Колибровка швеллера

  Указанные недостатки устраняются благодаря  применению калибров с прямыми полками и изогнутой стенкой (рис. 2, г). В таких калибрах выпуск увеличивают до 20—40 %, а угол между средней линией стенки и наружной гранью фланцев сохраняют равным 90°. Способ прокатки швеллеров с увеличенным уклоном полок и изогнутой стенкой (рис.3, б) является в настоящее

время наиболее распространенным как на линейных, так и на непрерывных станах, потому что этот способ позволяет получать швеллеры как с уклоном внутренние граней, так и с параллельными гранями полок. При этом в черновых калибрах применяют выпуск до 40 %, а в предчистовом и чистовом калибрах— 10—15 %. Для получения окончательной формы швеллера прокатанный чистовой профиль с изогнутой стенкой правят на роликоправильной машине или на специальном доправочном устройстве. Готовый швеллер получают непосредственно на стане, применяя горячую гибку чистового профиля в универсальном швеллерном калибре (рис.2, в). При этом все чистовые размеры швеллера получают в предыдущем калибре с изогнутой стенкой и выпуском 25— 30 %.  

время наиболее распространенным как на линейных, так и на непрерывных станах, потому что этот способ позволяет получать швеллеры как с уклоном внутренние граней, так и с параллельными гранями полок. При этом в черновых калибрах применяют выпуск до 40 %, а в предчистовом и чистовом калибрах— 10—15 %. Для получения окончательной формы швеллера прокатанный чистовой профиль с изогнутой стенкой правят на роли-коправильной машине или на специальном доправочном устройстве. Готовый швеллер получают непосредственно' на стане, применяя горячую гибку чистового профиля в универсальном швеллерном калибре (рис. 4.25, в). При. этом все чистовые размеры швеллера получают в предыдущем калибре с изогнутой стенкой и выпуском 25— 30 %.

     Известен  также способ прокатки швеллеров с использованием универсальной клети для деформации профиля в чистовом проходе при такой же схеме калибровки, какая показана на рис. 4.25, в. Однако при этом трудно обеспечить стабильное выполнение наружных углов швеллера,, так как в универсальном швеллерном калибре указанные углы не обрабатываются и находятся в разделе калибра (см. рис. 4.24, е), что требует специальной подготовки профиля в предыдущих калибрах. В зарубежной практике на современных полунепрерывных станах универсальные клети применяют перед прокаткой b предчистовом контрольном и чистовом швеллерном калибрах.

     Развернутая калибровка швеллеров (рис. 4.25, г) включает ряд кривополочных черновых калибров, а также предчистовой контрольной и чистовой калибры с прямыми полками (число прямополочных калибров в зависимости от номера швеллера может составлять от 2-х до 4-х). Этот способ прокатки швеллеров является дальнейшим развитием способа прокатки в калибрах с увеличенным выпуском и может быть применен как на линейных, так и на непрерывных станах.

     У развернутых калибров выпуск прямолинейной  части фланца (см. рис. 4.24, д) составляет 55—100 %, а остальная часть полки выполняется радиусом R. Стенку калибра при прокатке швеллеров малых и средних размеров также выполняют криволинейной, а при про-

Рис. 3. Способы прокатки швеллеров:

а — с увеличенным уклоном полок и прямой стенкой (корытный способ); б —с увеличенным уклоном полок и изогнутой стенкой; в —с применением универсального чистового калибра; г —с развернутыми полками и изргнутой стенкой; д — сгибанием прямых полов (1—7 — номера калибров) 

     Известен также способ прокатки швеллеров с использованием универсальной клети для деформации профиля в чистовом проходе при такой же схеме калибровки, какая показана на рис.3, в. Однако при этом трудно обеспечить стабильное выполнение наружных углов швеллера,, так как в универсальном швеллерном калибре указанные углы не обрабатываются и находятся в разделе калибра (см. рис.2, е), что требует специальной подготовки профиля в предыдущих калибрах. В зарубежной практике на современных полунепрерывных станах универсальные клети применяют перед прокаткой в предчистовом контрольном и чистовом швеллерном калибрах.

     Развернутая калибровка швеллеров включает ряд  кривополочных черновых калибров, а  также предчистовой контрольной и чистовой калибры с прямыми полками (число прямополочных калибров в зависимости от номера швеллера может составлять от 2-х до 4-х). Этот способ прокатки швеллеров является дальнейшим развитием способа прокатки в калибрах с увеличенным выпуском и может быть применен как на линейных, так и на непрерывных станах.

