книги из ГПНТБ / Полухин П.И. Прокатка и термическая обработка железнодорожных рельсов

Для облегчения выхода рельсовой полосы из чистового ка­ либра ось его располагается под некоторым углом (несколько больше 1°, что соответствует уклону около 2%) к оси валков.

Верхний фланец подошвы в чистовом калибре делается от­ крытым, а нижний — закрытым для того, чтобы избежать приме­ нения двойных проводок.

На заводе Б была применена конструкция чистового рельсо­ вого калибра с большим наклоном (до 12%) оси калибра к оси

t ствующего ему таврового калибра (б)

валков. При этом был сохранен разъем посредине высоты голов­ ки для обеспечения выпуклости. Опыт работы подтвердил боль­ шие преимущества такой конструкции чистового калибра.

Применение косого расположения чистового калибра кроме повышения стойкости валков чистовой клети (более, чем в два раза) облегчает и ускоряет наладку правильного выхода полосы, уменьшает скручивание ее « обеспечивает получение профиля с лучшей поверхностью без царапин и рисок, обычно возникающих при трении полосы о выводные линейки.

Промежуточные рельсовые калибры конструируются как вся­ кие фланцевые калибры по принципу чередования обработки фланцев профиля в открытых и закрытых ручьях.

Необходимо отметить некоторые особенности расчета и кон­ струирования первого разрезного рельсового калибра (рис. 99, а). Угол разрезного гребня в первом рельсовом калиб­ ре принимают до 50°, причем вершина его делается округленной. Ось разрезного гребня располагается не посредине ширины ка­ либра, как при прокатке балок, а смещена ближе к подошве'

рельса, так как толщина полок головки больше толщины полок

подошвы.

Для определения положения оси пробил необходимо .'Исходить из. того, что отношение толщины головки к толщине подошвы в готовом рельсовом профиле колеблется в пределах 1,7—2. Это отношение для разрезного рельсового калибра целесообразно увеличить, так как фланцы головки обжимаются больше флан­ цев подошвы. Если принять для разрезного рельсового калибра указанное отношение в пределах 1,8—2,5, то нетрудно опреде­ лить положение вертикальной оси гребня.

Рис. 100. Стадии прокатки в разрезном рельсовом калибре

Толщина шейки в разрезном калибре должна корректиро­ ваться, «сходя из допустимого угла захвата при обжатии тавро­ вой заготовки в этом калибре.

'Переход от тавровых калибров к рельсовым является наибо­ лее ответственной стадией при прокатке рельсов, так как здесь должны учитываться специфические особенности деформации ме­ талла в тех и других калибрах (рис. 100). Если известны размеры разрезного рельсового калибра, то легко найти размеры предше­ ствующего ему таврового калибра (рис. 99, б). Зная ширину Вр разрезного рельсового калибра, можно определить высоту тав­ рового калибра

где ДВ — уширение полосы при прокатке в разрезном калибре. Уширение в разрезном калибре обычно принимают равным 8—10 мм. Ширину подошвы таврового калибра принимают на 10—15% больше высоты подошвы разрезного рельсового ка­

либра

Это .увеличение ширины подошвы необходимо для компенса­ ции утяжки фланцев при прокатке таврового профиля в разрез­ ном рельсовом калибре. Ширина головки таврового профиля бе­ рется равной или несколько меньше ширины головки в разрез­ ном рельсовом калибре

3 В< Я , Р.

ОСОБЕННОСТИ ДЕФОРМАЦИИ МЕТАЛЛА В РЕЛЬСОВЫХ КАЛИБРАХ 173

Уклон 'боковых стенок таврового профиля принимают впреде­ лах 8—10%.

Толщину фланцев таврового .профиля у края принимают рав­ ной толщине фланцев у края в рельсовом калибре, чтобы обес­ печить их свободное внедрение во фланцевые ручьи. ,

Важнейшим критерием .пригодности 'Спроектированного тав­ рового-профиля является угол захвата, подсчитанный по макси­ мальному обжатию (по оси ризрезывающего гребня). Если угол захвата превышает допускаемые величины, то-размеры таврово­ го и разрезного калибров должны быть соответствующим обра­ зом скорректированы.

4. Особенности деформации металла в косорасположенных рельсовых калибрах

Анализ прокатки рельсов по различным калибровкам показы­ вает, что для повышения качества рельсов большое значение имеют условия деформации металла в рельсовых калибрах. Наи­ лучшая обработка поверхности подошвы и поверхности катания головки рельса достигается при прокатке в косораеположенных рельсовых калибрах, так как в них используется не только пря­ мое, но и боковое давление для обработки подошвы и головки. Всесторонняя обработка металла в косорасположенных рельсо­ вых калибрах улучшает не только качество поверхности рельсов, но и механические свойства.

При наклонном размещении калибров отпадает необходи­ мость в применении большого выпуска, так как наклонное поло­ жение их создает необходимые условия для облегченного выхо­ да полосы из валков. Большой наклон боковых стенок калибра позволяет полностью восстанавливать первоначальные размеры калибра в том числе и ширину, что не достигается при обычном расположении рельсовых калибров. При этом восстановление первоначальных размеров калибра достигается при малом съеме металла при переточке валков, что увеличивает срок службы валков.

