Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Грицук Н.Ф. Производство широкополочных двутавров

.pdf
Скачиваний:
16
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
16.8 Mб
Скачать

Прокатка двутавров в четырехвалковых калибрах с отогнутыми фланцами обеспечивала хорошее центрирование профиля в процессе захвата металла валками и увеличение срока их службы. Распрямле­ ние фланцев проводилось в одном или нескольких проходах в обыч­ ных двутавровых калибрах чистовой клети типа дуо или трио.

п о л о сы на 180°; в — чистовой п р о х о д в ч е т ы р е х в а л к о в о й клети

В результате последующих усовершенствований этого способа прокатки черновая прокатка двутавра с отогнутыми полками про­ водилась в одной четырехвалковой клети, а распрямление и оконча­ тельная их отделка — в другой аналогичной клети с закрытым ка­ либром. Для устранения кантования длинных раскатов двутавро­ вого профиля в черновой четырехвалковой клети был применен

Р и с . 11. Схема п р о к а т к и д в у т а в р о в по с п о с о б у

З а к к а на

т р е х к л е т е в о м стане:

а — г л а в н а я

п р е д ч и с т о в а я

у н и в е р с а л ь н а я

клеть;

б — в с п о м о г а т е л ь н а я

у н и в е р ­

 

с а л ь н а я клеть;

в

~ чистовая

у н и в е р с а л ь н а я

клеть

 

открытый, а в аналогичной

чистовой

клети — закрытый

симметрич­

ные калибры. Наилучшие

результаты получили

при прокатке ши­

рокополочных

двутавров

в трех клетях

с четырехвалковыми кали­

брами (рис. 11). В главной предчистовой четырехвалковой клети (а) проводили обжатие фланцев по толщине и осадку их по высоте в закрытом калибре. Образовавшиеся на кромках полок утолщения удаляли в открытом калибре вспомогательной четырехвалковой клети (б), установленной за главной клетью. Особенностью вспомо­ гательной клети были приводные вертикальные и холостые горизон­ тальные валки. Регулировка этих валков по вертикали отсутст­ вовала, в результате чего по мере утонения стенки двутавра в глав­ ной клети ухудшались условия деформации профиля во вспомога-

20

тельной клети. Выпрямление фланцев двутавров проводили в закры­ том калибре чистовой четырехвалковой клети (е).

Общим недостатком рассмотренных способов прокатки широко­ полочных двутавров в закрытых и полузакрытых калибрах четырех­ валковых клетей является необходимость применения для произ­ водства крупных профилей горизонтальных валков очень больших диаметров. Кроме того, наличие врезов в вертикальных и горизон­ тальных валках значительно уменьшает универсальность четырех-

валковых

калибров, увеличивает

затраты времени на замену валков

и расходы

на их эксплуатацию.

Поэтому двутавры больших раз­

меров с широкими полками стали прокатывать только в открытых универсальных калибрах. Этот принцип лежит в основе всех при-

F i

Р и с . 12. Схема п р о к а т к и д в у т а в р о в в о т к р ы т ы х з а к р ы т ы х ч е т ы р е х в а л к о в ы х к а л и б р а х по с п о ­

с о б у К е н н е д и и

Эйкена:

а — г л а в н а я

ч е р н о в а я клеть;

б

— п р о м е ж у т о ч ­

ная

клеть; в — чистовая

клеть д у о

меняемых способов прокатки двутавров с широкими и параллель­ ными полками на станах, оборудованных универсальными клетями.

Способ прокатки двутавров в открытых четырехвалковых калиб­ рах использован Кеннеди и Эйкеном в США, которые предложили трехклетевой стан, особенностью которого являлась черновая универ­ сальная клеть с приводными опорными валками горизонтальных вал­ ков, а также приводные вертикальные валки в этой клети (рис. 12). В черновой клети прокатку двутавра проводили в открытом ка­ либре (а) с уклонами на боковых поверхностях горизонтальных вал­ ков. В промежуточной четырехвалковой клети проводили осадку фланцев по высоте и некоторое обжатие их по толщине в закрытом калибре (б). В качестве чистовой клети использовали клеть дуо с двутавровым калибром (в), имевшим разъем посередине полок про­ филя. Двутавры по этому способу получали с уклонами на внутрен­ них поверхностях полок.

