stream with a crest along the bottom of the caliber; D _cp is the average diameter of the rolls; δh - compression of the flanges, taking into account the tightening; In ₀ - the width of the original rectangular workpiece; tgφ - release (slope) of the side walls of the caliber.

Сущность изобретения поясняется чертежами на фиг.1 и 2. На фиг.1 показана схема прокатки в первом разрезном, открытом калибре с разрезным гребнем на верхнем ручье 1 и гладким дном нижнего ручья 2. Позицией 3 показана прямоугольная заготовка, входящая в калибр, а позициями 1' и 2' отмечено положение ручьев в момент захвата заготовки валками. На фиг.2 показана схема прокатки во втором разрезном калибре, который может быть как открытым (см. фиг. 2, а), так и закрытым (см. фиг.2, б). У этого калибра разрезной гребень находится на нижнем ручье 4, а на верхнем ручье 5 имеется вспомогательный, центрирующий гребень, форма и размеры которого соответствуют гребню первого калибра. Позициями 4' и 5' обозначено положение ручьев в момент захвата полосы 3, выходящей из первого разрезного калибра. The invention is illustrated by the drawings in figures 1 and 2. Figure 1 shows the rolling scheme in the first split, open gauge with a split ridge on the upper stream 1 and the smooth bottom of the lower stream 2. Position 3 shows a rectangular billet included in the caliber, and positions 1 'and 2' marked the position of the streams at the time of capture of the workpiece rolls. Figure 2 shows the rolling scheme in the second split gauge, which can be either open (see Fig. 2, a) or closed (see Fig. 2, b). In this caliber, a split ridge is located on the lower stream 4, and on the upper stream 5 there is an auxiliary, centering ridge, the shape and dimensions of which correspond to the ridge of the first caliber. Positions 4 'and 5' indicate the position of the streams at the time of capture of the strip 3 emerging from the first split gauge.

Для того чтобы обеспечить симметричную разрезку прямоугольной заготовки шириной В₀ в первом калибре, ручей 2 с гладким дном должен иметь ширину по дну В_д, определяемую из известного соотношения
В_д=(0,95÷1,00)•В₀, (1)
а ширина по дну ручья 1 с гребнем должна быть определена из условия одновременного касания заготовки при входе в валки боковыми стенками калибра (в точках А, В) и вершиной гребня (точка С), что обеспечивает устойчивое положение заготовки при разрезке. Такая ширина определяется из геометрического соотношения (см. фиг.1)
B_дг = B₀-2•H_г•tgφ, (2)
где Н_г - высота гребня; tgφ - выпуск боковых стенок ручья.In order to ensure a symmetrical cut of a rectangular blank with a width of B ₀ in the first gauge, stream 2 with a smooth bottom should have a width along the bottom of V _d , determined from the known relation
V _d = (0.95 ÷ 1.00) • V ₀ , (1)
and the width along the bottom of the stream 1 with the crest should be determined from the condition of simultaneous contact of the workpiece when entering the rolls with the side walls of the gauge (at points A, B) and the top of the crest (point C), which ensures a stable position of the workpiece during cutting. This width is determined from the geometric ratio (see figure 1)
B _dg = B ₀ -2 • H _g • tgφ, (2)
where N _g is the height of the ridge; tgφ - release of the side walls of the stream.

Высота разрезного гребня должна быть возможно максимальной, чтобы обеспечить получение высоких фланцев при прокатке широкополочных балок. Известно, что глубина разрезки (обжатие заготовки по гребню) Δh_г за один проход ограничивается максимально допустимым углом захвата. Угол захвата α и обжатие по гребню связаны известным соотношением

где D_cp - средний диаметр валков по вертикальной оси калибра.The height of the split ridge should be as high as possible to ensure that high flanges are obtained when rolling wide-shelf beams. It is known that the cutting depth (compression of the workpiece along the ridge) Δh _g in one pass is limited by the maximum allowable angle of capture. The capture angle α and compression along the ridge are connected by a known ratio

where D _cp is the average diameter of the rolls along the vertical axis of the caliber.

При условии разрезки одним гребнем в первом калибре высота заготовки (см. фиг. 1) H₀ = H₁+H_г+δh, где δh - утяжка или обжатие металла по краям заготовки. Подставляя это выражение в формулу (3), получим

откуда следует

Максимально допустимое значение угла захвата ограничено величиной 36^o. Как показывает опыт, нижнее значение угла α при прокатке широкополочных балок составляет 26÷28^o, потому что при меньших углах не гарантируется получение требуемой высоты фланцев. Подставляя предельные значения α = 26÷36^° в формулу (4), получим
H_г = (0,101÷0,19)•D_ср-δh. (5)
Полученная формула позволяет определить предельные значения высоты гребня при двух разрезных калибрах: при коэффициенте 0,191 получается максимально возможное значение Н_г, а при коэффициенте 0,101 - минимальное значение, при котором целесообразно применение двух разрезных калибров (при меньших значениях этого коэффициента целесообразно применять один разрезной калибр).Under the condition of cutting with one crest in the first gauge, the height of the workpiece (see Fig. 1) H ₀ = H ₁ + H _g + δh, where δh is the tightening or compression of the metal along the edges of the workpiece. Substituting this expression into formula (3), we obtain

