линия для заготовки и упрочнения арматурных стержней

Формула изобретения

Линия для заготовки и упрочнения арматурных стержней, содержащая установленные на основании в технологической последовательности размоточное устройство, приводной правильно-отрезной станок, механизм деформации обрабатываемого материала, устройство для мерной резки, приемно-сбрасывающее устройство и накопитель мерных отрезков стержней, отличающаяся тем, что механизм деформации обрабатываемого материала выполнен в виде направляющих и обводных роликов, размещенных на опоре вдоль оси линии в два ряда, где направляющие ролики одного ряда укреплены неподвижно, а ролики другого ряда - с возможностью регулировочного перемещения перпендикулярно направлению перемещения стержней, при этом упомянутый механизм размещен на участке между размоточным устройством и правильно-отрезным станком.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к оборудованию для заготовки арматурных стержней из бухт проката гладкого или периодического профиля диаметром 3 12 мм, и может быть использовано в арматурных цехах заводов по изготовлению железобетонных изделий (ЖБИ).

Описываемое изобретение направлено на решение задачи, заключающееся в сокращении расхода металла при изготовлении ЖБИ за счет повышения уровня прочностных характеристик стальной арматуры в процессе ее размотки и правки.

Известна полуавтоматическая линия для безотходной заготовки арматурных стержней [1] содержащая загрузочный стеллаж и направляющий рольганг, вдоль которого расположены механизм подачи стержней, стыкосварочная машина, ножницы, мерный стол с упором и сбрасыватель стержней.

Недостатком описанного аналога является то, что в известной линии невозможна переработка искривленных арматурных стержней, тем более переработка арматурной стали в бухтах. Кроме того, наличие стыкового соединения на заготовленных стержнях приводит к снижению прочностных характеристик стальной арматуры, особенно у арматуры в термически упрочненном состоянии.

Известна также механизированная линия для правки проката [2] содержащая установленные в технологической последовательности и связанные между собой посредством рольгангов приемный стол, накопитель, сортоправильную машину, сбрасыватель и накопитель выправленного проката, в которой подающий и приемный рольганги снабжены профильными роликами. Кроме того, линия снабжена расположенными между накопителем и приемным рольгангом устройством поштучной укладки заготовки, выполненным в виде опорной рамы с размещенными на ней cклизами с регулируемым углом наклона.

Недостаток этого аналога невозможность применения известной линии для размотки, правки и заготовки стержней из проката, поставляемого в бухтах, а также отсутствие эффекта упрочнения проката в процессе его правки

Известна линия для правки и резки арматурной стали [3] включающая размоточное устройство, приемно-ограждающее устройство, приводной правильно-подающий станок, механизм мерной резки с упором, приемно-сбрасывающее устройство и сборник мерных отрезков стержней.

Перечисленное оборудование, собранное в технологическую линию, позволяет осуществлять размотку, правку и порезку арматурной стали, поставляемой на заводы ЖБИ в бухтах. При этом, производительность линии и длина получаемых отрезков стержней зависят от настройки средств управления.

Недостатком линии [3] является то, что известная линия, выполняя выпрямление арматуры в прямолинейные отрезки и их порезку на мерные длины, не оказывает существенного влияния на механические свойства стали.

Указанный недостаток обусловлен тем, что процесс правки осуществляется правильно-отрезным станком с малыми степенями деформации изгибом при перемещении стержня через вращающийся барабан станка. Деформация при правке приводит к несущественному повышению уровня прочностных свойств стальной арматуры.

Известна линия для заготовки и упрочнения арматурных стержней [4] содержащая установленные на основании в технологической последовательности обрабатываемого материала приемно-сбрасывающее устройство и накопитель мерных отрезков стержней.

Недостатком известной линии, выбранной прототипом описываемого изобретения, является недостаточная степень повышения уровня прочностных свойств стальной арматуры.

Цель изобретения снижение металлоемкости железобетонных конструкций за счет повышения уровня прочностных свойств стальной арматуры.

Для достижения поставленной цели изобретение содержит следующие механизмы: размоточное устройство, приводной правильно-отрезной станок, приемно-сбрасывающее устройство, сборник мерных отрезков стержней и деформируемый механизм, распложенный между размоточным устройством и правильно-отрезным станком и выполненный в виде направляющих и обводных роликов, размещенных на опоре вдоль оси линии в два ряда, при этом направляющие ролики одного ряда укреплены неподвижно, а ролики другого ряда - с возможностью перемещения перпендикулярно направлению перемещения стержней. К тому же оси обводных роликов располагаются со смещением в шахматном порядке.