Стан для прокатки двутавров с универсальной клетью, построен­ ной в Дулуте (США), имел следующие особенности: в универсальной клети каждый неприводной вертикальный валок для обеспечения большей прочности и жесткости поддерживается двумя опорными валками. Перед универсальным открытым калибром и позади него были установлены по два горизонтальных холостых валка с калиб­ рами для обработки кромок полок, что позволило упростить процесс прокатки двутавров.

21

Д ля контроля ширины полок Грей предложил на этом стане с уни­ версальной клетью установить специальную вспомогательную клеть дуо, а вертикальные валки универсальной клети сделать приводными с помощью специальной фрикционной передачи от горизонтальных валков (рис. 13). Применение специальной вспомогательной клети для обработки кромок полок является существенным преимуществом предложенного Греем способа прокатки, использованным во всех последующих конструкциях универсальных балочных станов. Ха­ рактерной особенностью этого способа прокатки является также использование цилиндрических вертикальных валков в универ­ сальной клети, вследствие чего полки профиля во всех проходах получаются прямыми. Готовый профиль имеет уклоны на внутрен­ них поверхностях полок.

Р и с .

13. Схема п р о к а т к и

д в у т а в р о в

по

с п о с о б у

Грея

в г л а в н о й в о с ь м и в а л к о в о й

у н и в е р с а л ь ­

ной

клети с открытым к а л и б р о м (а),

в с п о м о г а т е л ь н о й

клети

д у о (б);

в с п о м о г а т е л ь н о й клети

 

с о п о р о й

стенки

д в у т а в р а

на н и ж н и й

в а л о к

(в)

 

 

Первоначально

на

стане

Грея

прокатываемую

полосу

пропус­

кали через горизонтальные валки вспомогательной клети так, чтобы бочки валков не касались стенки профиля (рис. 13, б). Однако при таком способе прокатки не всегда все четыре фланца двутавра после прокатки в открытом калибре со свободным уширением были одина­

ковыми и

стенка профиля — посередине. Чтобы

устранить этот

недостаток

Грей разработал другой способ прокатки двутавров

(рис. 13, в).

Контроль ширины полок достигается

тем, что стенка

профиля лежит на бочке нижнего горизонтального валка вспомога­ тельной клети, а кромки ее полок обжимаются гладким верхним вал­ ком. Однако симметричное расположение стенки относительно полок не было достигнуто. Кроме того, в местах сопряжения стенки с полками возникают опасные напряжения, способствующие наруше­ нию сплошности металла и появлению трещин на готовом профиле.

На

заводе в Дифферданже (Люксембург) на основе способа Грея

в 1902

г. был построен

стан, состоявший из блюминга, универсаль­

ной и

вспомогательной

клетей (рис. 14).

На блюминге из прямоугольных и фасонных слитков прокаты­ вали заготовки двутаврового профиля со скошенными углами кро­ мок фланцев. В универсальной клети прокатку проводили в откры­ том калибре с уклонами около 7% на боковых поверхностях горизон­ тальных валков. Рабочие вертикальные валки в универсальной клети были цилиндрическими, что позволяло использовать их при прокатке двутавров любых размеров. Опорные вертикальные валки

22

обеспечивали повышенную прочность узла вертикальных рабочих валков универсальной клети.

По высоте полки двутавров подвергались обжатию во время про­ хода полосы через вспомогательную клеть дуо. При обратном про­ ходе валки этой клети раздвигали с таким расчетом, чтобы они не

касались кромок

полосы.

 

 

На этом стане были успешно прокатаны

двутавры

высотой до

1000 мм с полками шириной до 300 мм и уклонами на

внутренних

их поверхностях.

Принятый способ работы

и конструкция стана

Р и с . 14.

Схема

п р о к а т к и ш и р о к о п о л о ч н ы х

д в у т а в р о в на

б л ю м и н г е (/),

в

ч е р н о в о й у н и в е р с а л ь н о й

(2).