whence follows

The maximum allowable angle of capture is limited to 36 ^o . As experience shows, the lower value of the angle α when rolling wide-shelf beams is 26 ÷ 28 ^o , because at smaller angles it is not guaranteed to obtain the required height of the flanges. Substituting the limiting values α = 26 ÷ 36 ^° in the formula (4), we obtain
H _g = (0.101 ÷ 0.19) • D _av- δh. (5)
The resulting formula makes it possible to determine the limiting values of the height of the ridge with two split calibers: with a coefficient of 0.191, the maximum possible value of N _{g is} obtained, and with a coefficient of 0.101, the minimum value at which it is advisable to use two split calibers (at lower values of this coefficient, it is advisable to use one split caliber) .

Формулы (2) и (5) справедливы и для второго разрезного калибра. Formulas (2) and (5) are also valid for the second split caliber.

Способ прокатки осуществляется следующим образом. Прямоугольную исходную заготовку с размерами Н₀•В₀ прокатывают в первом разрезном калибре с разрезным гребнем на верхнем ручье (см. фиг.1) и основными размерами В_д, В_дг и Н_г, определенными по формулам (1), (2) и (5). Благодаря выполнению соотношений (1) и (2) обеспечивается надежное центрирование заготовки соответственно нижним и верхним ручьем калибра, что гарантирует симметричную разрезку прямоугольной заготовки; а так как заготовка при входе удерживается дном нижнего ручья и в трех точках верхнего ручья, то обеспечивается ее устойчивое положение в процессе прокатки, что гарантирует высокое качество разрезного профиля. Описанные условия центрирования заготовки обеспечиваются только в разрезном калибре, имеющем врез в верхний и нижний валок. Поэтому по предлагаемому способу первый разрезной калибр целесообразно иметь открытым. Предпочтительнее разрезку вначале делать с верхней стороны, поскольку при плоской нижней поверхности заготовки полоса более устойчива на рольганге.The rolling method is as follows. A rectangular initial billet with dimensions H ₀ • B _{0 is} rolled in the first split caliber with a split crest on the upper stream (see Fig. 1) and the main dimensions B _d , B _dg and N _g defined by formulas (1), (2) and (5). Due to the fulfillment of relations (1) and (2), reliable centering of the workpiece is ensured by the lower and upper stream of caliber, respectively, which guarantees a symmetrical cut of the rectangular workpiece; and since the workpiece at the entrance is held by the bottom of the lower stream and at three points of the upper stream, it ensures its stable position during the rolling process, which guarantees high quality of the cut profile. The described conditions for centering the workpiece are provided only in a split gauge having a cut in the upper and lower rolls. Therefore, according to the proposed method, it is advisable to have the first split gauge open. It is preferable to first cut from the upper side, since with a flat lower surface of the workpiece, the strip is more stable on the roller table.

Требуемую глубину разрезки заготовки определяют известными расчетными методами в зависимости от номера прокатываемой балки с учетом ограничений (5). Причем высоту гребня Н_г в первом проходе принимают равной половине требуемой общей глубины разрезки.The required cutting depth of the billet is determined by known calculation methods depending on the number of rolled beams, taking into account restrictions (5). Moreover, the height of the ridge N _g in the first pass is taken equal to half the required total depth of cut.

Полученную разрезанную сверху заготовку прокатывают во втором разрезном калибре (см. фиг.2а или 2б), где она центрируется при входе в валки с верхней стороны стенками и гребнем верхнего ручья 5', а с нижней стороны удерживается боковыми стенками нижнего ручья 4' в точках А и В и вершиной разрезного гребня в точке С благодаря выполнению условия (2). Форма и размеры нижнего разрезного гребня соответствуют верхнему гребню. В результате прокатки в двух разрезных калибрах получают симметричную разрезную заготовку, причем утяжка металла по фланцам за два прохода получается меньше, чем при таком же общем обжатии в разрезном калибре за один проход. The resulting blank cut from above is rolled in a second split gauge (see Fig. 2a or 2b), where it is centered at the entrance to the rolls from the upper side by the walls and crest of the upper stream 5 ', and from the lower side is held by the side walls of the lower stream 4' at the points A and B and the top of the split ridge at point C due to the fulfillment of condition (2). The shape and dimensions of the lower split ridge correspond to the upper ridge. As a result of rolling in two split gauges, a symmetrical split billet is obtained, and the metal tightening on the flanges in two passes is less than with the same total reduction in a split gauge in one pass.

Полученную описанным способом разрезную заготовку прокатывают в дальнейшем известными способами на готовый широкополочный двутавровый профиль. Obtained by the described method, a split billet is further rolled by known methods onto a finished wide-flange I-beam.

