Колибровка швеллера

 

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ДОНБАССКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 

КАФЕДРА ОМД и М 
 
 
 

НИРС 

на  тему:

Калибровка швеллеров  
 
 
 
 

                                                                                    Выполнил: ст. гр. ОМД-06-1 Глотова Т. В.

Проверил:   Луцкий М. Б. 
 
 
 
 
 

Алчевск, 2010г.  
 

Содержание

1. Профиль и его характеристика…………………………………………………3

 1.2 Сортамент швеллеров…………………………………………………………..4

1.3. Виды  калибров, применяемых при прокатке  швеллеров…………………..4

 1.4. Способы прокатки швеллеров……………………………………………………..7

 2. Схемы прокатки и методы калибровки швеллеров…………………………..12

 2.1 Особенности прокатки швеллеров……………………………………………15

 2.2  Построение промежуточных и чистовых калибров………………………...16

 2.3 Построение контрольных калибров и их назначение……………………….18

 2.4 Форма калибров, предшествующих контрольным калибрам………………20

 2.5 Уклон полок, изгиб стенки, радиусы закруглений………………………….20

 2.6 Уширение……………………………………………………………………...20

 2.7 Размеры исходной заготовки…………………………………………………21

2.8Определение коэффициентов деформации по элементам швеллера……….21

3. Расчет  калибровки швеллеров………………………………………………….24

4. Виды  неправильности профилей швеллера………………………………...….26

5. Меры  общего характера по предотвращению  неправильного профиля…….28

6. Производство  профилей швеллерного типа с  использованием универсальных калибров…………………………………………………………………………….35

7. Усовершенствование  калибровки швеллера № 40 ……………………………38

8. Освоение  швеллеров с параллельными полками……………………………...45

9. Усовершенствование калибровки  швеллеров…………………………………48

10. Освоение  прокатки тонкостенного швеллера  Т22…………………………...54

Заключение………………………………………………………………………….62

Список  используемой литературы………………………………………………...63 
 
 
 

1.  Профиль и его  характеристика

Швеллер является широко распространенным строительным профилем (рис. 1). Важными характеристиками швеллера являются: его  высота h и ширина полки b, толщина стенки d, площадь поперечного сечения F, масса (вес)  1 пог. м, моменты сопротивления W_x и W_y , радиусы инерции р_x и р_y, а также отношение  d/h, определяющее устойчивость профиля. Характеристики  швеллеров    приведены    в    ГОСТ 8240 – 56.

Швеллеры  имеют номера от 5 до 40. С увеличением  номера профиля отношения b/h и d/h уменьшаются. Для профилей малых размеров отношение площади стенки к площади профиля Fc /F = 1/3, для швеллеров, больших размеров Fc /F >1/3.

По действующему в настоящее время  ГОСТ 8240-56 значительно уменьшена (по сравнению с ГОСТ 10017-39) толщина стенки профиля, особенно для швеллеров больших номеров, а также несколько уменьшена средняя толщина полки и увеличена ее ширина. В результате этих изменений масса профиля уменьшилась, а удельное сопротивление возросло.

Швеллеры  имеют меньший уклон и большую  ширину фланцев по сравнению с  балками соответствующих номеров.

Особенностью  прокатки швеллеров является и наличие в калибрах так называемых ложных фланцев.

 

Рис.1. Профиль  швеллеров: а — с уклоном внутренних граней полок; б — с параллельными гранями полок; в — тонкостенного с узкими параллельными полками 
 

1.2. Сортамент швеллеров

Швеллер представляет корытообразный профиль (рис. .1), состоящий из стенки (шейки) и двух полок (фланцев). Высота швеллера, выраженная в сантиметрах, является основной характеристикой профиля и определяет его номер.

     По  ГОСТ 8240—72 изготовляют швеллеры общего назначения с уклоном внутренних граней полок до 10 % и с параллельными  гранями полок. Уклон наружных граней полок не должен превышать 1,5 %. Притупление наружных

прямых  углов профиля должно быть не более 0,3 d для швеллеров № 5—20 и не более 3 мм для швеллеров выше № 20. Сортаментный ряд включает 44 профилеразмера швеллера от № 5 до № 40 с отношением Н/В = 1,56-3,47. Номер швеллера с параллельными гранями полок указывается с буквой П (например, № 10П).

