RU2307334C1

RU2307334C1 - Method of testing steel

Info

Publication number: RU2307334C1
Application number: RU2006104502/28A
Authority: RU
Inventors: Вадим Григорьевич Антипанов (RU); Вадим Григорьевич Антипанов; Владимир Леонидович Корнилов (RU); Владимир Леонидович Корнилов; Василий Леонидович Носов (RU); Василий Леонидович Носов; Константин Валерьевич Дзюба (RU); Константин Валерьевич Дзюба
Original assignee: Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат"
Priority date: 2006-02-13
Filing date: 2006-02-13
Publication date: 2007-09-27

Abstract

FIELD: testing engineering.

SUBSTANCE: method comprises bending the edge members by a given angle to provide a specified bend radius symmetrically with respect to the longitudinal axis of the steel strip. The members of the strip are bent to define a chute-like member whose wall height relates to the width of the shelves as 0.3-0.7.

EFFECT: enhanced reliability.

Description

Изобретение относится к испытаниям металлов, например, листового (полосового) проката и может быть использовано для определения возможности профилирования конкретной стальной полосы.The invention relates to tests of metals, for example, sheet (strip) rolled products and can be used to determine the possibility of profiling a particular steel strip.

В качестве заготовки для производства холодногнутых профилей проката используется горяче- или холоднокатаная полосовая сталь, пластические свойства которой должны обеспечивать отсутствие дефектов (в частности, трещин в местах изгиба) при профилировании. Так как профилирование заключается в последовательной подгибке элементов полосы на заданные в каждом проходе углы и радиусы, то при определении пригодности стальной заготовки к профилированию без дефектов устанавливаются, прежде всего, допустимые максимальные углы подгибки (это необходимо для оптимизации количества формующих клетей) и минимально возможные радиусы изгиба, поскольку от их величины зависят длительность рабочей кампании профилегибочных валков и степень жесткости гнутых профилей.Hot or cold rolled strip steel, the plastic properties of which should ensure the absence of defects (in particular, cracks in bending places) during profiling, is used as a billet for the production of cold-formed sections of rolled products. Since profiling consists in sequentially bending the strip elements to the angles and radii specified in each pass, when determining the suitability of a steel billet for profiling without defects, first of all, the allowable maximum bending angles are established (this is necessary to optimize the number of forming stands) and the minimum possible radii bending, since the duration of the working campaign of roll forming rolls and the degree of rigidity of bent profiles depend on their size.

Кроме того, нередко предварительно определяют величину утонения мест изгиба, по которой подсчитывают требуемую ширину полосовой заготовки для некоторых гнутых профилей (см. А.П.Чекмарев и В.Б.Калужский. "Гнутые профили проката", М., "Металлургия", 1974, с.68-70), т.е. для расчета калибровок этих профилей.In addition, it is often preliminarily determine the amount of thinning of the bending points, according to which the required width of the strip blank is calculated for some bent profiles (see A.P. Chekmarev and V. B. Kaluzhsky. “Bent sections of rolled products”, M., “Metallurgy”, 1974, p. 68-70), i.e. to calculate calibrations of these profiles.

Известен способ определения серповидности (ребровой кривизны) полосового проката с измерением длины заданного его участка, при котором на торцах рулона полосы наносят риски, лежащие в общей плоскости, проходящей через ось рулона, и после соответствующих измерений определяют серповидность по математической зависимости (см. а.с. СССР №590585, кл. G01B 5/20, опубл. 20.02.78 г.).A known method for determining the crescent shape (rib curvature) of strip rolling with measuring the length of a given section of it, in which the risks are applied at the ends of the strip roll lying in the common plane passing through the roll axis, and after corresponding measurements determine the crescent shape by mathematical dependence (see a. S. USSR No. 590585, class G01B 5/20, publ. 02.20.78).