Сущность описываемого выполнения механизма деформирования заключается в проявлении эффекта упрочнения в результате холодного пластического деформирования (наклепа) металла. Наклепанный металл запасает 5 10% энергии, затраченной на деформирование. Запасенная энергия тратится на образование дефектов решетки (возрастание плотности дислокаций) и на упругие искажения решетки. Свойства наклепанного металла изменяются пропорционально степени деформации. При деформировании увеличиваются прочностные характеристики (твердость, предел текучести, временное сопротивление) и понижаются пластичность и вязкость.

Применительно к арматурным стержням из углеродистой и низколегированной стали дополнительная пластическая деформация изгибом, осуществляемая при помощи механизма деформирования в процессе размотки и правки бунтовой арматуры, позволяет в 1,2 1,4 раза повысить предел текучести основную расчетную характеристику арматурной стали, при незначительном снижении пластичности. Использование арматурных стержней с более высоким пределом текучести позволит снизить расход стали при армировании железобетонных конструкций, т.е. снизить их металлоемкость.

Для осуществления пластической деформации стержней путем изгиба применяется механизм деформирования, выполненный в виде направляющих и обводных роликов, размещенных на опоре вдоль оси линии в два ряда, при этом направляющие ролики одного ряда укреплены неподвижно, а ролики другого ряда - с возможностью перемещения перпендикулярно направлению перемещения стержней. При расположении осей обводных роликов в два ряда со смещением в шахматном порядке операцию изгиба стержней можно осуществлять многократно с изменением направления стрелы прогиба (многократный знакопеременный изгиб с большими степенями деформации).

Расположение направляющих роликов в два ряда, когда ролики одного ряда укреплены неподвижно, а ролики другого ряда с возможностью перемещения перпендикулярно направлению перемещения стержней (оси технологической линии) позволяет осуществлять предварительную правку и удерживать двигающийся стержень с натяжением, что обеспечивает устойчивость процесса последующего деформирования в группе обводных роликов и правку в правильно-отрезном станке. При смещении двигающихся роликов до такого момента, когда расстояние между линиями расположения осей направляющих становится меньше диаметра роликов, создается дополнительное торможение двигающегося стержня. Создавшееся усилие от натяжения стержня правильно-отрезным станком может вызывать пластическую деформацию стержней на 1 3% что приведет к дополнительному упрочнению (эффект упрочнения стали вытяжкой). Таким образом, данное деформирующее устройство способствует упрочнению двигающихся арматурных стержней как за счет холодной деформации изгиба, так и за счет вытяжки.

Расположение механизма деформирования между размоточным устройством и правильно-подающим станкам обусловлено тем, что после операции холодной пластической деформации изгибом стержни должны принимать прямолинейную форму. Расположение этого механизма за правильно-подающим станком не обеспечивает стержням требуемой прямолинейности, а для осуществления деформации стержней после промывки и порезки на мерные длины потребуется механизм деформированная совершенно другой конструкции.

На фиг.1 изображена общая схема компоновки линии для заготовки и упрочнения арматурных стержней; на фиг.2 схема механизма деформирования.

Линия (фиг. 1) содержит размоточное устройство 1 для установки на него бухты арматурной стали, приводной правильно-отрезной станок 2 для правки арматуры в прямолинейные стержни с механизмом перемещения и порезки разматываемого проката на мерные отрезки, приемно-сбрасывающее устройство 3 и сборник мерных отрезков 4.

Основным существенным элементом предлагаемой линии является механизм деформирования 5, установленный между размоточным устройством 1 и правильно-отрезным станком 2. Механизм деформирования (фиг.2) выполнен в виде направляющих роликов 6 в количестве 3 7 шт и обводных роликов 7 в количестве 1 5 шт, размещенных на опоре 8 в два ряда. В некоторых случаях крайние обводные ролики могут служить в качестве направляющих (фиг.2б). Направляющие ролики одного ряда укреплены неподвижно, а ролики другого ряда укреплены на подвижных осях с возможностью перемещения при помощи винтов 9 перпендикулярно оси технологической линии 10 (направлению перемещения стержней). Первые 3 5 направляющих ролика составляют входной блок 11 и служит для предварительного выравнивания стержней и создания их натяжения от работающего правильно-отрезного станка. В данном блоке деформация стержней изгибом незначительна. При определенной настройке входного блока (смещения подвижных роликов) можно создать усилие натяжения, которое приведет к пластической деформации на 1 3% перемещающихся стержней, что увеличит эффект упрочнения (этот эффект может быть реализован только на современных правильно-отрезных станках повышенной мощности). Обводные ролики 7 составляют основной блок 12 деформирования изгибом. Здесь ролики устанавливаются на осях в фиксированных точках и могут быть расположены со смещением в шахматном порядке, что позволит осуществлять многократный знакопеременный изгиб двигающегося арматурного стержня 13.