вс помога ­

т е л ь н о й

д у о

(3)

и чистовой

в о с ь м и в а л к о в о й

у н и в е р с а л ь ­

ной (4)

к л е т я х

по

с п о с о б у

Грея

[3 — о б ж а т и е кромок

во в с п о м о г а т е л ь н о й

клети;

3'

— х о л о с т о й

(обратный)

п р о х о д во в с п о м о г а т е л ь н о й к л е т и ]

оказались весьма удачными и послужили примером для постройки многих последующих универсальных балочных станов.

Прокатка широкополочных двутавров практически без уклонов на внутренних поверхностях полок по способу Грея была осущест­ влена на заводе в Южном Бетлехеме (США) в 1908 г. Установленный на этом заводе универсальный стан состоял из блюминга и двух групп

универсальных

и вспомогательных

клетей.

 

На блюминге

из слитков прямоугольной или грубой

двутавро­

вой формы прокатывали заготовку

для универсального

стана.

В черновой универсальной клети горизонтальные валки имели уклоны на боковых поверхностях около 9%, а в чистовой 2%. Вер­ тикальные валки универсальных клетей были цилиндрического типа. Горизонтальные и вертикальные валки универсальной клети обра­ зуют открытый калибр, в котором профиль прокатывается со свобод­ ным уширением фланцев. Контроль ширины полок проводится во вспомогательных клетях.

На этом стане была освоена прокатка двутавров разных типов высотой до 762 мм с полками шириной до 425 мм. Установка допол­ нительной универсальной клети позволила не только уменьшить

23

уклоны на внутренних поверхностях полок двутавров до 2%, но и достигнуть большей производительности стана, чем на стане завода

вДифферданже.

Сучетом опыта прокатки широкополочных двутавров в США стан в Дифферданже был реконструирован в 1912 г. Установленная дополнительная универсальная клеть позволила организовать про­ катку двутавров с параллельными полками и повысить производи­ тельность стана. В черновой универсальной клети использовали горизонтальные валки с уклонами на боковых поверхностях около 9%, что позволило облегчить выход полосы из валков и увеличить число их переточек. В чистовой универсальной клети уклон боковых поверхностей горизонтальных валков равнялся 1,5%, что давало возможность осуществлять их перешлифовку.

Существенным недостатком

прокатки

широкополочных

двутав­

ров по способу Грея является

применение

в универсальных

клетях

цилиндрических вертикальных валков. В этом случае уклон боко­ вых поверхностей горизонтальных валков должен быть как можно меньше для того, чтобы получить приблизительно параллельные полки на готовом профиле. Незначительные уклоны приводят к бы­ строму износу боковых поверхностей чистовых горизонтальных валков, что существенно повышает расходы на валки и затраты вре­ мени на их замену.

Прокатка широкополочных двутавров в четырехвалковых клетях с открытыми калибрами была усовершенствована Пуппе. Универ­ сальный стан для производства широкополочных двутавров, постро­

енный

по способу Пуппе,

состоял из дуо-реверсивного блюминга

и двух

последовательно

расположенных четырехвалковых клетей

(рис.

15,

а).

 

В первой универсальной клети фасонную заготовку с блюминга прокатывали с отогнутыми полками в открытом четырехвалковой калибре. Горизонтальные валки этой клети имели уклон 7%, рав­ ный конусности вертикальных валков. Во вспомогательной универ­ сальной клети стана использовали цилиндрические вертикальные валки. Горизонтальные валки вспомогательной клети в зависимости от типа прокатываемых двутавров имели уклоны боковой поверх­ ности от 1,5 до 9%.

Первоначально по способу Пуппе прокатку проводили следую­ щим образом. При первом проходе через вспомогательную клеть полки двутавра выпрямляли цилиндрическими вертикальными вал­ ками, а затем при обратном проходе эти валки раздвигали и кромки

фланцев

полосы обжимали буртами горизонтальных валков

(рис. 15,

а, б).

Затем было установлено, что обжатие кромок во вспомогательной клети может быть осуществлено без предварительного их распрямле­ ния, особенно в первых проходах, когда продольная устойчивость фланцев еще достаточно велика. В этом случае в первом прямом про­ ходе вертикальные и горизонтальные валки вспомогательной клети разводили, а в обратном проходе обжатие кромок фланцев произ­ водили горизонтальными валками (рис. 15, в, г). Вертикальные

24

Р и с .

