Форма калибров, предшествующих контрольным калибрам

Калибр, предшествующий контрольному, как правило, имеет обычную форму (рисунок 80, а), однако иногда ее изменяют: нижнюю часть полки предусматривают с двойным выпуском (рисунок 80, б). Благодаря этому исключается образование заусенцев в предчистовом калибре и заката в чистовом. Указанная форма калибра особенно приемлема при прокатке швеллеров больших размеров и в том случае, когда в контрольном калибре принимают большие боковые обжатия полок.

Уклон полок, изгиб стенки

Определенных рекомендаций и правил применения того или другого способа получения выпуска калибров нет. Однако, как показала практика, наиболее целесообразно получать выпуск полок путем изгиба стенки. В этом случае нет опасения утяжки металла из внешних углов стенки, что может наблюдаться при отгиба­нии полок по мере приближения к чистовому проходу. Изгиб стенки профиля способствует лучшему центрированию при входе металла в калибр. Он может реко­мендоваться при калибровке швеллеров средних и больших размеров.

Уширение

Швеллеры прокатывают в калибрах с постоянным разъемом валков на конце полок при определенном их выпуске. Обратного изгиба полок, как у фланцев двутавровых балок, при подаче раската в каждый последующий калибр нет. Поэтому здесь допустимо, если в этом есть необходимость, повышенное уширение по сравнению с расчетным.

Однако исследования и практика показывают, что если профиль прокатывают из высокоуглеродистых или легированных сталей, то уширение следует принимать только в пределах указанных рекомендаций. В противном случае может образо­ваться закат на внутренней стороне у основания полки.

Размеры исходной заготовки

Первые по ходу прокатки швеллерные калибры незначительно отличаются от калибров двутавровых балок. Это подобие формы калибров и примерно одинако­вые величины их площадей при одинаковых размерах швеллера и балки позволяют рекомендовать ту же методику определения размеров исходной заготовки, что и для балок.

Ориентировочно высота прямоугольной заготовки, задаваем в разрезной калибр, должна быть больше размера полок чистового профиля не менее чем в два раза: Н₀ = (2,0 ÷ 2,2)h. Ширина заготовки равняется ширине разрезного калибра за вычетом уширения в нем (рисунок 83). Обычно для швеллеров больших размеров, как и для двутавровых балок, применяется разрезная заготовка.

Рисунок 83 – Заготовка для швеллера (H₀ ≈ 2h).

Распределение коэффициентов деформации по элементам швеллера

Любое промежуточное сечение в общей системе калибровки швеллера можно рассматривать состоящим из действительных фланцев (полок), стенки и ложных фланцев. Рассмотрим закономерности распределения коэффициентов деформации по указанным элементам профиля. Профиль определяют действительные фланцы и стенка. Поэтому главными показателями, характеризующими интенсивность процесса прокатки металла в калибрах, являются коэффициенты деформации полок и стенки. При рассмотрении методики расчета калибровки швеллера будем условно выделять всю стенку профиля.

Если в качестве исходной заготовки служит профиль двутаврового сечения, то коэффициенты деформации стенки и полки принимают иными, чем в том случае, если исходная заготовка имеет прямоугольное сечение. При исходной заготовке двутаврового сечения коэффициенты деформации η^а (конца полки) и η^b (основания полки) незначительно отличаются между собой. Часто приходится использовать исходные заготовки прямоугольного сечения. В этих случаях в черновых калибрах формируются стенка и фланцы. Поэтому, как правило, коэффициент деформации стенки в этих калибрах намного больше, чем коэффициенты деформации остальных элементов.

Общая закономерность распределения коэффициентов деформации элементов профиля следующая:

• чистовой калибр η^а ≤ η^b или η^а ≈ η_с ≈ η^b;

• черновые калибры η_с  η^а  η^b;

• промежуточные и предчистовые калибры η^а  η_с ≥ η^b.

Рисунок 84 – Изменение среднего коэффициента вытяжки при прокатке швеллеров в зависимости от номера профиля (μ_ср = η_с).

Рисунок 85 – Изменение η_с / η_ф в зависимости от номера швеллера.

В чистовом калибре все коэффициенты деформации практически одинаковы.

Коэффициент деформации на конце ложного фланца резко возрастает в черновых калибрах по ходу прокатки, а коэффициент деформации у основания лож­ного фланца постепенно уменьшается.

На рисунке 84 показан полученный на основе исследований обобщенный график изменения средних коэффициентов вытяжки при прокатке швеллеров № 18 - 36. Экстраполированием можно достроить график и для швеллеров остальных номе­ров. По примеру калибровки двутавровых балок здесь также должен быть принят график изменения коэффициента обжатия стенки η_с по проходам.

Существенное значение при расчетах имеет отношение коэффициента деформации стенки η_с к среднему коэффициенту деформации полки η_ф. При этом имеется в виду средний коэффициент деформации полки по ее средней толщине, начиная от размера чистового профиля. Можно принимать и величины вытяжек стенки к обеим полкам. На рисунке 85 показано изменение этого отношения при прокатке швеллеров № 18 - 40; для остальных номеров могут быть произведены дополнительные построения и получены соответствующие значения отношений η_с / η_ф. Из графика следует, что с увеличением номера профиля это отношение уменьшается для швеллеров № 36 и 40 становится меньше единицы. Следовательно, швеллеры больших размеров (№ 36 и 40) прокатывают с более энергичной деформацией фланцев, чем стенки. Это делают для избегания утяжки фланцев в связи с тем, что доля стенки в общей площади профиля у швеллеров больших номеров больше, чем у швеллеров малых номеров. Для швеллеров № 18 - 33 отношение η_с / η_ф уменьшается от черновых проходов к чистовому; для швеллеров № 36 и 40 наблюдается обратная зависимость, то есть отношение η_с / η_ф увеличивается от черновых проходов к чистовому.