Спосіб прокатування великогабаритного швелерного профілю у чорнових калібрах рейкобалкового стана

Реферат: Винахід належить до чорної металургії, безпосередньо до прокатного виробництва, і може бути реалізований при прокатуванні великих номерів швелерів на спеціалізованих рейкобалкових прокатних станах з лінійним розташуванням чорнових і чистових двовалкових клітей. Згідно з винаходом в першому фасонному чорновому калібрі прокатування профілю виконують з вихідної заготовки сідловидного поперечного перерізу, верхня і нижня горизонтальні утворюючі сторони якої мають форму увігнутого еліпса, при цьому співвідношення товщини в середині поперечного перерізу (S0), а також габаритних розмірів висоти (В0) і ширини (Н0) сідловидної заготовки, складають 1,0:1,33:1,6, а центрування сідловидної заготовки щодо вертикальної осі даного чорнового калібру забезпечено прямолінійними ділянками бокових стінок калібру, розташованих на рівнях точки сполучення верхньої горизонтальної утворюючої сторони сідловидної заготовки з серединою її поперечного перерізу і вершини гребеня (ділянки) нижнього струмка калібру, та нахилених під кутом α між прямолінійною поверхнею бічних стінок зовнішнього контуру струмка калібру і горизонталлю, який знаходиться в діапазоні (92°52'95°43'). Винахід дозволить забезпечити стабільність процесу прокатування і стійкість центрування вихідної заготівки в першому фасонному (розрізному) чорновому калібрі балочного типу, для отримання в ньому необхідної конфігурації поперечного перерізу розкату великогабаритного швелерного профілю. UA 112225 C2 (12) UA 112225 C2 UA 112225 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до чорної металургії, безпосередньо до прокатного виробництва, і може бути реалізований при прокатуванні великих номерів швелерів на спеціалізованих рейкобалкових прокатних станах, з лінійним розташуванням чорнових і чистових двовалкових клітей. Відомий спосіб прокатування великих номерів швелерів в чорнових калібрах, що включає багатопрохідне обтиснення прямокутної заготівки в валках з калібрами балочного типу відкритої і закритої форми із загальним числом проходів в них, яка перевищує число даних калібрів. Початкова стадія прокатування вихідної заготовки проводиться почергово в двох балочних відкритих калібрах, без проміжного кантування між ними, з центруванням прямокутної заготовки щодо вертикальної осі калібру стінками першого калібру на рівні виступів гребенів верхнього і нижнього струмків, які утворюють перший чорновий калібр. Потім, у другому відкритому чорновому балочному калібрі центрування заготовки виконують гребенями струмків і центральними виїмками розкату, з верхньої та нижньої сторін, створених в першому чорновому калібрі. [RU 2294246 С1 В21В 1/88, опубл. 27.02.2007 р.]. Недоліком вищеописаного способу прокатування швелерів є те, що вихідна заготоівка має прямокутну форму, що не виключає можливості незадовільних умов її "захоплення" прокатними валками в першому пропуску в першому відкритому балочному калібрі і, відповідно, що може призвести до її "звалювання" в даному калібрі з подальшим спотворенням форми готового профілю. Крім того, завдяки прямокутній формі поперечного перерізу заготовки, в процесі формування хибних фланців швелерного розкату, в чорнових балкових калібрах виникають підвищені динамічні навантаження на привід кліті прокатного стана, які негативно впливають на стабільність процесу прокатки. Найбільш близьким за технічною суттю і досягуваному результату до пропонованого винаходу є спосіб прокатування швелерів, який включає формування профілю в першому фасонному калібрі, утвореному верхнім горизонтальним валком, струмок якого виконаний з бічними стінками і гребенем, і нижнім горизонтальним валком з гребенем, з подальшим формуванням профілю в системі швелерних калібрів. У першому фасонному розрізному калібрі прокатування профілю починають проводити із заготівки круглого поперечного перерізу. При цьому ширина струмка верхнього горизонтального валка в середній частині по нейтральній лінії цього калібру, висота гребеня нижнього валка і висота гребеня верхнього валка складають 0,920,98; 0,15-0,45; і 0,04-0,08 відповідно від діаметра заготівки [RU 2019322 В 21 В 1/00, опубл. 15.09.1994.]