RU2398642C2

RU2398642C2 - Process gauge tool

Info

Publication number: RU2398642C2
Application number: RU2008132003/02A
Authority: RU
Inventors: Александр Михайлович Лютов (RU); Александр Михайлович Лютов; Марина Евгеньевна Московская (RU); Марина Евгеньевна Московская; Владимир Николаевич Панов (RU); Владимир Николаевич Панов; Валерий Евгеньевич Щуров (RU); Валерий Евгеньевич Щуров
Original assignee: Александр Михайлович Лютов; Марина Евгеньевна Московская; Владимир Николаевич Панов; Валерий Евгеньевич Щуров
Priority date: 2008-08-05
Filing date: 2008-08-05
Publication date: 2010-09-10
Also published as: RU2008132003A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to lengthwise rolling mills, particularly to process gauge tool of reducing rolling mill. Proposed tool comprises several reducing forming gauges and finishing gauges. Note here that forming gauges are arranged to act on billet provided the centers of rigidity of rolled sections are located on one straight line when billets move from one stand to the following one. Said straight line is aligned with tolling axis. Cross section of forming rollers of gauges intended for forming each of the section rectilinear parts represents a radius. Note here that the radius of cross section recess arc radius in forming rollers of every next gauge increases with bend angle equal to 15-20° and can approximate to rectilinear shape of section part without missing of rectilinear sections of finished product section.

EFFECT: possibility to control metal mode of deformation in terms of metal state, strain intensity, tool operating conditions, as well as simplified design, ease of fabrication, higher quality and lower power consumption.

3 dwg

Description

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к станам продольной прокатки профилей, и может быть использовано на непрерывных редукционных безоправочных станах.The invention relates to pipe rolling production, and in particular to mills for the longitudinal rolling of profiles, and can be used on continuous pressure reducing mills.

Известен технологический инструмент редукционного стана (RU № 1414486 от 20.01.87, МКИ B21B 17/14), содержащий последовательно расположенные двухвалковые калибры уменьшающегося поперечного сечения, в которых профиль каждого ручья образован центральной дугой, радиус которой больше радиуса дуги выпусков, сопряженных с центральной дугой.Known technological tool of the reduction mill (RU No. 1414486 from 01.20.87, MKI B21B 17/14), containing sequentially arranged two-roll gauges of decreasing cross section, in which the profile of each stream is formed by a central arc, the radius of which is greater than the radius of the arc of the outlets associated with the central arc .

Недостатками известного технологического инструмента являются обеспечение редуцирования труб с большего на меньший диаметр и невозможность производства профиля сложной формы.The disadvantages of the known technological tool are the reduction of pipes from larger to smaller diameter and the inability to produce a profile of complex shape.

Известен трехвалковый инструмент по патенту RU №2117540 от 02.02.96, МКИ B21B 17/14, «Калибровка валков для редукционного трубопрокатного стана», в котором профиль валка имеет выпуклости с обеих боковых сторон каждого валка, размер которых увеличивается на постоянные или одинаковые в процентном отношении величины в направлении прокатки.Known three-roll tool according to patent RU No. 2117540 dated 02.02.96, MKI B21B 17/14, “Calibration of rolls for a reduction tube mill”, in which the roll profile has convexities on both sides of each roll, the size of which increases by constant or the same in percentage value ratio in the rolling direction.

Недостатком известного технологического инструмента является невозможность производства профиля сложной формы.A disadvantage of the known technological tool is the inability to produce a profile of complex shape.

Наиболее близким по технической сути к заявленному объекту является технологический калибрующий инструмент редукционного прокатного стана (RU № 2270066, опубл. 20.02.2006, бюл. № 5, МКИ B21B 17/14), содержащий несколько последовательно расположенных двухвалковых обжимных формообразующих калибров и многовалковые калибры для окончательной калибровки и правки готового изделия, установленные в строго определенном порядке, и профиль поперечного сечения которых образован впадинами, выступами с криволинейными и/или прямолинейными поверхностями с возможностью пропорционального геометрического приближения к форме готового изделия.The closest in technical essence to the claimed object is a technological calibrating tool of a reduction rolling mill (RU No. 2270066, publ. 02.20.2006, bull. No. 5, MKI B21B 17/14), containing several sequentially arranged two-roll crimping forming gauges and multi-roll gauges for final calibration and editing of the finished product, established in a strictly defined order, and the cross-sectional profile of which is formed by depressions, protrusions with curved and / or rectilinear surfaces with the possible the proportional geometric approach to the shape of the finished product.