Знание фактической серповидности полосы определяет ее пригодность к профилированию (обычно эта величина не должна превышать 1 мм на 1 м длины). Однако даже при отсутствии серповидности полосы в процессе ее профилирования может появиться трещинообразование в местах изгиба.Knowledge of the actual crescent shape of the strip determines its suitability for profiling (usually this value should not exceed 1 mm per 1 m of length). However, even in the absence of the crescent shape of the strip during its profiling, cracking may appear in the places of bending.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является способ испытания металла на изгиб, описанный в статье П.И.Денисова и др. "Совершенствование технологии производства гнутых профилей" ("Известия ВУЗов. Черная металлургия", №7, 1979, с.78-81, рис.2).The closest analogue to the claimed object is a method of testing metal for bending, described in the article by P.I. Denisov et al. "Improving the technology for the production of bent profiles" (Izvestia VUZov. Ferrous metallurgy, No. 7, 1979, p. 78-81 , fig. 2).

Этот способ определения пригодности стали к профилированию уголков заключается в симметричном изгибе с заданным радиусом узких образцов при зажатии их концов с образованием уголкового сечения и характеризуется тем, что изгиб осуществляют до угла в 100° между подгибаемыми элементами с интервалом изгиба в 10°. Недостатком данного способа является невозможность моделирования с его помощью процесса формообразования более сложных гнутых профилей, например швеллеров с двумя местами изгиба, а также малая ширина испытуемых полос (вследствие малой длины штампа).This method of determining the suitability of steel for profiling corners consists in symmetric bending with a given radius of narrow samples when their ends are clamped to form a corner section and is characterized in that the bending is carried out to an angle of 100 ° between the bending elements with a bending interval of 10 °. The disadvantage of this method is the impossibility of modeling with its help the process of forming more complex bent profiles, for example channels with two bending points, as well as the small width of the test strips (due to the small length of the stamp).

Действительно, для получения наибольшего приближения условий деформации в лабораторных условиях к тем, которые имеют место при формообразовании на профилегибочном стане, необходимо, прежде всего, чтобы длины очагов деформации в обоих случаях были близки друг к другу, и, кроме того, при испытаниях на изгиб имели место "жесткие концы", т.е. не деформируемые в штампе и расположенные с обеих сторон (по длине испытуемого образца полосы) от очага деформации участки металла. Необходима также имитация формообразования конкретного сечения в профилегибочных валках. Например, для швеллера это означает освобождение его полок от контакта с пуансоном штампа, в котором производят испытания, и зажатие стенки на конечном этапе изгиба.Indeed, in order to get the closest possible conditions of deformation under laboratory conditions to those that occur during shaping on a roll forming mill, it is necessary, first of all, that the lengths of the deformation zones in both cases be close to each other, and, in addition, during bending tests there were "hard ends", i.e. metal sections not deformable in the stamp and located on both sides (along the length of the strip to be tested) from the deformation zone. It is also necessary to simulate the formation of a particular section in roll forming rolls. For example, for a channel, this means releasing its shelves from contact with the punch of the stamp in which the tests are carried out, and clamping the walls at the final stage of bending.

Для определения длины очага деформации при профилировании в настоящее время известны достаточно надежные теоретические формулы (см., например, книгу И.С.Тришевского и др. "Производство гнутых профилей (оборудование и технология)". М., "Металлургия", 1982, с.41, формула III.23).To determine the length of the deformation zone during profiling, fairly reliable theoretical formulas are currently known (see, for example, the book by I. S. Trishevsky et al. “Production of bent profiles (equipment and technology).” M., “Metallurgy”, 1982, p.41, formula III.23).

Технической задачей изобретения является повышение достоверности определения пригодности стали к профилированию, что необходимо для разработки бездефектной технологии производства гнутых сортовых профилей: отсутствие трещинообразования при профилировании и точное определение ширины мест изгиба. Последний фактор гарантирует максимальную работоспособность инструмента (валков) и требуемое количество геометрии профилей.An object of the invention is to increase the reliability of determining the suitability of steel for profiling, which is necessary to develop a defect-free technology for the production of bent section profiles: the absence of cracking during profiling and the exact determination of the width of the bending places. The last factor guarantees the maximum performance of the tool (rolls) and the required number of profile geometry.