     По  ТУ 14-2-204—76 прокатывают швеллеры тонкостенные с узкими параллельными полками. Предусмотрен выпуск профилеразмеров таких швеллеров от № 12 до № 30 с отношением Н/B=4,0-4,6.

     Указанные ГОСТы и ТУ устанавливают предельные отклонения по высоте швеллеров, ширине и толщине полок, а также массе погонного метра профиля.

Ряд швеллерных профилей специального назначения выпускают по ГОСТ 5267.1—78, ГОСТ 19425—74 и техническим условиям. Швеллеры изготовляют в основном из углеродистой стали обыкновенного качества и низколегированной стали.

1.3. Виды калибров, применяемых при прокатке швеллеров

По форме  швеллер напоминает балку без  двух фланцев с одной стороны стенки. Поэтому течение металла при прокатке швеллеров подчиняется в основном тем же закономерностям, что и при прокатке двутавровых балок. Однако отсутствие фланцев с одной стороны стенки и необходимость получения острых наружных углов профиля, а также большая высота фланцев

Рис.2. Виды калибров, применяемых при прокатке швеллеров:

а — швеллерный с прямой полкой и шейкой (1 — закрытый ручей; 2 — открытый ручей; 3 — шейка); б — контрольный закрытый; в — контрольный полузакрытый; г — швеллерный с прямой полкой и изогнутой шейкой; д — развернутый швеллерный; е — универсальный чистовой

по сравнению  с балкой соответствующего номера обусловливают ряд существенных особенностей прокатки швеллеров.

     Для получения острых наружных углов  швеллера и предотвращения охлаждения металла в этих углах при прокатке в черновых и предчистовых калибрах предусматривают ложные фланцы 1, которые располагают над действительными фланцами 2. В процессе прокатки металл из ложных фланцев перетекает в стенку и действительные фланцы, что способствует выполнению углов по наружной кромке стенки и получению тонких и широких действительных фланцев.

В первых черновых проходах ложные фланцы обычно имеют вид трапеции, а в предчистовых — вид треугольника. В чистовом калибре ложные фланцы отсутствуют или имеют незначительные размеры. Наличие ложных фланцев приводит к увеличению неравномерности деформации металла при прокатке в швеллерных калибрах.

     Поскольку высота ложных фланцев по ходу прокатки должна уменьшаться, то их всегда деформируют в закрытых фланцевых ручьях. Действительные же фланцы для интенсивного обжатия по толщине и наращивания по высоте всегда прокатывают в открытых фланцевых ручьях. Таким образом, в отличие от балок при прокатке швеллеров чередование обработки закрытых и открытых фланцев не требуется. Поэтому все швеллерные калибры выполняют с постоянным положением раздела (обычно снизу калибра).

При деформации в открытых фланцевых ручьях высота действительных фланцев не контролируется и вследствие изменения условий прокатки (колебание температуры металла, износ калибров и т. п.) может несколько изменяться. Поэтому применяют специальные контрольные калибры, в которых полки профиля обжимают по высоте. По конструкции эти калибры могут быть двух типов: закрытого и полузакрытого. Преимуществом закрытого контрольного калибра (рис.2, б) является возможность получения более точных размеров фланцев. Однако такой калибр имеет целый ряд существенных недостатков: вход полосы в него затруднен, так как поступающий из предыдущего швеллерного калибра профиль имеет противоположный уклон фланцев; возможно заклинивание фланцев в ручье, поломка выводных проводок и оков валков полосой; глубокий врез ручьев в валки ослабляет их прочность; в разъеме калибра возможно образование заусенцев, приводящих к получению закатов на готовом профиле; восстановление размеров калибра при переточках валков требует значительного уменьшения их диаметра из-за малых выпусков калибра (2—3 %), что сокращает срок службы валков. В силу указанных недостатков закрытые контрольные калибры получили весьма ограниченное применение. Более распространенными являются полузакрытые контрольные калибры (рис. 2, в). Эти калибры имеют такое же направление уклона наружных граней ручьев, что и в предшествующих швеллерных калибрах, что создает благоприятные условия входа раската в контрольный калибр и позволяет увеличить уклон наружных граней ручьев у смежных с ним швеллерных калибров, а следовательно, повысить интенсивность бокового обжатия фланцев.

