Спосіб прокатки штабобульбової сталі

Винахід відноситься до обробки металів тиском, а саме до області гарячої прокатки, і призначено для використання при виробництві штабобульбової сталі. Відомий спосіб прокатки штабобульбової сталі [Скороходів М.Є., Ілюковіч Б.М., Шулаєв Т.П. та ін. Калібрування складних профілів, довідник, М., "Металур гія", 1979. 232с. з. 55-58], що включає формування підготовчого профілю в чорнових закритих калібрах жолобчастої конфігурації, кількість яких у залежності від розмірів профілю складає від 4-х до 7-ми, і прокатку в плоских калібрах, кількість яких складає 1-3. Недоліком способу є те, що при прокатці по жолобчастій калібровці, як і для всього різноманіття відомих систем калібрувань, застосовуваних для прокатки штабобульбових профілів (штаботаврової, штабокутової) спостерігається в більшому чи меншому ступені незадовільна стійкість розкату в калібрах, що виражається в подовжнім скручуванні і серпленні передніх кінців розкату в процесі прокатки. Зазначені труднощі прокатки штабобульбових профілів пояснюються їхньою несиметричністю по головних осях координат. Найбільш близьким по технічній сутності є обраний як прототип спосіб прокатки штабобульбової сталі [Скороходів М.Є., Ілюковіч Б.М., Шулаєв І.П. та ін. Калібрування складних профілів, довідник, М., "Металургія", 1979. 232с. з. 56-60], що включає прокатку в підготовчих калібрах (включаючи передчистовий), які мають коритообразну форму, і остаточне випрямлення елемента "стінка" у чистовому закритому по полиці калібрі. Сутність даного способу полягає в тім, що за рахунок коритної конфігурації перехідних перерізів формуємого профілю в чорнових і підготовчих калібрах досягається велика жорсткість штаб, що прокочуються, а отже, і порівняно великий ступінь стійкості процесу прокатки. Недоліком способу є те, що елементи профілю (полка і стінка) формують у бічних ділянках коритних калібрів, що істотно відрізняються за формою, розмірам і ухилу бічних стінок. При цьому, у процесі формування різних по розмірах елементів перерізів чорнового профілю має місце нерівномірна деформація, що викликає поперечне переміщення металу в калібрах. Це приводить до осьового зсуву струмків калібру відносно один одного, і як наслідок, до втрати стійкості процесу прокатки і стабільності розмірів кінцевого профілю. Це свідчить про те, що і коритна система є чуттєвою до відхилень у настроюванні стану. Перераховані недоліки приводять до зниження продуктивності станів, зв'язаному з додатковими витратами часу на їхнє настроювання, а також підвищеному браку по недокатах і кінцевому профілі. З цієї причини штабобульбові профілі на сучасних станах з послідовним розташуванням клітей, у тому числі і неперервних, не виробляються. В основу винаходу поставлена задача удосконалення способу прокатки штабобульбової сталі в частині підвищення ступеня стійкості прокату і стабільності кінцевих розмірів профілю в якому за рахунок підвищення жорсткості перерізу профілю і зниження його чутливості до відхилень у настроюванні стану забезпечується скорочення витрат часу на додаткове настроювання стану, а також зменшення браку по недокатах і кінцевому профілю. Це дозволяє підвищити якість продукції, що виготовляється, а також збільшити продуктивність технологічного процесу і розширити можливості станів з послідовним розташуванням клітей, у тому числі неперервних. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в способі прокатки, що заявляється, штабобульбової сталі, що включає деформацію елемента профілю "стінка" із криволінійної ділянки підготовчого перерізу, відповідно до винаходу елемент "стінка" у поперечному перерізі попередньо формують східчастим, розносячи крайні ділянки по висоті в межах вертикального розміру профілю. Сутність винаходу пояснюється схемою прокатки штабобульбових смуг представленої на фіг. 1 і прикладами реалізації способу на фіг. 2, 3, 4. Тут прийняті наступні позначення: 1 - переріз підкату для прокатки штабобульбового профілю; 2 - переріз розкату на виході з калібру №1 (перший по ходу прокатки); 3 - переріз розкату на виході з калібру №2; 4 - переріз розкату на виході з калібру №3; 5 - переріз розкату на виході з калібру №4; 6 - переріз розкату на виході з калібру №5; 7 - переріз розкату на виході з калібру №6 (передчистовий калібр); 8 - готовий профіль на виході з калібру №7 (чистовий калібр). Була зроблена оцінка ступеня впливу чутливості конфігурації поперечних перерізів металу, характерних для реалізації способів прокатки що заявляється і прототипу, до збурень у настроюванні стану. Оцінка чутливості здійснюється за допомогою узагальнюючого критерію, що врахо вує з однієї сторони додаткові напруги, що виникають унаслідок нерівномірної деформації і викликають вигин щодо подовжньої осі. З іншого боку - жорсткість перехідних перерізів профілю - показник який характеризує здатність опиратися деформації вигину. Як критерій "чутливості" системи калібрів, що формують перехідні перетини профілю прийнята відносна зміна кривизни розкату d к при виході з валків DК К (1) де К - кривизна розкату при пластичному вигині; dк = DК - зміна кривизни розкату при зміні просвіту між рівчаками калібрів у радіальному напрямку. Величину К виразимо з урахуванням впливу додаткових напруг, викликаних нерівномірною деформацією n ås F y ¶i li ci К= і=1 EIz (2) де s ¶i - додаткові напруги першого роду в і-тім елементі профілю; Fli - площа поперечного перерізу і-того елементу профілю; y ci - відстань від центра ваги і-того елементу до центральної осі профілю; E - модуль Юнга; Iz - момент інерції поперечного перерізу щодо осі z . У кінцевому виді, приймаючи постійність координат центрів ваги суміжних перерізів n é ¶m cp ¶m ù Fli y ci ê - iú mi ú ê m cp ë û d к = i=1 n m cp Fli y ci ln mi i=1 (3) m cp де - середня витяжка профілю; m i - витяжка і-того елементу профілю. å å Чим ближче d к до 0, тим ви ще стійкість розкату в калібрах. Розглянемо аналіз і реалізацію пропонованого рішення на конкретному прикладі. Найбільш важливе поводження розкату в проміжних калібрах, тому що в переважній більшості випадків збої в роботі стану відбуваються внаслідок скривлення штаби саме в цій групі калібрів. У пропонованому способі прокатки штабобульбової сталі рознос крайніх ділянок по висоті профілю обумовлює більш високу жорсткість перерізу розкату, а східчаста конфігурація поперечного перерізу обумовлює більш оптимальні співвідношення між площами і відстанями до центрів ваги елементів профілю і більш рівномірні витяжки по правій і лівій сторонах профілю, що істотно зменшує серплення і вигин профілю при прокатці. Ці фактори і є визначальними при розрахунку критерію "чутливості". Результати розрахунку для калібрів № 4-6 (фіг. 2-4) приведені в таблиці. Таблиця 4 Зміна зазору у в ихідному калібрі В радіа льному напрямку (+2мм) В осьов ому напрямку (±1мм) № калібру 5 6 -0,004 -0,007 -0,077 0,024 -0,53 -0,601 0,21 -0,024 0,055 -0,51 -0,57 -0,15 Нов е калібру в ання Прототип Нов е калібру в ання Прототип Чим ближче величина критерію чутливості до 0, тим менше серплення і вигин розкату при розладі калібрів. З таблиці видно, що в проміжних калібрах запропонованого калібрування (фіг. 2-4), d к ближче до 0, чим у прототипі, що й обумовлює велику стійкість розкату в калібрах при їх розладі. Використання запропонованого способу прокатки штабобульбових профілів дозволить зменшити долю браку і продуктивність прокатного стану, розширить можливості станів з послідовним розташуванням клітей, у тому числі і неперервних станів.