     У развернутых калибров выпуск прямолинейной  части фланца (см. рис.2, д) составляет 55—100 %, а остальная часть полки выполняется радиусом R. Стенку калибра при прокатке швеллеров малых и средних размеров также выполняют криволинейной, а при прокатке крупных швеллеров средний участок ее делают прямолинейным. Первые по ходу прокатки развернутые калибры по форме близки к полосовым, в последующих калибрах производится постепенное сгибание криволинейных фланцев. Прямополочные предчистовые калибры имеют выпуск 20—40 %, а чистовой калибр 1—3 %. Черновые развернутые калибры обычно выполняют закрытыми с чередованием раздела сверху и снизу, благодаря чему не требуется специального чернового контрольного калибра. Поэтому обычно применяют только один предчистовой контрольный калибр, а в некоторых случаях (например, по методу Д. И. Старченко) контроль высоты фланцев вообще не производят.

     Развернутая калибровка валков имеет целый ряд  преимуществ: благодаря прямому  обжатию фланцев в развернутых  калибрах увеличивается интенсивность деформации и сокращается число проходов; повышается температура конца прокатки и выравнивается температура по сечению раската; уменьшается износ валков вследствие небольшой разницы рабочих диаметров в калибре; снижается неравномерность деформации металла; сокращается, расход энергии на прокатку; обеспечивается полная восстанавливаемость калибров при переточке валков и т. п. К недостаткам этого способа следует отнести увеличение ширины калибров при развороте полок (вследствие чего на бочке валков можно разместить меньшее число калибров), а также тяжелые условия входа полосы с развернутыми фланцами в прямополочный калибр, что вызывает необходимость применения сложных вводных проводок для задачи и удерживания полосы в прямополочном калибре. Такие проводки наряду с направлением полосы в калибр должны подгибать фланцы, вследствие чего быстро изнашиваются и расстраиваются. Условия самоцентрирования и устойчивости полосы в развернутых калибрах хуже, чем в прямополочных. Указанные недостатки несколько ограничивают применение способа прокатки швеллеров с развернутыми полками и изогнутой стенкой.

     При прокатке швеллеров по способу сгибания (рис. 18.3, д) в черновых проходах применяют калибры полосового типа, в которых дают интенсивное обжатие заготовки с образованием специальных выступов в местах формирования наружных углов швеллера. В последующих проходах осуществляют постепенное сгибание полок при небольших обжатиях. Известны различные варианты реализации способа сгибания. Черновые полосовые калибры могут быть открытыми или закрытыми, возможно также применение валков с гладкой бочкой. Сгибание профиля можно проводить при прямой и изогнутой стенке. Известны также случаи применения полосовых калибров во всех проходах, кроме предчистового и чистового, где осуществляют сгибание полок.

     При прокатке по способу сгибания наиболее ярко выражены указанные выше преимущества развернутой калибровки. Здесь достигается  наибольшая равномерность деформации по ширине профиля, обеспечивается минимально возможный врез калибров в валки и наименьшая разница рабочих диаметров в калибре, что позволяет уменьшить износ валков, сократить расход энергии при прокатке. Вместе с тем усиливаются и недостатки развернутой калибровки: возрастает ширина калибров и соответственно увеличивается усилие прокатки, резко ухудшаются условия входа полосового профиля в калибр при сгибании полок, а также условия центрирования профиля в калибре. При этом иногда элементы задаваемой полосы не совпадают с соответствующими элементами калибра, что приводит к искажению готового профиля и браку. Указанное обстоятельство требует специальной конструкции и тщательной настройки вводной проводковой арматуры. В силу отмеченных недостатков способ сгибания не получил широкого применения на отечественных прокатных станах. Иногда этот способ применяют для прокатки швеллеров малых размеров на средне и мелкосортных станах.

     При прокатке по описанным выше способам применяют заготовку прямоугольного или фасонного сечения в зависимости  от типа прокатного стана и номера прокатываемого швеллера. 

2. Схемы прокатки  и методы калибровки  швеллеров

Схема прокатки швеллера определяется типом стана и рассчитанной применительно к стану калибровкой. При калибровке швеллера применяют несколько методов, например балочный, с большим выпуском полок, со сгибанием полок.

