способ получения опалубочного профиля

Формула изобретения

Способ получения опалубочного профиля холодным редуцированием из полой заготовки, включающий деформирование полой заготовки в валках нескольких последовательно установленных клетей с одновременными обжатием заготовки по ее периметру при сохранении периметра и созданием продольного тянущего усилия при одинаковых скоростях вращения валков во всех клетях и калибровку до получения профиля требуемых размеров и формы, отличающийся тем, что деформирование полой заготовки осуществляют относительно центров жесткости последовательно получаемых профилей при перемещении заготовки от клети к клети, расположенных на одной прямой, совпадающей с осью проката, первоначальной организацией граничных переходных радиусных зон между прямолинейными участками профиля с сохранением наружного периметра заготовки без учета толщины заготовки, последующим формированием прямолинейных участков профиля при условии сохранения постоянными длин дуг формообразующих прямолинейные участки поверхностей профиля и равными длинам соответствующих прямолинейных участков готового профиля изменением радиусов кривизны валков таким образом, чтобы при переходах от одной клети к другой углы подгиба были равными 15-20°.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к прокатному производству, и может быть использовано для получения опалубочных стальных профилей из сварных трубных заготовок методом холодного безоправочного редуцирования.

Известен способ прокатки труб (RU № 2148445 C1, МКИ B21B 17/02, 28.09.1998 г.), согласно которому заготовку деформируют в очаге деформации, где сначала осуществляют редуцирование заготовки до плоскости, проходящей через оси валков, после чего производят обжатие таким образом, чтобы интенсивность деформации последовательно уменьшалась от максимальной ее величины 0,1-0,25 в плоскости, проходящей через оси валков, до минимальной величины в месте выхода готовой трубы из очага деформации.

Недостатком известного способа прокатки труб является то, что заготовку редуцируют только по диаметру, т.е. до простейшей геометрической формы, а изменение формы с сохранением периметра центральной плоскости сечения и толщины стенки производится только на начальном этапе, при этом весь дальнейший процесс идет на оправке.

Известен способ изготовления особо тонкостенных труб (RU № 2055659 C1, МКИ B21B 17/08, 06.07.1993 г.), включающий предварительную деформацию круглой трубы в многоугольном калибре в многогранную трубу с сохранением периметра и толщины стенки с гранями, количество которых равно количеству граней готового изделия, и окончательную калибровку на необходимый размер на многогранной оправке.

Недостатками известного способа являются ограниченность в применении для изготовления симметричных правильной формы в сечении многогранных труб, использование оправок, что определяет сложность прокатного стана и техпроцесса прокатки.

Наиболее близким по технической сути к заявленному объекту является способ получения опалубочного детерминированного профиля холодным редуцированием из полой сварной заготовки (RU № 2268099 C1, МКИ B21B 17/14, опубл. 20.01.2006, бюл. № 02), включающий выдачу и укладку заготовки на рольганг подачи, ориентировку и согласование заготовки с прокатным станом, деформирование полой заготовки в валках нескольких последовательно установленных клетей с одновременным обжатием заготовки по ее периметру с сохранением периметра и толщины стенки и при одинаковых скоростях вращения валков во всех клетях с обеспечением проскальзывания в местах рассогласования скоростей.

Недостатками известного способа являются 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, 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.

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 энергозатрат.

Данные задачи решаются в заявленном способе получения опалубочного профиля холодным редуцированием из полой заготовки, включающем деформирование полой заготовки в валках нескольких последовательно установленных клетей с одновременными обжатием заготовки по ее периметру при сохранении периметра и созданием продольного тянущего усилия при одинаковых скоростях вращения валков во всех клетях и калибровку до получения профиля требуемых размеров и формы, по которому деформирование полой заготовки осуществляют относительно центров жесткости последовательно получаемых профилей при перемещении заготовки от клети к клети, расположенных на одной прямой, совпадающей с осью проката, первоначальной организацией граничных переходных радиусных зон между прямолинейными участками профиля с сохранением наружного периметра заготовки без учета толщины заготовки, последующим формированием прямолинейных участков профиля при условии сохранения постоянными длин дуг формообразующих прямолинейные участки поверхностей профиля и равными длинам соответствующих прямолинейных участков готового профиля изменением радиусов кривизны валков таким образом, чтобы при переходах от одной клети к другой углы подгиба были равными 15-20 градусов.

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, первоначальной организацией граничных переходных радиусных зон между прямолинейными участками профиля с сохранением наружного периметра заготовки без учета толщины заготовки, позволяет оптимизировать напряженно-деформированное состояние заготовки вследствие того, что 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. Последующее формирование прямолинейных участков профиля ведется при условии сохранения постоянными длин дуг формообразующих прямолинейные участки поверхностей профиля и равными длинам соответствующих прямолинейных участков готового профиля изменением радиусов кривизны валков таким образом, чтобы при переходах от одной клети к другой углы подгиба были равными 15-20 градусов, при котором осуществляется 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.

Мероприятия по предлагаемому изобретению также делают возможным подобрать оптимальное количество клетей, упростив тем самым конструкцию стана и снизив его материалоемкость и энергосиловые параметры.

Заявителю не известен способ получения опалубочного профиля холодным редуцированием из полой заготовки 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".

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на Фиг.1 изображена исходная заготовка - круглая труба, на Фиг.2 - промежуточный профиль с организованными граничными переходными радиусными зонами между прямолинейными участками профиля, на Фиг.3 - промежуточный профиль в процессе формирования прямолинейных участков, на Фиг.4 - промежуточный профиль с окончательно сформированными прямолинейными участками, на Фиг.5 - окончательный профиль, на Фиг.6 - совмещенные профили сечений по переходам от исходной заготовки до готового профиля, на Фиг.7 - схема формирования прямолинейных участков профиля.

Способ получения опалубочного профиля заключается в том, что из исходной круглой трубы 1 диаметрами D×d 2 формообразуют профиль заданного вида. В начальных клетях осуществляется первоначальная организация граничных переходных радиусных зон 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 и 12, которая осуществляется относительно центра жесткости 13, совпадающего с осью проката. Последующее формирование прямолинейных участков 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23 и 24 опалубочного профиля ведется при условии сохранения постоянными длин дуг 25, 26 формообразующих прямолинейные участки 27 поверхностей профиля и равными длинам L соответствующих прямолинейных участков 27 готового профиля (показано на примере одного из таких участков), т.е. граничные переходные радиусные зоны 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 и 12 сохраняют свою геометрическую ориентацию по периметру профиля, увеличением радиусов кривизны 28 и 29 валков таким образом, чтобы при переходах от одной клети к другой углы подгиба (разность углов 30 и 31) были равными 15-20 градусам.

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 13 последовательно получаемых профилей при перемещении заготовки от клети к клети были расположены на одной прямой, совпадающей с осью проката.

Пример конкретного выполнения способа. Предлагаемый способ получения опалубочного профиля холодным редуцированием из полой заготовки опробован в промышленных условиях. В качестве заготовок были использованы круглые трубы одного наружного диаметра 108×2 мм. В результате проката были получены 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. Проведенные работы подтвердили предлагаемую в способе технологию.

Использование предлагаемого способа получения опалубочного профиля холодным редуцированием из полой заготовки позволяет оптимизировать напряженно-деформированное состояние заготовки и энергосиловые параметры стана, снизив тем самым энергозатраты, повысить качество изделий, упростить конструкцию и снизить материалоемкость стана.