     Характер  деформации в полузакрытых контрольных  калибрах практически такой же, как  и в открытых фланцевых ручьях, поскольку большая по высоте часть  фланцев прокатывается между верхним и нижним валками. Благодаря этому возможно обжатие фланцев по толщине (только в открытой части калибра), уменьшается износ валков. Небольшая глубина вреза закрытого ручья (5—20 мм) и значительный выпуск (10—15 •%) позволяют улучшить условия переточки и увеличить срок службы валков, а также повысить их прочность.

     Отмеченная  выше общность профиля швеллера и  двутавровой балки обусловила появление балочного способа прокатки швеллеров, который является наиболее старым. По этому способу для прокатки балок и швеллеров одинакового номера используют общие разрезные и черновые калибры (3—4 калибра). После получения в этих калибрах чернового двутаврового профиля прокатку ведут в швеллерных калибрах с прямыми полками и шейкой (рис. 2,а) с выпуском 2—3 % без чередования обработки фланцев. При этом высокие ложные фланцы подвергаются интенсивному обжатию, а для контроля высоты действительных фланцев используется один закрытый контрольный калибр. Преимуществом указанного способа прокатки швеллеров является сокращение парка валков и числа перевалок при переходе с прокатки балок на прокатку швеллеров и наоборот. Однако этот способ имеет ряд существенных недостатков: вследствие обжатия излишне высоких ложных фланцев получается большая неравномерность деформации металла, увеличивается расход электроэнергии и износ валков; из-за малых выпусков калибров увеличивается глубина переточки валков, ухудшаются условия восстановления размеров калибров по ширине и сокращается срок службы валков. Поэтому балочный способ прокатки швеллеров в настоящее время почти не применяют.

1.4. Способы прокатки швеллеров

Современные способы прокатки швеллеров показаны схематично на рис.3. Развитие способов прокатки швеллеров шло по пути увеличения выпусков как в черновых, так и в чистовых калибрах. Это позволило получать повышенные боковые обжатия фланцев и легко восстанавливать размеры калибров при переточке валков с небольшим съемом металла по диаметру, т.е. увеличивать срок службы валков. Кроме того, с увеличением выпуска полок снижается расход энергии и износ валков при прокатке, а также повышается прочность валков благодаря меньшей глубине вреза ручьев в валки.

     При прокатке по корытному способу (рис.3,а) применяют прямополочные швеллерные калибры с прямой шейкой и увеличенным выпуском до 10—15 %. В разрезном калибре глубину разрезного клина со стороны ложных фланцев делают меньше, чем со стороны действительных фланцев. Высоту полок контролируют обычно в двух полузакрытых контрольных калибрах: черновом (калибр 3)и предчистовом. У всех калибров, вплоть до предчистового, применяют выпуски 10—15 %, а в чистовом — 1,5—2,0%. При прокатке по этому способу угол между стенкой и наружной гранью фланца в черновых и предчистовых калибрах составляет более 90° и уменьшается только в чистовом проходе за счет сгибания отогнутых полок. При этом возникают трудности при входе раската в чистовой калибр, поскольку ширина его по отогнутым фланцам получается больше соответствующей ширины чистового калибра. Для устранения этого недостатка в предчистовых швеллерном и контрольном калибрах выпуск иногда уменьшают до 5—8 %. Таким образом, условия входа полосы в чистовой калибр с малым выпуском ограничивают дальнейшее увеличение выпусков черновых калибров. Другим недостатком корытного способа прокатки швеллеров является то, что малый выпуск чистового калибра сокращает срок службы чистовых валков и делает практически невозможной прокатку швеллеров с параллельными гранями полок.