Эффект упрочнения арматурной стали зависит от многих факторов, основными из которых являются: химический состав стали, технология изготовления, исходное состояние (горячекатаная сталь, ускоренно охлажденная), диаметр обводных роликов, количество роликов, настройка роликов (взаимное расположение). Первые три фактора независимые. Последние три фактора являются инструментом управления и позволяют достигать требуемого результата. Для арматурной стали с низкими исходными механическими свойствами процесс правки и заготовки ведут с большими степенями деформации с использованием 3 5 направляющих роликов 6 входного блока и 4 5 обводных роликов 7 (фиг.2,а). Для стали с более высокими механическими свойствами, когда для перевода арматуры в следующий класс прочности необходим незначительный прирост прочностных свойств, процесс правки и заготовки ведут с использованием трех направляющих роликов 6 входного блока и одного обводного ролика 7 (фиг.2,в). Для предотвращения остановки линии за счет заклинивания стержня на обводном ролике в данном случае обводной ролик смещается от оси линии и используются два дополнительных направляющих ролика 6.

Линия работает следующим образом.

Арматурная сталь, гладкая или периодического профиля, диаметром 3 12 мм в виде бухты устанавливается на размоточное устройство 1. Свободный конец арматурного стержня 13 продевается через разведенные напраляющие ролики 6 входного блока 11 и заправляется в правильно-отрезной станок 2. Затем набрасываются петли на обводные ролики 7. При этом необходимое количество роликов и их размер выбирается исходя из исходных механических свойств стали и требуемого уровня упрочнения (чем больше разница между требуемыми механическими свойствами арматуры после правки и ее исходными механическими свойствами, тем больше обводных роликов необходимо использовать). После прижатия перемещающихся направляющих роликов (при помощи винта 9) производится включение линии. При включении привода правильно-отрезного станка начинается размотка арматуры из бухты, ее правка с одновременным упрочнением за счет деформации изгиба и вытяжки, порезка на мерные отрезки с последующим складированием в сборнике 4.

Наличие механизма деформирования не оказывает существенного влияния на производительность правильно-отрезного станка и всей линии по заготовке стержней арматурной стали.

Деформационное упрочнение стали обеспечивается за счет совмещения деформации изгиба, вытяжки и кручения (в правильно-отрезном станке) и осуществляется только в процессе перемещеия стержней в линии по заготовке и упрочнения арматуры. Для различных марок стали и профилей арматуры режимы упрочнения (степень деформации) различны и устанавливаются опытным путем.

Как показали результаты опытной проверки при использовании заявляемой линии для правки и упрочнения арматурных стержней обеспечивается повышение прочностных характеристик арматурной стали. Так, предел текучести (основная расчетная характеристика) повышается для различных профилей и марок стали от 15 до 34% а временное сопротивление от 3 до 8% Такое существенное повышение механических свойств арматуры в процессе ее заготовки на мерные отрезки позволяет осуществлять заготовку стержней с одновременными их упрочнением и переводом стали в более высокий класс прочности (классы прочности даны согласно стандарту ГОСТ 5781-82 и ГОСТ 10884-81).

Так, исходную сталь классов A-I A-III после заготовки и упрочнения на предлагаемой линии можно использовать как сталь классов A-II A-IV, что приведет к снижению металлоемкости ЖБИ (снижение расхода стали) на 15 30% т. е. на одном и том же объеме арматурной стали можно увеличить производство ЖБИ примерно на 20%

Согласно данным проведенных экспериментов в промышленных условиях описываемое изобретение может быть использовано в линии правильно-отрезных станков в арматурных цехах всех отечественных предприятий по изготовлению ЖБИ.

Описываемая линия для заготовки и упрочнения арматурных стержней представляет значительный интерес для народного хозяйства, так как позволит снизит металлоемкость (себестоимость) конструкций и тем самым повысить рентабельность производства.