15. Схемы

п р о к а т к и

ш и р о к о п о л о ч н ы х д в у т а в р о в

по

с п о с о б у П у л п е на

з а в о д е

в П а й н е :

а

— р а с п р я м л е н и е

п о л о к

п р и п р я м о м

п р о х о д е в клети

4;

б

о б ж а т и е

к р о м о к в клети 4 при

о б р а т н о м п р о х о д е ;

я

х о л о с т о й

п р я м о й п р о х о д

через

клеть

4;

г — о б ж а т и е

к р о м о к

в клети 4

при

о б р а т н о м п р о х о д е ;

д

р а с п р я м л е н и е

п о л о к

в клети 4

при

п р я м о м

п р о х о д е ; е

о б ж а т и е

к р о м о к б е з

о б ж а т и я стенки

при

о б р а т н о м

п р о х о д е в клети

4; ж — чистовой

п р о х о д

в клети 4

с

о б ж а т и е м

в с е х

элементов

п р о ф и л я .

В ы ш е п р и в е д е н а

с х е м а

у н и в е р с а л ь н о г о

б а л о ч н о г о стана

[/

— б л ю м и н г ;

2

— н о ж н и ц ы ;

3

ч е р н о в а я

у н и в е р с а л ь н а я

клеть;

4

в с п о м о г а т е л ь н а я

 

 

 

 

 

 

 

 

(чистовая)

у н и в е р с а л ь н а я

к л е т ь ]

 

 

 

25

валки использовали в этом проходе только для направления полосы в калибр. Затем была предложена еще одна схема проходов через вспомогательную клеть. При прямом проходе вертикальные валки распрямляют полки двутавра, а горизонтальные не обжимают его стенку. При обратном проходе вертикальные валки раздвигаются, а горизонтальные обжимают кромки фланцев, также не соприкасаясь со стенкой двутавра. В процессе последнего прохода во вспомога­ тельной клети происходит всестороннее небольшое обжатие профиля

горизонтальными и вертикальными валками (рис. 15, дж). Про­ катка широкополочных двутавров, по способу Карнеджи, прово­ дится в настоящее время на многих действующих универсальных станах. На стане на заводе в Хомстеде (США) был установлен блю­ минг, две группы универсальных и вспомогательных клетей и чисто­ вая клеть универсального типа. Прокатку двутавров в черновой и промежуточной универсальной, а также во вспомогательной кле­ тях проводят во всех проходах с отогнутыми фланцами (рис. 16). Горизонтальные валки черновой клети имели уклон боковых поверх­ ностей, равный 8%, а горизонтальные валки промежуточной клети 4%. В чистовой универсальной клети осуществлялось распрямле­ ние полок с небольшим обжатием всех элементов профиля. Особен­ ностью стана является также применение регулируемого привода вал­ ков вспомогательных клетей, что позволяет производить обжатия кромок фланцев во всех проходах. На этом стане была освоена про­

катка двутавров высотой до 914 мм с полками

шириной до

381 мм

и уклонами на их внутренних поверхностях от

1,5 до 8,8%.

В даль­

нейшем этот способ прокатки использован при строительстве многих современных универсальных станов.

26

Высокая эффективность способа прокатки двутавров с широкими и параллельными полками в универсальных клетях с открытыми калибрами способствовала быстрому его распространению. Наряду со строительством специальных универсальных станов только с четырехвалковыми клетями на зарубежных заводах проводится до­ оборудование многих действующих крупносортных и рельсобалочных станов обычных типов чистовыми универсальными клетями, что позволяет существенно упростить технологию производства и расширить сортамент прокатываемых на этих станах широкополоч­ ных двутавров. На рис. 17 приведена принципиальная схема про­ катки широкополочных двутавров комбинированным способом. [Про­

катка: на

блюминге (2) — уменьшения сечения слитка (1) на глад­

кой бочке

и в ящичных калибрах (а); в

симметричных

двутавро­

вых калибрах и устранение уширения в

ящичных

ребровых ка­

либрах (б); в обжимных клетях дуо или

трио (3)

— в

закрытых

двутавровых калибрах с кантовкой

на 180°

и устранения несим­

метричности профиля (в)]. В зависимости

от

конкретных

условий

прокатки,

типа стана и конструкции

рабочих

клетей для

черновых

проходов могут применяться различные способы калибровки двутав­ ров с широкими и параллельными полками. В предчистовой (4) и

чистовой (5)

универсальной

и вспомогательной

клетях

проводят

окончательное

оформление

двутаврового профиля

и устранение

уклонов на внутренних поверхностях его полок

(г,

д).