Пример реализации. Сущность изобретения поясняется ниже на примере прокатки широкополочного двутавра 20Ш1 (ГОСТ 26020-83) из заготовки сечением Н₀•В₀= 250•250 мм на непрерывном среднесортнобалочном стане 450, в состав которого входит 7 универсальных баночных клетей и 9 горизонтальных и комбинированных (горизонтально-вертикальных) клетей.Implementation example. The invention is illustrated below by the example of rolling a wide-shelf I-beam 20Sh1 (GOST 26020-83) from a workpiece with a section of H ₀ • B ₀ = 250 • 250 mm on a continuous medium-section mill 450, which includes 7 universal can stands and 9 horizontal and combined (horizontally - vertical) stands.

Для получения толщины стенки заданного профиля (S=6 мм) толщина шейки разрезной заготовки согласно расчету должна составлять H₁=124 мм. Тогда высота гребня в каждом из двух разрезных калибров составит

где δh=10 - обжатие и утяжка заготовки по фланцам.To obtain the wall thickness of a given profile (S = 6 mm), the thickness of the neck of the split billet according to the calculation should be H ₁ = 124 mm. Then the height of the ridge in each of the two split calibers will be

where δh = 10 - compression and tightening of the workpiece along the flanges.

Полученное значение Н_г необходимо проверить по уравнению (5) с точки зрения целесообразности и возможности применения двух разрезных калибров. Средний диаметр валков в черновых клетях составляет
D_cp=D_0-H₁=630-124=506 мм.The obtained value of H _g must be checked according to equation (5) from the point of view of expediency and the possibility of using two split calibers. The average roll diameter in roughing stands is
D _cp = D _0- H ₁ = 630-124 = 506 mm.

Тогда предельные значения высоты гребня по формуле (5) будут равны
Н_г=(0,101÷0,191)•506-10=41,1÷86,6 мм.Then the limiting values of the height of the ridge according to the formula (5) will be equal
N _g = (0.101 ÷ 0.191) • 506-10 = 41.1 ÷ 86.6 mm.

Требуемое значение высоты гребня 53 мм попадает в полученные пределы: 41,1<53<86,6. Следовательно, применение двух разрезных калибров возможно и целесообразно, а получить разрезную заготовку за дин проход невозможно. The required value of the ridge height of 53 mm falls within the obtained limits: 41.1 <53 <86.6. Consequently, the use of two split calibers is possible and appropriate, and it is impossible to obtain a split billet in a dyne pass.

Для гарантии устойчивости заготовки от сваливания ширина разрезного ручья по дну согласно уравнению (2) должна составить
В_дг=250-2•53•0,15=234 мм.To ensure the stability of the workpiece from stalling, the width of the split creek along the bottom according to equation (2) should be
In _dg = 250-2 • 53 • 0.15 = 234 mm.

Ширину ручья 2 без разрезного гребня в первом калибре (см. фиг.1) можно принять в соответствии с (1)
В_д=0,98•B₀=0,98•250=245 мм.The width of the stream 2 without a split ridge in the first gauge (see figure 1) can be taken in accordance with (1)
In _d = 0.98 • B ₀ = 0.98 • 250 = 245 mm.

Построенные по полученным размерам разрезные калибры представлены на фиг. 3 и 4. Полученную в них разрезную заготовку прокатывают известными способами на двутавр 20Ш1 в горизонтальных и универсальных балочных калибрах (см. , например, кн. Смирнов В. К., Шилов В.А., Инатович Ю.В. Калибровка прокатных валков. М.: Металлургия, 1987, рис. 4.13, проходы 3-16). The split gauges constructed according to the obtained dimensions are shown in FIG. 3 and 4. The split billet obtained in them is rolled by known methods onto a 20Sh1 I-beam in horizontal and universal beam calibers (see, for example, Prince Smirnov V.K., Shilov V.A., Inatovich Yu.V. Calibration of rolling rolls. M .: Metallurgy, 1987, Fig. 4.13, passages 3-16).

Технический эффект от предложенного способа прокатки двутавров состоит в улучшении условий захвата заготовки и повышении качества разрезного чернового профиля и готовой двутавровой балки, особенно при прокатке двутавров с высокими фланцами. The technical effect of the proposed method for rolling I-beams consists in improving the conditions for gripping the workpiece and improving the quality of the split draft profile and the finished I-beam, especially when rolling I-beams with high flanges.

Claims

A method of rolling I-beams, mainly wide-shelf, comprising cutting a rectangular billet in two split calibers and subsequent rolling of the resulting split profile in direct horizontal beam and universal beam calibers, characterized in that the cutting of a rectangular billet is carried out alternately first from one, for example, upper side, and then on the other, lower side, and the height of the split ridge and the width of the creek with the ridge along the bottom is determined by the ratios
H _g = (0.101 ÷ 0.191) • D _cp -δh,
B _dg = B ₀ -2 • H _g • tgφ,
where N _g - the height of the split ridge;
In _dg - the width of the stream with a crest along the bottom of the caliber;
D _cf - the average diameter of the rolls;
δh - compression of the flanges, taking into account the tightening;
In ₀ - the width of the original workpiece;
tgφ - release (slope) of the side walls of the caliber.