книги из ГПНТБ / Шор Э.Р. Новые процессы прокатки

Обжатие, %

Рис. 102. Механические свойства профилей переменного сечения из сплава Д16 в зависимости от обжатия при про­ катке-волочении:

------------ закалка 500°, выдержка 30 мин. и последующее старение 4 суток;-----------нагартованное состояние

Рис. 103. Механические свойства профилей пере­ менного сечения из стали ЗОХГСА в зависимости от обжатия при прокатке-волочении, после закал­ ки при 880° и отпуска: при 200° сплошная линия; при 500° пунктирная

184 Продольная прокатка листов и профилей переменного сечения

Для проведения исследования были использованы горячека­ таные отожженные профили из стали ЗОХГСА .размером 6,5 X X4,0X62X39,5 мм и прессованные профили из алюминиевого

сплава Д16 размером 10,0X6,0X57X40 мм. Выбор металлов со значительной разницей в механических свойствах служил для оценки принятой методики исследования.

Прокатка-волочение профилей из стали ЗОХГСА произво­

дилась как в холодном, так и горячем состояниях. Прокатка-во­

лочение профилей из сплава Д16 производилась только в холод­ ном состоянии.

Для измерения усилия волочения между двумя каретками волочильного стана устанавливалась соединительная тяга круг­

лого сечения диаметром 30 мм, на которой монтировался индук­

тивный датчик. Чертеж тяги с установленным на ней индуктив­ ным датчиком показан на рис. 104.

Тягу вместе с индуктивным датчиком тарировали на 50-т

разрывной машине. Как было установлено теоретическими расче­ тами, величины средних удельных давлений для отдельных эле­ ментов таврового профиля (полка, ребро) были примерно оди­ наковыми— расхождение составляло 5—7%. Поэтому среднее удельное давление определяли только для одной полки тавро­ вого профиля. Если известна величина среднего удельного дав­ ления металла на валки, то общее давление рассчитывается как

произведение среднего удельного давления на площадь контакта. Индуктивные датчики были установлены на тягах трехвалко­

вой клети (рис. 105).

Рис. 105. Установка измерительных приборов на трехвалковой клети:

I — индуктивная головка; 2 — месдоза

Методика исследования заключалась в следующем: тавровый профиль пропускали через зазор между валками, захватывали

зажимом каретки волочильного стана и производили сближение валков; после поджима включались шлейфы осциллографа и одновременно с этим каретка волочильного стана с зажатым; тавровым профилем присоединялась к цепи стана.

прокатке-волочении тавровых профилей переменного сечения из стали ЗОХГСА и спла.ва Д16. Из рассмотрения кривых видно,

что среднее удельное давление с ростом обжатия незначитель­ но увеличивается.

Усилие волочения для процесса прокатки-волочения тавро­ вых профилей из стали ЗОХГСА в трехвалковой клети при максимальном обжатии 30—35°/о составляет: для холодной про­

188 Продольная прокатка листов и профилей переменного сечения

катки-волочения 20—25 т, для горячей прокатки-волочения 5—6 т; для холодной прокатки-волочения профилей из алюми­ ниевого сплава Д16 10—12 т.

Среднее удельное давление для стали ЗОХГСА ,в холодном состоянии, согласно полученным экспериментальным данным,

не превышает 70—75 кг/мм2.

4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПРОКАТКИ-ВОЛОЧЕНИЯ

ПРОФИЛЕЙ ПЕРЕМЕННОГО СЕЧЕНИЯ

Профили переменного сечения изготовляются из горячека­

таных тавровых профилей постоянного сечения. Разработано два технологических процесса прокатки-волочения: 1) в холод­ ном состоянии с операцией промежуточного отжига и 2) в горя­ чем состоянии с охлаждением участка профиля, выходящего из зоны деформации.

При прокатке в холодном состоянии максимальное обжатие за каждый проход составляет для стали ЗОХГСА 20—25%; в го­ рячем состоянии обжатие за проход может для той же стали доходить до 50% (при охлаждении водой или эмульсией зоны профиля выходящей из валков).

Как уже было выше сказано, величина максимального об­

жатия за проход в процессе волочения ограничивается главным

образом величиной растягивающих напряжений, возникающих в профиле под действием усилия волочения. Эти напряжения не должны превышать предел текучести материала профиля,

так как в противном случае за зоной деформации на нем обра­ зуется шейка (см. рис. 112) и профиль в этом месте обрывается.