 

В настоящее время известно много различных вариантов

прокатки

широкополочных двутавров комбинированным способом, из которых наиболее интересными являются следующие.

На ряде действующих крупносортных станов обычных типов установка дополнительных универсальных клетей оказалась невоз­ можной из-за недостаточных площадей,«а также по ряду других причин. Вместо применения универсальных клетей на этих станах была проведена реконструкция предчистовых и чистовых клетей типа дуо и трио с установкой на них специальных кассет с вертикаль­ ными холостыми роликами.

По способу Штаммбаха, кроме установки в клетях трио кассет с вертикальными неприводными роликами, на выводной арматуре монтируют горизонтальные ролики для контроля ширины полок прокатываемых двутавров (рис. 18). Привод роликов осуществляют от горизонтальных рабочих валков посредством цепной передачи. Недостатком этого способа прокатки широкополочных двутавров является ухудшение использования бочки рабочих валков, часть которой необходима для размещения кассет с роликами. Недоста­ точная прочность кассет с вертикальными валками не позволяет осуществлять по этому способу интенсивные обжатия фланцев дву­ тавров, возможные в случае использования универсальных клетей.

Значительно меньшие допустимые нагрузки на вертикальные валки по сравнению с горизонтальными характерны для большин­ ства конструкций универсальных клетей. Это обстоятельство обычно существенно ограничивает обжатия по фланцам двутавра, которые можно было бы назначить, исходя из возможных обжатий по стенке

2?

профиля. В частности, при прокатке двутавров комбинированным способом для снятия уклонов на внутренних поверхностях полок за один проход в универсальной клети требуется обжатие порядка 20—30%, которое трудно осуществить из-за слабого подшипникового узла вертикальных валков.

Для устранения этого недостатка универсальной клети А. П. Чекмаревым предложен способ прокатки двутавра с вертикальным рас­ положением стенки профиля. В этом случае фланцы обжимают при-

Р и с . 18. П р о к а т к а д в у т а в р о в с ш и р о к и м и и п а р а л л е л ь н ы м и п о л к а м и в к л е т я х т р и о по с п о с о б у Ш т а м м б а х а :

/ — п р и в о д н ы е р о л и к и д л я о б ж а т и я к р о м о к д в у т а в р о в ; 2 — н а п р а в л я ю щ и е п р о в о д к и ; 3 —

р а б о ч и е г о р и з о н т а л ь н ы е валки клети трио;

4 — ш е с т е р н я привода р о л и к о в ; 5 — вертикаль ­

ные х о л о с т ы е

р о л и к и в кассете

водными горизонтальными валками, а вертикальные валки исполь­ зуют для контроля толщины стенки и развальцовки полок. Недо­ статком этого способа прокатки двутавров является необходимость кантовки полосы, что представляет известные трудности.

Способ прокатки широкополочных двутавров с использованием универсальных четырехвалковых клетей с открытыми калибрами является в настоящее время основным способом производства этого вида металлопроката. На зарубежных станах с универсальными клетями получены двутавры высотой до 1100 мм с полками шириной до 450 мм.

Другие способы производства широкополочных двутавров

Впервые металлические двутавровые профили были получены литьем. В настоящее время этот способ производства двутавровых профилей применяется очень редко, главным образом для изготов­ ления в небольших количествах двутавров из стали и сплавов с осо­ быми свойствами.

На современных заводах металлоконструкций иногда приме­ няется способ изготовления двутавровых профилей клепкой из листа и горячекатаной угловой стали. Этим способом обычно изготавли­ вают в небольших количествах нестандартные двутавровые профили,

29

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