Для решения этой задачи в способе определения пригодности стали к профилированию, включающем симметричную относительно продольной оси стальной полосы подгибку ее краевых элементов на требуемый угол с заданным радиусом изгиба, указанные элементы полосы подгибают с образованием корытного сечения с высотой стенки h и с шириной полок b при соотношении b/h=0,3...0,7, при этом полки получаемого профиля освобождают от зажатия изгибающим инструментом, а длину испытываемой полосы определяют по формуле:To solve this problem, in a method for determining the suitability of steel for profiling, which includes bending its edge elements symmetrically with respect to the longitudinal axis of the steel strip to the required angle with a given bending radius, these strip elements are bent to form a trough section with the wall height h and with the width of the shelves b at the ratio b / h = 0.3 ... 0.7, while the shelves of the obtained profile are freed from being clamped by a bending tool, and the length of the test strip is determined by the formula:

где α - угол подгибки, рад;where α is the bending angle, rad;

S - толщина полосы, мм.S - strip thickness, mm.

Приведенная зависимость для отношения b/h получена при обработке опытных данных, а формула для l - полуэмпирическая, так как основу ее составляет формула III.23 из вышеупомянутой книги И.С.Тришевского и др., но численный сомножитель и второе слагаемое (суммарная длина "жестких" концов) найдены экспериментальным путем.The above dependence for the b / h ratio was obtained by processing the experimental data, and the formula for l is semi-empirical, since it is based on formula III.23 from the aforementioned book by I.S. Trishevsky et al., But the numerical factor and the second term (total length "hard" ends) were found experimentally.

Сущность найденного технического решения заключается в создании при изгибе полосовой стали схемы деформации, максимально приближенной к реальной схеме формообразования профилей швеллерного типа, а также в оптимизации размеров подгибаемых элементов изгибаемой полосы: ее длины и соотношения размеров полок и стенки образуемого при этом профиля.The essence of the technical solution found is to create a deformation scheme during bending of strip steel that is as close as possible to the real formation pattern of channel type profiles, as well as to optimize the sizes of the flexible elements of the bending strip: its length and the ratio of the sizes of the shelves and the wall of the profile formed in this case.

Предлагаемый способ может быть реализован в штампе со сменными (для варьирования угла α) матрицами и пуансонами, причем угол наклона к горизонтали α боковых элементов матрицы, на которые опираются краевые по ширине полосы участки изгибаемой полосы, должен быть на 2°...3° меньше угла наклона боковых элементов пуансона, что обеспечивает освобождение подгибаемых полок сечения (по аналогии с профилированием швеллера - см., например, рис.40 на с.78 книги С.Ф.Березовского "Производство гнутых профилей. М., "Металлургия", 1985). При этом размеры элементов матрицы и пуансона должны обеспечивать вышеприведенные значение b/h и l. Ширина испытуемой полосы примерно равна h+2b, а ее длина - l. Изгиб в штампе заканчивается после соприкосновения стенки сечения с горизонтальными элементами матрицы и пуансона при упругом зажатии металла.The proposed method can be implemented in a stamp with interchangeable (for varying the angle α) matrices and punches, the angle of inclination to the horizontal α of the side elements of the matrix, on which the sections of the bending strip that are edge-wise across the width of the strip, should be 2 ° ... 3 ° less than the angle of inclination of the side elements of the punch, which ensures the release of foldable shelves of the section (by analogy with channel profiling - see, for example, Fig. 40 on p. 78 of the book by S. F. Berezovsky "Production of bent profiles. M.," Metallurgy ", 1985). Moreover, the dimensions of the elements atritsy punch and should provide the above value b / h and width l of the test strip is approximately equal to h + 2b, and its length -.. l bend ends in a die after contact with the horizontal wall section elements of the matrix and punch with elastic metal clamping.

Опытную проверку заявляемого способа осуществляли в Центральной лаборатории контроля (ЦЛК) ОАО "Магнитогорский металлургический комбинат" при испытаниях на изгиб полосовой стали различных марок и толщин.Experimental verification of the proposed method was carried out in the Central control laboratory (CLC) of OJSC "Magnitogorsk Iron and Steel Works" during bending tests of strip steel of various grades and thicknesses.