. Недолік вищеописаного способу полягає в тому, що витяжка металу на сегментах бічної поверхні заготівки круглого поперечного перерізу, розташованих в області роз'єму першого фасонного калібру, яка межує з похилою поверхнею гребеня нижнього валка, значно перевершує витяжку на торці полиць профілю, що формується, особливість призводить до виникнення розтягуючих напружень, які в подальшому є причиною утворення поверхневих дефектів (тріщин) на торцях полиць швелерного профілю, що формується. В основу винаходу поставлено задачу розробити спосіб прокатування великогабаритного швелерного профілю, з коефіцієнтом співвідношення площі поперечного перерізу вихідної заготовки до площі поперечного перерізу готового швелерного профілю (сумарним коефіцієнтом витяжки) μ=11,83 в чорнових калібрах двовалкової кліті рейкобалкового стана. Рішення поставленої задачі дозволить забезпечити стабільність процесу прокатування і стійкість центрування вихідної заготовки в першому фасонному (розрізному) чорновому калібрі балочного типу, для отримання в ньому необхідної конфігурації поперечного перерізу розкату великогабаритного швелерного профілю, що формується. Поставлена задача вирішується тим, що згідно з винаходом, спосіб прокатування великогабаритного швелерного профілю в чорнових калібрах рейкобалкового стана, який включає формування розкату швелерного профілю в першому фасонному калібрі, утвореному верхнім горизонтальним валком, струмок якого виконаний з бічними стінками і гребенем, і нижнім горизонтальним валком з гребенем, з подальшим формуванням профілю в системі швелерних калібрів, який відрізняється тим, що в першому фасонному чорновому калібрі, прокатування профілю виконують з вихідної заготовки сідлоподібного поперечного перерізу, верхня і нижня горизонтальні утворюючі сторони якої мають форму увігнутого еліпса, при цьому співвідношення товщини в середині поперечного перерізу (S0), а також габаритних розмірів висоти (В0) і ширини (Н0) сідловидної заготівки, складають 1,0:1,33:1,6, а центрування сідловидної заготівки щодо вертикальної осі даного чорнового калібру забезпечено прямолінійними ділянками бокових стінок калібру, розташованих на рівнях точки сполучення верхньої горизонтальної утворюючої сторони сідловидної заготовки з серединою її поперечного перерізу і вершини гребеня (площадки) нижнього струмка калібру, та нахилених під кутом α між 1 UA 112225 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 прямолінійною поверхнею бічних стінок зовнішнього контуру струмка калібру і горизонталлю, який знаходиться в діапазоні (92° 52' - 95° 43'). Суть винаходу пояснюється кресленнями, де: - на фіг. 1 - представлена структурна схема першого фасонного чорнового калібру, використовуваного при прокатуванні великогабаритного швелерного профілю з виступаючою в ньому вихідною заготовкою сідлоподібного поперечного перерізу; - на фіг. 2 - показано поздовжній переріз даного першого фасонного чорнового калібру, який показує послідовність його заповнення металом, безпосередньо формуючим сідлоподібну вихідну заготовку; - на фіг. 3 - представлена конфігурація поперечного перерізу розкату швелерного профілю, що формується, отриманого на виході з даного чорнового калібру двовалкової кліті рейкобалкового стана. Приклад способу прокатування великогабаритного швелерного профілю в чорнових калібрах рейкобалкового стана. Як приклад розглянемо спосіб прокатки швелера U-260 на рейкобалковому стані "800" ПАТ "ЄВРАЗ - ДМЗ ім. Петровського". Прокатування швелера U-260 проводиться з вихідної заготівки - блюмса з поперечним перерізом сідловидної форми. Дана вихідна заготока послідовно формується в 5-ти ящикових калібрах блюмінга "1050" із зливка напівспокійної сталі марки S-235JR або S-275JR. Експериментальні дослідження показали, що на виході з останнього калібру блюмінга "1050", оптимальне співвідношення до один одного основних геометричних параметрів, які формують вихідну сідлоподібну заготовку, зокрема товщини (S0) в середині поперечного перерізу заготовки, а також висоти (В0) і ширини (Н0) заготовки, повинно становити відповідно 150 мм:200 мм:240 мм, або 1:1,33:1,6. Використання заготовки з даною конфігурацією поперечного перерізу дозволяє забезпечити оптимальні умови її захоплення валками, що формують перший фасонний розрізний калібр стана "800", а також знизити динамічні навантаження на механічне обладнання і привід кліті стана. Після виходу з останнього калібру блюмінга "1050", отриману вихідну заготовку, призначену для виробництва великогабаритного прокатного профілю U-260, з температурою нагріву (11101180 °C) починають прокатувати в один прохід в першому розрізному фасонному калібрі двовалкової чорнової кліті рейкобалкового стана "800" (фіг. 1-2). Даний розрізний калібр (балочного типу) є відкритим і утворений верхнім горизонтальним валком, струмок якого виконаний з бічними стінками і гребенем висотою (Нв.г.) і нижнім горизонтальним валком з гребенем висотою (Нн.г.). Необхідно також відзначити, що основні геометричні параметри даного калібру, в першу чергу розташування нейтральної лінії калібру (Н.Л.