Поэтому до сих пор в производственной практике волочильных

цехов не применяется процесс горячего волочения. Однако нами было замечено, что образование шейки при горячей прокатке-

волочении с повышенным обжатием и соответственно этому уве­

прокатке-волочении на стане было установлено простое приспо­ собление, показанное на рис. 113. Это приспособление состоит из трубки, свернутой в кольцо, в которой просверлено большое число отверстий диаметром 1,5—2 мм. Подводимая к трубке вода или эмульсия, проходя через отверстия в трубке, разбрыз­ гивается, интенсивно и равномерно охлаждает профиль, не до­ пуская образования шейки и его обрыва при волочении.

При изготовлении таврового профиля из стали ЗОХГСА с исходным сечением 70X45X7,5X6 мм и конечным 40Х20Х2.5Х

Х2 мм (используя описанный метод горячей прокатки-волочения

с охлаждением1), удалось получить данный профиль за три прохода.

Распределение обжатий по проходам приведено в табл. 20,

из которой видно, что в первом проходе достигнуто уменьшение

1 Процесс горячего волочения с охлаждением предложен и осуществлен чл.-корр. АН СССР А И. Целиковым, канд. техн, наук Э. Р. Шором и кан'д. техн, наук В. Ф. Калугиным.

190 Продольная прокатка листов и профилей переменного сечения

площади поперечного сечения на 50%, а коэффициент вытяж­

ки равен 2.

Величины обжатия значительно превосходят степени обжа­ тия, полученные до сих пор в процессе горячей прокатки тав­

ровых профилей или при волочении в холодном состоянии обыч­ ных круглых прутков.

При. проведении процесса в горячем состоянии с охлажде­

нием тавровый профиль обжимался как по ширине полки и ребра, так и по их толщине.

Подсчет удельного расхода энергии на тонну проката пока­

зал, что при деформировании в холодном состоянии расходуется 5 квт-ч, а при горячей прокатке-волочении—1,75 квт-ч)т про­

филей. Это дает экономию в расходе энергии около 65%.

Исследование механических свойств макро- и микрострукту­

своим свойствам они вполне соответствуют требованиям, предъ­ являемым к стальным профилям.

При холодной прокатке-волочении профилей из дюралюмина

обжатие за проход составляет ~20—25%. После суммарного обжатия в 40—45% профили должны подвергаться промежуточ­ ному отжигу.

Величина перемещения рабочих валков при работе стана, создаваемая механизмом сближения валков, изменяется вслед­ ствие значительных упругих деформаций деталей стана. Поэтому при прокатке неизбежны отклонения фактически полученной клиновидности профиля от расчетной, подсчитанной по скорости электродвигателей. Влияние опережения на изменение геомет­ рических размеров профиля по его длине при прокатке-волоче­ нии не имеет места, так как скорость двигателя механизма сбли­ жения валков синхронизирована со скоростью цепи волочильного стана.

Обжатие стойки и полки профиля по толщине определяют по перемещению горизонтального и наклонных валков трехвалко­ вой клети в процессе деформации.

Деформация элементов профиля (рис. 114) связана с пере­ мещением подушек рабочей клети следующими равенствами:

Д h = hr % %;

Да = 2%,

где h.г —перемещение подушки горизонтального валка при вра щении нажимного винта;

/гн — перемещение подушек наклонных валков в направле­ нии толщины стойки и полки.

В свою очередь перемещения горизонтального и наклонных валков при вращении нажимного винта связаны равенством:

hH = а • р cos 45° hr —■ khr,

Коэффициент а определяют графоаналитическим способом для различных перемещений траверсы. В данной установке для

прокатки-волочения коэффициент а колеблется в зависимости от длины регулировочного рычага в пределах 0,48—0,56.

Коэффициент р определяется по формуле

3 = ,

где tp — шаг резьбы в траверсе; tr—шаг резьбы в гайке станины. В данной конструкции Р = 1.

Подставляя значения h н, получим

Измерение элементов таврового профиля переменного сече­ ния показало, что толщина полки и стойки профиля изменяет­ ся с достаточной точностью (±0,1 мм) по прямолинейному за­ кону. Методом средних отклонений определены следующие уравнения, удовлетворяющие числовым значениям размеров:

йЛ. = hK + tg рпД;

tg рп — тангенс угла наклона клина по толщине полки.

Аналогичные расчеты по геометрическим соотношениям про­ цесса прокатки-волочения могут быть выполнены также и для четырехвалковой клети.

Технологический процесс прокатки-волочения тавровых про­ филей переменного сечения из стали ЗОХГСА складывается из