При балочном методе черновые фасонные калибры являются общими для прокатки  балок и  швеллеров. В результате этого при прокатке швеллеров получаются очень большие обжатия по ложным фланцам, что приводит к значительному перемещению металла из ложных фланцев в полку и стенку, а также к получению профиля с неустойчивыми размерами. В настоящее время такой метод калибровки и прокатки швеллеров почти не применяют. Экономия валков за счет совмещения калибров не оправдывается, так как при этом увеличивается расход энергии при прокатке и ухудшаются качественные показатели.

Схема калибровки и прокатки швеллера по балочному методу сохранилась лишь на тех станах, где это обусловлено особенностями конструкции основного оборудования и сортамента стана.

Использование общих калибров допустимо и рационально  только в одной группе профилеразмеров, если чистовые профили незначительно  отличаются по размерам. Так, при прокатке нормальных и облегченных профилей несколько черновых калибров могут быть общими.

В настоящее  время на отечественных заводах  основным методом калибровки признан метод с применением больших выпусков полок. Выпуск полок принимают в пределах 15-20%, что допускает значительные боковые обжатия металла при прокатке и позволяет легко восстанавливать калибр при переточке валков с относительно малым съемом металла.

Выпуск  полок обеспечивается благодаря  углу между полкой и стенкой более 90°, а также прогибом стенки так, чтобы между полкой и стенкой в месте их соединения постоянно сохранялся прямой угол. Уклон полок может быть достигнут и обоими способами одновременно. На рис. 4 показана калибровка швеллера №8 поэтому методу. В последующих расчетах будет рассматриваться метод калибровки швеллера с применением большого выпуска полок.

В последнее  время применяют систему калибровки швеллера, основанную на последовательном сгибании раската по ходу прокатки (рис. 5). Этот метод калибровки имеет большие преимущества: уменьшается глубина вреза калибров в валки, увеличивается стойкость калибров и допускается большое обжатие (более высокие коэффициенты деформации). 

Рис.4  Калибровка швеллера № 8 с применением больших выпусков полок:

ІV – XI - номера клетей

Рис. 5 Способы калибровок швеллеров (а и б) по методу последовательного сгибании 

2.1 Особенности прокатки  швеллеров

Профиль швеллера можно рассматривать как  часть двутавровой балки, если у  последней отделить верхние фланцы. В связи с этим и был предложен  в свое время балочный метод калибровки швеллеров. Однако условия деформации металла в швеллерном калибре имеют специфические особенности.

Для того чтобы предохранить металл в углах  профиля от охлаждения и обеспечить лучшее выполнение этих углов, во всех промежуточных калибрах предусматривают ложные фланцы, которые по ходу прокатки постепенно обжимают. Если в калибрах двутавровой балки созданы условия последовательной и поочередной обработки открытых и закрытых фланцев, то в швеллерных калибрах такая очередность не соблюдается, так как по условиям получения профиля ложные фланцы имеют совсем иное назначение.

Особенностью  прокатки и калибровки швеллеров  является значительная деформация всех элементов профиля при постоянном разделе калибра только по одним фланцам. Обычно раздел калибра предусматривают по нижним (действительным) фланцам. Следовательно, принятое построение калибров и обусловливает общность условий деформации металла в них по всем элементам.

2.2 Построение промежуточных и чистовых калибров

Швеллерные  калибры характеризуются наличием ложных и действительных фланцев. Ложные фланцы рассчитывают по-разному. Оказалось весьма затруднительным привести обобщенные зависимости размеров ложных фланцев от какой-либо вполне определенной характеристики профиля. Известна лишь одна общая закономерность при расчетах - это применение повышенных коэффициентов деформации по ложному фланцу по сравнению с действительным.

Рекомендуется размеры ложного фланца принимать  по следующим уравнениям:

h_л.ф=(0,03 ÷0,05)h(n - 1);

b_л.ф = (1÷1,3)b;    a_л.ф  = (0,6÷0,65) b_л.ф,

где

h_л.ф и h - высота ложного и действительного фланцев; b_л.ф и b - толщина ложного и действительного фланцев у основания; a_л.ф - толщина ложных фланцев на конце; n - номер калибра против хода прокатки. Ложные фланцы в чистовом калибре имеют двойное назначение. Во-первых, они служат для предупреждения утяжки внешних углов стенки готового профиля после охлаждения (особенно швеллеров больших размеров). Во-вторых, ложные фланцы улучшают условия правки профиля в холодном состоянии на правильной машине.