С целью определения пригодности стали к профилированию варьировали величины b, h, l и α. Результаты опытов (величину утонения мест изгиба, степень упрочнения стали, характер распределения микротвердости в поперечном сечении очага деформации и др.) сравнивали с данными, полученными при профилировании швеллеров с такими же b, h, l, S и α на профилегибочных станах комбината.In order to determine the suitability of steel for profiling, the values of b, h, l and α were varied. The experimental results (the value of thinning of bending places, the degree of hardening of steel, the nature of the distribution of microhardness in the cross section of the deformation zone, etc.) were compared with the data obtained by profiling channels with the same b, h, l, S, and α on the mill's bending mills.

Наилучшие результаты (величины отклонений сравниваемых параметров не превышали 10...12%) получены при испытаниях на изгиб по заявляемому способу. При величинах b/h<0,3 наблюдалось неравенство ширин полок b формуемого профиля, т.е. деформация была несимметричной, а при b/h>0,7 происходил загиб полок внутрь и их соприкосновение с пуансоном, т.е. нарушалось "освобождение" полок. При длине l полосы менее рассчитанной (см. выше) отклонение величин сравниваемых параметров достигало 20...35%, а увеличение l сверх расчетных значений приводило к росту расхода металла и необходимости изменения габаритов штампа с соответствующим ростом затрат на испытания.The best results (deviations of the compared parameters did not exceed 10 ... 12%) were obtained during bending tests by the present method. When b / h <0.3, an inequality of the widths of the shelves b of the formed profile was observed, i.e. the deformation was asymmetric, and at b / h> 0.7 there was a bending of the shelves inward and their contact with the punch, i.e. violated the "release" of the shelves. With a strip length l less than calculated (see above), the deviation of the values of the compared parameters reached 20 ... 35%, and an increase in l above the calculated values led to an increase in metal consumption and the need to change the dimensions of the stamp with a corresponding increase in test costs.

Контрольные опыты с формообразованием швеллерного (корытного) сечения в известном штампе (см. выше) с длиной полос l'≪l показали, что разница сравниваемых величин находилась в пределах 28...40%. Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущества перед известным объектом, взятым в качестве ближайшего аналога.Control experiments with the shaping of the channel (trough) section in the known stamp (see above) with the strip length l'≪l showed that the difference between the compared values was within 28 ... 40%. Thus, the pilot test confirmed the acceptability of the technical solution found to achieve the goal and its advantages over the well-known object, taken as the closest analogue.

По данным ЦЛК ОАО "ММК" использование предлагаемого способа позволит улучшить геометрию гнутых швеллеров (их объем в сортаменте ММК составляет 25...30%), уменьшить трещинообразование при профилировании и повысить выход годного не менее чем на 3%.According to the TsLK OJSC MMK, the use of the proposed method will improve the geometry of bent channels (their volume in the MMK range is 25 ... 30%), reduce crack formation during profiling and increase the yield by at least 3%.

Пример конкретного выполненияConcrete example

Определяется пригодность к профилированию стальной полосы шириной 160 мм и толщиной S=5 мм при α=60°=π/₃ рад.The suitability for profiling a steel strip 160 mm wide and S = 5 mm thick at α = 60 ° = π / ₃ rad is determined.

Для b/h=0,5 получаем:For b / h = 0.5 we get:

160≈2b+h=2·0,5h+h=2h, т.е. h=160/2=80 мм и b=0,5h=40 мм. Требуемая длина полосы:160≈2b + h = 2 · 0.5h + h = 2h, i.e. h = 160/2 = 80 mm and b = 0.5h = 40 mm. Required Strip Length:

Следовательно, длина матрицы и пуансона - около 53 мм (по продольной осевой линии полосы) при суммарной длине жестких концов 40 мм.Therefore, the length of the die and punch is about 53 mm (along the longitudinal centerline of the strip) with a total length of hard ends of 40 mm.

Claims

A method for determining the suitability of steel for profiling, including bending its edge elements symmetrically with respect to the longitudinal axis of the steel strip to the desired angle with a given bending radius, characterized in that said strip elements are bent to form a trough section with the wall height h and with the width of the shelves b with the ratio b /h=0,3...0,7, while the shelves of the obtained profile are freed from being clamped by a bending tool, and the length of the test strip is determined by the formula

l = b [1+ (0.12 ... 0.16) · (α · b / S) ^0.4 ] + (30 ... 50) mm,

where α is the bending angle, rad .;

S - strip thickness, mm.