Колибровка швеллера

Новая рельефная форма калибра обеспечивает      устойчивое   удержание полосы в калибре. При длине бочки 1800 мм появляется возможность осевого смещения валков и следовательно правильной настройки калибра. Это позволило прокатывать профиль без разнотолщинности фланцев, получавшемся ранее вследствие смещения валков от осевых усилий при перекосе шпинделей. Большой изгиб шейки калибров 3', 4' и 5' обеспечил надежную фиксацию проводки на шейке калибра и исключил подрезание полосы при смещении проводки в сторону. Для обеспечения правильной задачи фланцев полосы в коробку устанавливается нижний вкладыш, по форме соответствующий нижней пазухе профиля; при этом для лучшей фиксации полосы зазор между ним и крышкой коробки уменьшили с 60 до 25 мм. К особенностям выводной арматуры линии   800  следует  отнести   коленчатую форму  перовых   проводок   полузакрытых фланцев калибров  1' и 5' обеспечивающую свободную регулировку выводных линеек.

Рис.17 Контуры калибра 2' до усовершенствования(пунктированные линии) и после (сплошные линии) 

В настоящее время подготавливают к расточке комплект чугунных валков. Это существенно повысит стойкость и восстановимость калибров клетей II, увеличится также стойкость чистового  калибра. 
 

Рис.18. Валки чистовой клети 850

Линия 850

Существовавшую    ранее   линию    750 заменили  чистовой  850  (рис. 18).   Увеличение диаметров  валков   значительно сократило количество поломок нижних валков чистовой клети. Для правильного  вывода  полосы  из   чистового калибра  установлена  выводная  коробка,  имеющая верхнюю   проводку,   которая   легко   удерживается   корытной формой   верхнего     ручья,   и  сложную нижнюю   проводку,   опирающуюся   на шейку  ручья  и  удерживаемую от бокового   смещения  фланцевыми   выступами,   играющими   также   роль   перовых  проводок. Обе проводки  используются  для   правильного   направления полосы, а также для регулировки выпуклости  шейки  профиля;  допускается  переточка  валков  с общим съемом до   100 мм. 
 
 
 

Схема прокатки фасонной заготовки  для швеллера №40

на  стане 900 из блюма 320х330

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

8. Освоение швеллеров с параллельными полками

На заводе им. Петровского разработана и освоена калибровка швеллера № 22 с параллельными полками. Прокатка швеллера  № 22 с уклоном   внутренних

граней  полок на рельсо-балочном стане 800 линейного типа не вызывает трудностей в отношении получения необходимых размеров профиля (рис.19).

Для увеличения стойкости швеллерных калибров в валках чистовой клети при разработке калибровки швеллера № 22 с параллельными полками приняли постепенное снижение уклонов внутренних граней фланцев с доведением до параллельности внутренней и наружной граней фланца (Рис.19)

Калибровка  швеллера №22 с параллельными полками, также как и с уклоном внутренних граней, предусматривает прокатку в семи калибрах. Первые три калибра располагаются в валках черновой клети, остальные - в валках чистовой клети;   калибр   VI   контрольный.

Калибры I и II при прокатке швеллера с параллельными полками были использованы из калибровки швеллера с уклоном внутренних граней полок. Калибр III изменили по размерам действительных фланцев.

Толщина стенок и  коэффициент обжатия в калибрах IV, V, VI и VII остались такими же, как и при калибровке швеллера № 22 с уклоном внутренних граней полок. Были сохранены также размеры и конфигурация ложных фланцев по всем калибрам, конфигурация изгиба стенки и ширина калибров по нейтральной линии стенки.

Коэффициент бокового обжатия действительных фланцев при калибровке швеллера №22 с параллельными полками у основания калибров IV, V и VII больше, чем по концам, а при калибровке швеллера с уклоном внутренних гранен полок - наоборот.

 

Коэффициенты  вытяжки по стенкам и ложным фланцам  в калибрах IV-VII швеллера № 22 с параллельными полками и с уклоном внутренних граней полок одинаковы.

