книги из ГПНТБ / Клименко П.Л. Производство сортового проката [учеб. пособие для рабочих]

При прокатке в разрезных калибрах условия захва­ та затруднены. Наиболее неблагоприятными являются условия захвата в местах внедрения гребней валков в

смятия переднего торца заготовки захват улучшится. При определении высоты заготовки необходимо

Рис. 51. Типы балочных калибров

стенкой и с увеличенным уклоном прямых или изогну­

высоты фланца затрудняется образование правильного профиля в прямых калибрах из-за уменьшения уклона граней. Нужный профиль в этом случае можно полу­

100

чить, если полки в калибре развернуть под некоторым углом к оси валков и изогнуть стенку.

Широкополочные балки с большой высотой полок и малым уклоном внутренних граней прокатывают в ко­ сорасположенных калибрах. Такие калибры имеют ряд преимуществ: наружные стенки профиля всегда оста­ ются перпендикулярными к стенке. Благодаря большо­ му наклону открытых фланцев обжатие их может быть значительно увеличено, что снижает общее число проходов, облегчается переточка валков и пр. Основ­ ной недостаток косого расположения калибров — воз­ никновение значительных осевых усилий и необходи­ мость в рабочих конусах, предупреждающих осевое смещение. Эти конусы сокращают полезную длину боч­ ки.

Наиболее эффективна прокатка балок на специаль­ ных универсальных станах, на которых можно полу­ чать балки с высокими и тонкими полками как с нор­ мальным уклоном полок, так и с параллельными пол­ ками.

щаться со скоростью, приведенной на рис. 52. Несмот­ ря на то, что окружная скорость различных частей ка­ либра различна, полоса выходит из валков с некоторой

101

средней скоростью. Эксперименты показывают, что балка выходит из валков со скоростью, равной окруж­ ной скорости валков по стенке профиля.

Сопоставим изменение окружной скорости валков по периметру калибра со скоростью полосы. Поскольку

как скорость полосы больше скорости валков по пери­ метру калибра. Скорость полосы 100%, скорость вал­ ков изменяется от 87 до 100%. Проволакивание поло­ сы сопровождается утяжкой профиля полосы по высо­ те. Чем больше боковое обжатие профиля в закрытой части калибра, тем больше утяжка высоты фланца. Поэтому в закрытой части калибра фланцы по толщи­ не деформируют незначительно, а в чистовых и пред' чистовых проходах их совершенно не деформируют.

В расчетах по калибровке балок величину утяжки за проход принимают равной 5—8 мм. При прокатке в открытой части калибра со стороны внутренней поверх­

вышается от 100 до 113%. В любом горизонтальном се­ чении средняя скорость валков, определяемая как по­ лусумма окружной скорости валков по внутренней и на­ ружной поверхностей, равна 100%.

Скорость полосы, как отмечалось выше, также рав­ на 100%. Следовательно, при прокатке в открытой ча­

дующем проходе должен деформироваться в закрытой части калибра. Закрытый фланец в последующем про­ ходе должен деформироваться в открытой части ка­ либра. Если не будет соблюдаться это правило, то в за­

102

крытой части калибра высота фланца с каждым прохо­ дом будет уменьшаться вследствие утяжки, а в откры­ той части калибра увеличиваться из-за приращения. Кроме того, в закрытой части калибра фланец можно деформировать по высоте, контролируя тем самым этот размер по ходу прокатки. В открытой части калибра де­ формировать фланец по высоте нельзя, так как металл может уйти в зазор и на раскате образуются дефекты.

В открытой части калибра боковым обжатием мож­ но заметно деформировать фланец по толщине, не опа­ саясь его утяжки по высоте и тем самым контролиро­ вать толщину фланца по ходу прокатки.

Таким образом, строгое чередование открытых и за­ крытых фланцев позволяет получить балку хорошего ка­ чества с правильными геометрическими размерами.

6. КАЛИБРОВКА ВАЛКОВ ДЛЯ ПРОКАТКИ ШВЕЛЛЕРОВ

Калибровка валков н условия деформации при про­ катке швеллера имеют много общего с прокаткой бал­ ки. При прокатке швеллера исходную заготовку также вначале додают в разрезной калибр, а затем прокаты­ вают ее .в фасонных калибрах.

В зависимости от номера швеллера и типа стана при­ меняют закрытые и открытые разрезные калибры. Рань­ ше использовали один и тот же разрезной калибр и не­ сколько первых черновых калибров для прокатки одних номеров балки и швеллера (старый балочный способ прокатки швеллера). Условия деформации металла в балочных калибрах справедливы и для прокатки швел­ лера— в открытой части калибра будет наблюдаться приращение высоты фланца, в закрытой — утяжна. Величину приращения и утяжки фланцев за проход .при­ нимают обычно такую же, как и при прокатке балок.