Недостатками известного технологического инструмента являются расчет технологического инструмента без учета относительного положения центров жесткости сечений по переходам, вызывающий возникновение дополнительных напряжений и требующий усложнения конструкции и увеличения количества клетей для получения качественного профиля, формирование элементов профиля активным воздействием на заготовку, базируясь на отдельный участок профиля, что вызывает односторонний сдвиг и соответствующие напряжения и затраты энергии, осевые нагрузки на рабочие валки клетей, приводящие к принудительному поперечному смещению профиля в стане, образование серповидности и винтообразности (скручивания) профиля, возможность прохлопывания при формировании прямолинейных участков профиля и невозможность исправления таких дефектов при дальнейшей калибровке.The disadvantages of the known technological tool are the calculation of the technological tool without taking into account the relative position of the centers of stiffness of the cross sections for the transitions, causing additional stresses and requiring design complexity and increasing the number of stands to obtain a high-quality profile, the formation of profile elements by actively affecting the workpiece, based on a separate section of the profile, which causes one-way shear and corresponding stresses and energy costs, axial loads on the work rolls of the stands, leading to a forced transverse displacement of the profile in the mill, the formation of crescent and helical (twisting) profile, the possibility of slamming during the formation of straight sections of the profile and the inability to correct such defects during further calibration.

Задачей изобретения является устранение указанных выше недостатков, а именно: оптимизация напряженно-деформированного состояния заготовки и энергосиловых параметров стана, повышение качества изделий за счет исключения осевых нагрузок на рабочие валки клетей и прохлопывания при формировании прямолинейных участков профиля, упрощение конструкции и снижение материалоемкости стана и снижение энергозатрат.The objective of the invention is to eliminate the above disadvantages, namely: optimization of the stress-strain state of the workpiece and power parameters of the mill, improving product quality by eliminating axial loads on the work rolls of the stands and slamming when forming straight sections of the profile, simplifying the design and reducing the material consumption of the mill and reducing energy consumption.

Задача достигается тем, что в технологическом калибрующем инструменте редукционного прокатного стана, содержащем несколько последовательно расположенных обжимных формообразующих калибров и калибры для окончательной калибровки и правки готового изделия, формообразующие калибры установлены с возможностью воздействия на заготовку при условии расположения центров жесткости последовательно получаемых профилей при перемещении заготовки от клети к клети на одной прямой, совпадающей с осью проката, профиль поперечного сечения формообразующих валков калибров для формирования каждого из прямолинейных участков профиля выполнен радиусным, при этом радиус дуги впадин профиля поперечного сечения формообразующих валков каждого последующего калибра увеличивается пропорционально углу подгиба, равному 15-20°, с возможностью геометрического приближения к прямолинейной форме участка профиля без прохлопывания прямолинейных участков профиля готового изделия.The task is achieved by the fact that in the technological calibrating tool of a reduction rolling mill containing several sequentially located crimping forming gauges and calibers for final calibration and dressing of the finished product, forming gauges are installed with the possibility of influencing the workpiece provided that the centers of rigidity of the successively obtained profiles are located when moving the workpiece from stand to stand on one straight line that coincides with the axis of the rolling, cross-sectional profile of gauge rolls for the formation of each of the straight sections of the profile is made radius, while the radius of the arc of the troughs of the cross-sectional profile of the forming rolls of each subsequent caliber increases in proportion to the bend angle of 15-20 °, with the possibility of geometric approximation to the rectilinear shape of the section of the profile without slamming the straight sections finished product profile.