Полное восстановление первоначальных размеров калибров при переточках валков способствует получению точных и устой­ чивых размеров и повышает процент выхода первых сортов рель­

сов.

При наклонном положении калибров увеличивается поверх­ ность рабочих конусов, что также благоприятно сказывается на точности прокатываемого рельсового профиля и на увеличении

срока службы валков.

Однако косой калибровке рельсов свойственны некоторые не­ достатки. Важнейший из них заключается в том, что при косом положении калибров возникают осевые усилия, вызывающие осе­

вое смещение валков относительно друг друга. Если не предот­ вратить это смещение, оно приведет к недопустимому искажению профиля и к увеличению брака рельсов. Поэтому прокатка в ко­ сорасположенных калибрах требует применения массивных ра­ бочих конусов на валках и надежного бокового крепления их в станине.

Несмотря' на этот и некоторые другие недостатки (меньший коэффициент использования длины бочки валков, увеличение диаметра валков и пр.), косая калибровка рельсов имеет бес­ спорные преимущества и получила широкое распространение.

В последнее время косорасположенные калибры начали при­ менять не только для прокатки рельсов, но и для двутавровых балок.

Некоторые важные особенности деформации металла в косорасположенных рельсовых и балочных калибрах были отмечены П. И. Полухиным и О. С. Поповым. При проведении специально­ го исследования было установлено, что различия в условиях де­ формации металла в косорасположенных балочных и рельсовых калибрах по сравнению с обычными определяются главным об­ разом местоположением их разъемов. Сущность этого положения состоит в следующем.

Условия деформации металла в косорасположенных калиб­ рах весьма сложные вследствие конструкции калибра и их на­ клонного положения в валках. Поэтому при изучении процес­ сов деформации металла в таких калибрах целесообразно сна­ чала исключить влияние фактора наклона калибра и рассмот­ реть условия прокатки в калибрах с диагональным расположени­ ем разъемов (рис. 101, а). Такое расположение разъемов по сравнению с обычным (рис. 101, б) ведет к значительным изме­ нениям условий деформации и трения в калибре.

Для выяснения условий трения металла о стенки калибра при обычном и диагональном расположении разъемов был про­ изведен анализ скоростных условий прокатки металла раздель­ но по верхнему и нижнему валкам.

На диаграммах (рис. 101) по оси ординат вверх откладыва­ лась окружная скорость точек калибра, принадлежащих верх­ нему валку, а вниз — окружная скорость точек калибра, принад­ лежащих нижнему валку. Делением площади диаграммы, очер­ ченной кривой изменения окружной скорости верхнего валка и соответственно нижнего, на длину развернутого контура калиб­ ра получали величины средних окружных скоростей валков в калибре.

Из рассмотрения этих диаграмм видно, что в калибре с диа­ гональным расположением разъемов средние окружные скорости рбоих валков практически одинаковы, тогда как в калибре с

176 ОСНОВЫ КАЛИБРОВКИ РЕЛЬСОВ

Рис. 101. Диаграмма скоростей в рельсовых калибрах с разъемом

где рг = ф г + а ;

аСр— угол захвата по -внешней грани открытого (ручья 'по­ дошвы;

аг — то же, по внутренней грани открытого ручья головки в поперечном сечении;

ОСОБЕННОСТИ ДЕФОРМАЦИИ МЕТАЛЛА В РЕЛЬСОВЫХ КАЛИБРАХ 177

Ок — угол, .соответствующий дуге касания металла с внешней стенкой посредине открытого ручья подошвы в верти­ кальном сечении;

«к — угол, соответствующий дуге касания металла с внутрен­

ней стенкой,посредине открытого ручья головки в вер­ тикальном сечении.

по диагонали (а) и с односторонним расположением разъемов (б)

Однако абсолютная величина бокового обжатия металла в от­ крытых фланцах подошвы, а тем более в открытых фланцах го­ ловки незначительна. Поэтому значениями аср, аг, ак и ак' мож­

но пренебречь, и уравнение (45) примет следующий вид:

12 П, И. Полухин и др.

ОСОБЕННОСТИ ДЕФОРМАЦИИ МЕТАЛЛА В РЕЛЬСОВЫХ КАЛИБРАХ 179

На величину осевых усилий, возникающих л,ри прокатке в косорасположенных калибрах, влияет не только изменение угла наклона калибра, но и режим обжатия фланцев и шейки профи­ ля. С увеличением обжатия открытых фланцев (при .прочих рав­ ных условиях) осевое усилие возрастает, а при повышении об-

. х

X

.Рис. 103. Схема сил, действующих в косорасположенных рельсовых калиб­ рах

жатия шейки — уменьшается. Для уменьшения осевых усилий целесообразно применять дополнительный наклон открытых ручь­ ев подошвы путем их отгибания; при этом будет уменьшаться горизонтальная составляющая силы, возникающей вследствие обжатия фланца.

При прокатке в косорасположенных калибрах возникают так­ же усилия, вызывающие скручивание профиля. Проведенные ис­ следования показали, что абсолютные величины скручивания профиля крайне незначительны^ (1—3°) н легко могут быть устра­

окружных скоростей шейки и закрытого 'ручья будет увеЛичи-

12*