Действительные и ложные фланцы

В отличие от балки черновые ‘калибры для прокатки швеллера имеют не два действительных фланца, а один действительный 1 и один «ложный» фланец 2 (рис. 53). Ложные фланцы необходимы для предохранения углов профиля от охлаждения. Они деформируются в закры­ той части калибра и поэтому создают дополнительный

103

объем металла .во фланцах, высота которых будет умень­

шаться.

При отсутствии ложных фланцев могут не получить­ ся углы профиля (будет отсутствовать высотная дефор­ мация). Кроме того, при прокатке металл ложных фланцев ча­ стично перетекает в стенку и идет на при­ ращение действитель­ ных фланцев. Однако наличие ложных флан­ цев вызывает в профи-

формацию, увеличивает износ валков и повышает расход энергии. Поэтому при расчете калибровки швеллера необходимо прини­ мать минимальные размеры ложных фланцев. Обычно площадь ложных фланцев в разрезном калибре состав­ ляет до 70% площади действительных фланцев.

В промежуточных калибрах площадь ложных флан­ цев постепенно уменьшается. В чистовом калибре лож­ ные фланцы отсутствуют.

Способы прокатки швеллеров

Известно несколько методов прокатки швеллеров: в калибрах с прямыми полками (балочный метод), в ка­ либрах с увеличенным выпуском прямых полок и изогну­ той стенкой, в развернутых калибрах (рис. 54).

Наибольшее распространение получили два послед­ них метода. Калибровка с увеличенными выпусками ха­ рактерна тем, что, за исключением чистового, во всех ка­ либрах принимают значительные выпуски (до 15—20%). При калибровке с увеличенным выпуском можно более интенсивно деформировать металл, что сокращает общее число проходов и приводит к уменьшению износа вал­ ков.

Наиболее перспективной является развернутая ка­ либровка. Прокатку вначале ведут в калибрах полосово­ го типа с большими обжатиями за проход. В последних двух—трех калибрах, предшествующих чистовому, при­ меняют калибры с прямыми полками с увеличенными выпусками и изогнутой стенкой, в которых осуществля­ ется сгибание профиля. Однако развернутую калибровку

104

не всегда можно использовать, так как в результате разворота полок сокращается число калибров, которые можно разместить на бочке валка.

На большинстве заводах чистовые калибры имеют выпуск внешних граней 2—3%. В последнее время на ряде станов начали применять чистовые .калибры с вы­ пуском 10—16%, после которых .предусматривается до­ полнительная правка готового швеллера на роликовых правильных машинах. Это позволит в дальнейшем пе­ рейти на прокатку швеллера с параллельными полками без внутреннего уклона граней.

На одном из станов прокатка в развернутом чисто­ вом калибре с выпуском волок 10% против ранее приме-

F

105

няемого выпуска 2% позволила увеличить стойкость ка­ либра в 1,5 раза. Кроме того, в чистовом развернутом калибре получается готовый профиль с минусовым по­ лем допусков и экономится 3—5% металла.

Контрольные калибры

При прокатке швеллеров нет строгого чередования от­ крытых и закрытых фланцев, как при прокатке балок. Поскольку действительные фланцы .в следующих друг за другом проходах попадают в открытую часть калибра, это способствует быстрому формированию профиля в ре­ зультате прпіращения их высоты. При свободном прира­ щении высота фланцев всегда несколько неопределенна. Для регулирования высоты фланцев предусматривают так называемые контрольные калибры. Обычно при се­ ми— девяти фасонных калибрах принимают два конт­

Рис. 55. Контрольные калибры (отмечены стрелками): а — закрытьи”!; 6 — полузакрытый

рольных калибра, при пяти фасонных калибрах — один контрольный калибр.

Первый контрольный калибр проектируется ближе к разрезному. Он устраняет неточности по высоте фланцев из-за колебаний размеров заготовки. Если разрезной калибр открытый, надобность е-первом контрольном ка­ либре отпадает, так как открытый разрезной калибр обеспечивает получение точной высоты фланцев. Второй контрольный калибр обязательно является предчпстовым.

106

Контрольные калибры могут быть закрытыми н полу­ закрытыми (рис. 55). Преимущество закрытого конт­ рольного калибра заключается в том, что из него выхо­ дит полоса с точными размерами. Ложный фланец полу­ чает приращение, так как находится в открытой части калибра и это способствует хорошему выполнению углов в чистовом калибре. Однако при прокатке фланец за­ прессовывается в закрытую часть калибра и выход из валков затрудняется; заклинивание повышает износ ка­ либров и увеличивает расход энергии при прокатке. Кро­ ме того, из-за большого вреза прочность валков снижа­ ется. Для восстановления размеров калибра приходится значительно уменьшать диаметр валков, поэтому служат они меньше. В связи с перечисленными недостатками закрытые калибры в настоящее время применяются редко.