Сущность изобретения состоит в том, что осуществление деформирования полой заготовки относительно центров жесткости последовательно получаемых профилей при перемещении заготовки от клети к клети, расположенных на одной прямой, совпадающей с осью проката, позволяет оптимизировать напряженно-деформированное состояние заготовки вследствие того, в нашем случае возникающие деформации сдвига будут симметричными по сечению профиля с минимальными моментами инерции J_x и J_y, а по толщине только с одним видом деформации - сжатием, при котором на наружной поверхности действуют нулевые напряжения, возрастающие до определенных отрицательных значений внутрь заготовки по ее толщине, что практически исключает односторонние сдвиги и осевые нагрузки на рабочие валки клетей, приводящие к принудительному поперечному смещению и искривлению профиля в стане, образованию серповидности и винтообразности (скручивания) профиля и требующие больших усилий проката, и установить участки профиля для получения плоских прямолинейных поверхностей, что позволит избежать в процессе проката неопределенности размеров и снизить энергозатраты. Выполнение профиля поперечного сечения формообразующих валков калибров для формирования каждого из прямолинейных участков профиля радиусным, когда радиус дуги впадин профиля поперечного сечения формообразующих валков каждого последующего калибра увеличивается пропорционально углу подгиба, равному 15-20°, позволяет осуществлять пошаговое увеличение радиуса кривизны заготовки между образованными граничными переходными радиусными зонами для каждого прямолинейного участка профиля, имеющих возможность перемещаться только на величину, не приводящую к изменению длины дуги между переходными радиусными зонами, что дает возможность получить прямые участки профиля без прохлопывания внутрь профиля и исключить неисправляемые дефекты.The essence of the invention lies in the fact that the implementation of the deformation of the hollow workpiece relative to the centers of stiffness of successively obtained profiles when moving the workpiece from the stand to the stand, located on one straight line coinciding with the axis of the rolling, allows us to optimize the stress-strain state of the workpiece due to the fact that in our case the resulting deformations shear will be symmetric over the cross section of the profile with minimum moments of inertia J _x and J _y , and in thickness with only one type of deformation - compression, at which and on the outer surface there are zero stresses that increase to certain negative values inside the workpiece in its thickness, which virtually eliminates one-sided shear and axial loads on the work rolls of the stands, leading to forced lateral displacement and curvature of the profile in the mill, the formation of crescent and helical (twisting) profile and requiring great efforts of hire, and to establish sections of the profile to obtain flat, straight surfaces, which will allow to avoid in the process of rolling size division and reduce energy consumption. Performing a cross-sectional profile of the forming rolls of calibers for forming each of the straight sections of the profile is radial, when the radius of the arches of the troughs of the profile of the cross-section of forming rolls of each subsequent caliber increases in proportion to the bend angle of 15-20 °, allows you to incrementally increase the radius of curvature of the workpiece between the formed boundary transitions radius zones for each straight section of the profile, with the ability to move only by quantities Not leading to a change in the arc length between the transition radius areas that makes it possible to get the straight sections of the profile without prohlopyvaniya inside the profile and eliminate Uncorrectable defects.

Мероприятия по предлагаемому изобретению также делают возможным подобрать оптимальное количество клетей, упростив тем самым конструкцию стана и снизив его материалоемкость и энергосиловые параметры.The measures according to the invention also make it possible to select the optimal number of stands, thereby simplifying the design of the mill and reducing its material consumption and power parameters.

Заявителю не известен технологический калибрующий инструмент редукционного прокатного стана с указанной совокупностью существенных признаков и заявленная совокупность существенных признаков не вытекает явным образом из современного уровня техники, что подтверждает соответствие заявленного изобретения критериям "новизна" и "изобретательский уровень".The applicant is not aware of the technological calibrating tool of a reduction rolling mill with the indicated combination of essential features and the claimed combination of essential features does not follow explicitly from the state of the art, which confirms the compliance of the claimed invention with the criteria of “novelty” and “inventive step”.

Изобретение поясняется чертежом, где Фиг.1 - исходная заготовка (труба диаметром D×d), Фиг.2 - совмещенные профили по переходам, Фиг.3 - сечение валков для формирования прямолинейных участков профиля.The invention is illustrated by the drawing, where Figure 1 is the initial billet (pipe with a diameter of D × d), Figure 2 is the combined profiles along the transitions, Figure 3 is a section of the rolls for forming straight sections of the profile.

Исходная трубчатая сварная заготовка 1 диаметром D×d преобразуется обжимными формообразующими калибрами (условно не показаны) с последовательным получением профилей 2, 3 и 4 в соответствующих клетях в искомый профиль 5 относительно центров жесткости 6 последовательно получаемых профилей при перемещении заготовки от клети к клети, которые расположены на одной прямой, совпадающей с осью проката 6. Формообразующий валок 7 калибров для формирования каждого из прямолинейных участков профиля выполнен радиусным с радиусом 8 и преобразуется в последующих клетях в валок 9 с радиусом 10, при этом радиус 10 больше радиуса 8 на величину, пропорциональную углу подгиба - разности углов 11 и 12, что определяет и количество необходимых клетей. Это позволяет осуществлять пошаговое увеличение радиуса кривизны заготовки до формирования искомого прямолинейного участка профиля 13 без прохлопывания внутрь профиля и исключить неисправляемые дефекты.The initial tubular welded billet 1 with a diameter of D × d is converted by crimp forming gauges (not shown conditionally) with successive production of profiles 2, 3 and 4 in the respective stands in the desired profile 5 relative to the centers of rigidity 6 of the successively obtained profiles when moving the workpiece from the stand to the stand, which are located on one straight line, coinciding with the axis of hire 6. The forming roll of 7 calibers for the formation of each of the straight sections of the profile is made radius with a radius of 8 and is converted into eduyuschih stands in the roll 9 with a radius of 10, the radius 10 greater than the radius 8 by an amount proportional corner hem - difference angles 11 and 12, which defines the number of stands required. This allows you to incrementally increase the radius of curvature of the workpiece to form the desired straight section of the profile 13 without slamming into the profile and eliminate uncorrectable defects.