К.), а також його ширина і висота визначаються основними габаритними розмірами - шириною (Н0) і висотою (В0) задаваної в ньому вихідної сідловидної заготовки. Первісна стадія прокатки припускає, що в момент захоплення заготовки валками, практично одночасно в перший контакт із зовнішньою поверхнею заготовки входять гребінь нижнього валка в точках зустрічі заготовки (Р-Р1) і бічні стінки струмка верхнього валка в точках зустрічі заготовки (N-N1), які обмежують можливості поперечного переміщення металу в осередку деформації (фіг. 1). Відповідно, при цьому відстані від площини осей валків калібру до точок зустрічі заготівки з гребенем нижнього валка (Lн.г.) та бічними стінками калібру (Lб.с.)є практично однаковими (фіг. 2). (Lн.г)=(Lб.с.) Враховуючи факт обмеженої можливості поперечних переміщень заготовки, при проходженні її в калібрі заданої відстані (L1.)=[(Lн.г.)=(Lб.с.)]-(Lв.г.), починається процес її самовстановлення безпосередньо в самому осередку деформації (де (L в.г.) - відстань від площини осей валків калібру до точки зустрічі заготовки з гребенем верхнього валка). Надалі, при проходженні в калібрі заготовкою заданої відстані (L2.)=(Lв.г.) відбувається процес її остаточного центрування щодо вертикальної осі калібру, який виявляється в її безпосередньому контакті з трьома зонами струмка верхнього горизонтального валка - по вершині його гребеня і з прямолінійними ділянками двох бічних стінок (фіг. 2). При цьому обидві прямолінійні ділянки бічних стінок калібру (NP) і (N 1P1), безпосередньо задіяні у центруванні заготовки, знаходяться між рівнем точки сполучення (Z) верхньої горизонтальної утворюючої сторони сідловидної заготовки з серединою її поперечного перерізу і рівнем вершини гребеня (ділянки) нижнього струмка калібру (фіг. 1). Крім того, дані прямолінійні ділянки бічних стінок калібру виконані з нахилом під кутом α, розташованим між прямолінійною поверхнею бічних стінок зовнішнього контуру струмка калібру і горизонталлю, який знаходиться в діапазоні 2 UA 112225 C2 5 10 15 (92°52'-95º43'). Діапазони вищевказаних параметрів калібру є оптимальними і встановлені експериментальним шляхом, виходячи з необхідності стійкості процесу центрування вихідної заготовки в першому чорновому калібрі і виключення виникнення неточності (несиметричності) при її розтину гребенями верхнього і нижнього прокатних валків. Також в процесі проходження сідловидною заготовкою відстані (l2.)=(Lв.г.) в даному калібрі, відбувається його послідовне раціональне заповнення металом, яке дозволяє при (L в.г.)=0 завершити симетричний розтин вихідної заготовки гребенем нижнього прокатного валка. Надалі, при фактичному виході заготовки з осередку деформації першого розрізного фасонного калібру, формується конфігурація швелерного розкату великогабаритного прокатного профілю U-260, з поперечним перерізом, який має складові структурні елементи, виконані у вигляді двох хибних фланців 1, стінки 2 і двох полиць 3 (фіг. 3). Використання запропонованого способу прокатування великогабаритного швелерного профілю в чорнових калібрах рейкобалкового стана "800" ПАТ "ЄВРАЗ-ДМЗ ім. Петровського" дозволить: - підвищити технологічну гнучкість рейкобалкового стана шляхом уніфікації геометричних параметрів вихідної заготівки з метою можливості її подальшого використання при виробництві не одного, а декількох великогабаритних швелерних профілів, зокрема швелера № 27П; - стабілізувати процес прокатування шляхом послідовного і раціонального заповнення металом осередку деформації чорнового розрізного калібру рейкобалкового стана, безпосередньо формуючого первісний розкат великогабаритного швелерного профілю. 20 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 25 30 35 Спосіб прокатування великогабаритного швелерного профілю в чорнових калібрах рейкобалкового стана, який включає формування розкату швелерного профілю в першому фасонному калібрі, утвореному верхнім горизонтальним валком, струмок якого виконаний з бічними стінками і гребенем, і нижнім горизонтальним валком з гребенем, з подальшим формуванням профілю в системі швелерних калібрів, який відрізняється тим, що в першому фасонному чорновому калібрі прокатування профілю виконують з вихідної заготовки сідловидного поперечного перерізу, верхня і нижня горизонтальні утворюючі сторони якої мають увігнуту форму, при цьому співвідношення товщини у середині поперечного перерізу (S 0), а також габаритних розмірів висоти (В0) і ширини (Н0) сідловидної заготовки, складають 1,0:1,33:1,6, відповідно, а центрування сідловидної заготовки щодо вертикальної осі даного чорнового калібру забезпечують прямолінійними ділянками бокових стінок калібру, розташованих на рівнях точки сполучення верхньої горизонтальної утворюючої сторони сідловидної заготовки з серединою її поперечного перерізу і вершини гребеня (ділянки) нижнього струмка калібру, та нахилених під кутом α між прямолінійною поверхнею бічних стінок зовнішнього контуру струмка калібру і горизонталлю, який знаходиться в діапазоні 92°52'-95°43'. 3 UA 112225 C2 4 UA 112225 C2 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5