Преимущества полузакрытых контрольных калибров следующие: уменьшается врез в валки, полоса не закли­ нивается в калибре, фланец обжимается не только по вы­ соте, но и с боков. Полузакрытый контрольный калибр имеет наклон фланцев в ту же сторону, что и остальные калибры. При подаче полосы в такой калибр фланцы не перегибаются, как в закрытых контрольных калибрах, что позволяет повысить выпуск смежных калибров и, следовательно, увеличить число возможных переточек и срок службы валков.

В последние годы разработаны новые экономичные швеллеры № 5—30 с параллельными полками без укло­ на внутренних граней полок. Эги швеллеры имеют повы­ шенные прочностные свойства, экономия металла при их производстве составляет 0,5%. Освоена также прокатка швеллеров № 10—24. Креме того, разработаны техниче­ ские условия на швеллеры № 8—16 с параллельными полками и переменной толщиной стенки без уклона вну­ тренних граней полок. При сохранении прочностных ха­ рактеристик в среднем экономия металла составит 4,8%

7.КАЛИБРОВКА ВАЛКОВ

ДЛЯ ПРОКАТКИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ РЕЛЬСОВ

Рельсы классифицируют по массе 1 пог. м. ГОСТом предусматривается прокатка рельсов широкой колеи Р-38, Р-43, Р-50, Р-65, Р-75 и узкой колеи Р-8, Р-11, Р-16, Р-Т8, Р-24. Исходным материало-м для прокатки рельсов служат блюмы из слитков спокойной мартенов-

10/

0,50—0,78%.

Рельсы получают ,по следующей схеме: сначала пря­ моугольную заготовку с отношением сторон 1,5—1,7 по­ дают на ребро' в первый разрезной калибр. Затем в трех — четырех последующих калибрах формируется подошва рельсов. Эту группу калибров называют тавро­ выми, или трапецеидальными. Дальнейшая прокатка идет в пяти — семи рельсовых калибрах. Первый рель­ совый калибр является разрезным. В нем полоса разде­ ляется на три части: головку, шейку, .подошву (рис. 56).

Тавровые калибры

Тавровые калибры отличаются от рельсовых значи­ тельной неравномерностью деформации. Форма тавро­ вых калибров по ходу прокатки постепенно меняется.

108

В первом тавровом калибре заготовка разрезается снизу высоким гребнем с образованием массивных фланцев. В последующих тавровых калибрах происходит плавное развертывание образовавшихся фланцев при одновременном интенсивном их обжатии. В тавровых калибрах, кроме прямого, применяют и 'боковое обжа­ тие. Такая обработка полосы обеспечивает получение мелкозернистой структуры металла и высоких механиче­ ских свойств рельсов.

Структура и качество поверхности рельсов в значи­ тельной степени зависит от формы п размеров разрезных гребней.

В первом тавровом калибре исходную заготовку со стороны подошвы рекомендуют деформировать на срав­ нительно большую глубину: 40—65 мм. Угол гребня при­ нимают равным 80—98°.

Захват полосы валками обеспечивается наклоном боковых стенок таврового калибра. Угол захвата может достигать 38—40°.

Наибольшее развертывание фланцев лучше произво­ дить во втором тавровом калибре, где металл имеет вы­ сокую температуру и достаточно пластичен. Правильный выбор угла гребня в первом и последующих тавровых калибрах обеспечит плавное развертывание фланцев по­ дошвы, предотвратит образование трещин.и складок в центральной части подошвы. Вершину гребня нужно закруглять большим радиусом, чтобы не появились складки и закаты на середине подошвы. Важной харак­ теристикой тавровых калибров является величина вы­ пуска боковых стенок. Увеличение выпуска улучшает условия захвата и облегчает проникновение полосы в калибр. Вместе с тем большой выпуск нежелателен, так как он приводит к утолщению фланцев. Поэтому обычно в первом калибре выпуск принимается равным 10—12%, а в последующих калибрах он увеличивается до 14— 17%.

Тавровые калибры должны рассчитываться таким об­ разом, чтобы профиль со стороны головки рельса хоро­ шо прорабатывался. 1

На распределение обжатий со стороны подошвы и го­ ловки большое влияние оказывает величина бокового обжатия в тавровом калибре. Чем больше боковое об­ жатие, тем меньше обрабатывается полоса со стороны головки. При чрезмерно большом боковом обжатии по­

109