Прокатка профиля осуществляется следующим образом. Заготовка - сварная труба - захватывается валками первого калибра и из исходной круглой трубы 1 диаметрами D×d формообразуют профиль 5 заданного вида. В начальных клетях осуществляется первоначальная организация граничных переходных радиусных зон, которая осуществляется относительно центра жесткости 6, совпадающего с осью проката. Последующее формирование прямолинейных участков 13 опалубочного профиля ведется таким образом, чтобы при переходах от одной клети к другой углы подгиба (разность углов 11 и 12) были равными 15-20 градусам.Profile rolling is carried out as follows. The workpiece — a welded pipe — is captured by rolls of the first caliber, and a profile 5 of a given type is formed from the initial round pipe 1 with diameters D × d. In the initial stands, the initial organization of the boundary transitional radius zones is carried out, which is carried out relative to the center of stiffness 6, which coincides with the axis of the rolling. The subsequent formation of rectilinear sections 13 of the shuttering profile is carried out in such a way that, when passing from one stand to another, the bending angles (the difference of angles 11 and 12) are equal to 15-20 degrees.

Окончательная калибровка профиля ведется с целью исправления возможных отклонений при формообразовании опалубочного профиля, при этом элементы технологического инструмента располагаются по клетям таким образом, чтобы центры жесткости 6 последовательно получаемых профилей при перемещении заготовки от клети к клети были расположены на одной прямой, совпадающей с осью проката.The final calibration of the profile is carried out in order to correct possible deviations during the formation of the formwork profile, while the elements of the technological tool are located in the stands so that the centers of rigidity of 6 successively obtained profiles when moving the workpiece from the stand to the stand are located on one straight line coinciding with the rolling axis.

В качестве заготовок предполагается использовать круглые трубы одного наружного диаметра 108×2 мм, в результате проката которых получаются качественные профили одинаковых наружных геометрических параметров с определяющими размерами ширины профиля, равной 46 мм, и типовой высоты 120 мм, используемых в производстве облегченных щитов опалубки.It is supposed to use round pipes of one outer diameter of 108 × 2 mm as billets, as a result of rolling which we get high-quality profiles of the same external geometric parameters with defining dimensions of the profile width of 46 mm and a typical height of 120 mm used in the manufacture of lightweight formwork panels.

Использование предлагаемого технологического калибрующего инструмента редукционного прокатного стана обеспечивает возможность воздействия на схему напряженно-деформированного состояния металла в очаге деформации для получения опалубочного профиля заданной формы из промышленно-освоенной и широко используемой сварной трубы размером Ф108×2 мм в оптимальном технологическом режиме с точки зрения состояния металла, интенсивности деформаций и благоприятных условий работы инструмента, упрощение конструкции и технологии изготовления валков, повышение качества изделия и снижение затрат электроэнергии.Using the proposed technological calibrating tool of a reduction rolling mill provides the possibility of influencing the stress-strain state of the metal in the deformation zone to obtain a formwork profile of a given shape from an industrially developed and widely used welded pipe with a size of Ф108 × 2 mm in the optimal technological mode from the point of view of the state of the metal strain intensity and favorable working conditions of the tool, simplification of the design and manufacturing technology lux, improving product quality and reducing energy costs.

Claims

Technological calibrating tool of a reduction rolling mill, containing sequentially located crimping forming gauges with forming rolls and calibers for final calibration and dressing of the finished product, characterized in that the forming calibers are made with the possibility of influencing the workpiece provided that the centers of rigidity of the successively obtained profiles are located when moving the workpiece from stand to stand on one straight line, coinciding with the axis of hire, cross-sectional profile forming rolls of calibers for forming each of the straight sections of the product profile is made radius, while the radius of the arc of the troughs of the profile of the cross section of the forming rolls of each subsequent caliber increases in proportion to the angle of bend equal to 15-20 °, providing a geometric approximation to the rectilinear shape of the straight sections of the profile of the finished product .