Коэффициенты вытяжек действительных фланцев при прокатке швеллера №22 с параллельными полками постепенно снижаются от IV к VII калибру;  

Рис.19. Калибровка швеллера №22

а –  с уклоном внутренних граней полок; б – с параллельными полками(I –VII – номера калибров) 
 
 

при калибровке швеллера с уклоном внутренних граней полок вытяжка в калибре V больше, чем в калибрах IV, VI и VII. Суммарные коэффициенты вытяжек по ложным и действительным фланцам, а также общие коэффициенты вытяжек по калибрам при прокатке швеллера с параллельными полками постепенно снижаются от IV к VII калибру. Это способствует хорошему выполнению всех элементов профиля, обеспечивает постоянство ширины полок и веса 1 пог. м. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

9. Усовершенствование калибровки  швеллеров

На практике наиболее распространенными являются способы прокатки швеллеров в калибрах с увеличенным выпуском и в развернутых. Стабильность ширины полок профиля обеспечивается высотной деформацией фланцев в специальных контрольных калибрах. При прокатке в калибрах с увеличенным выпуском применяют два, а иногда три контрольных калибра, при прокатке в развернутых калибрах - один.

Независимо  от способа прокатки контрольным является, как правило, предчистовой калибр, а при прокатке в калибрах с увеличенным выпуском еще и один из черновых калибров.

В последние  годы наибольшее распространение получили контрольные калибры полуоткрытого типа; закрытые калибры рекомендуется применять, когда высота фланцев недостаточна для образования полуоткрытого контрольного калибра.

На крупносортном  стане НТМК применяется традиционная для комбината схема прокатки швеллеров, предусматривающая два фасонных калибра на обжимной клети 850 и семь на чистовой линии 650, в том числе по три калибра на черновой и предчистовой трехвалковых клетях и один на двухвалковой чистовой. Ширина полок готового профиля контролируется в последних калибрах черновой и предчистовой клетей. В чистовой клети расположено два одинаковых дублированных калибра. Закрытые калибры обжимной клети имеют выпуск 20%, а калибры черновой, предчистовой и чистовой клетей соответственно 25; 25 и 4 - 5%. Многолетний опыт прокатки швеллеров и исследования выполнения профиля по длине раскатов, заполнения калибров и износа валков показали, что увеличение выпуска промежуточных калибров, в том числе и развертывание их, обеспечивают значительную экономию валков, но снижают устойчивость прокатки. Увеличение выпуска чистовых калибров также нежелательно, так как при этом на концах штанг длиной, равной половине шага роликоправильной машины, сохраняется разворот полок, превышающий уклон, допускаемый ГОСТ 8240-72.

На обжимной клети используются кованые валки из стали 50, на черновой - из стали 60ХН, на предчистовой – чугунные СПХН – 45.   На чистовой клети

применяют чугунные валки с литыми калибрами. Между ними предусмотрен специальный широкий бурт, предназначенный для врезки в нем после полного использования валков в качестве швеллерных, калибров для круглых профилей.

Прокатка  швеллеров по принятой калибровке ведется достаточно устойчиво, однако    из-за    неизбежного в практических условиях осевого смещения валков  предчистовой  клети возникает переполнение предчистового   контрольного калибра в виде местного утолщения фланцев в разъеме между валками. При обжатии  такого  утолщения  (наплыва) в чистовом калибре быстро появляется местная  выработка,  которая отпечатывается на раскате в виде морщинообразной риски на наружной грани полок. Глубина риски   незначительна, но она ухудшает товарный вид профиля, и в ряде случаев приводят к снижению его сортности.  Этот дефект был причиной   преждевременных переходов и перевалок на новые чистовые калибры, что в свою очередь ограничивало допускаемую выработку предчистовых калибров, так как сочетание выработанного предчистового калибра и нового чистового увеличивало коэффициент боковой деформации фланцев с  1,07 до 1,12.

По условиям прочности валков и мощности привода на стане нет возможности увеличить коэффициент деформации шейки; иногда это приводило к образованию «волны» по фланцем. Для избежания дефекта приходилось одновременно с заменой чистовых калибров делать перевалки предчистовой клети, где по условиям прочности буртов размещается только один предчистовой калибр.

Для устранения дефектов и сокращения простоев на перевалках контроль ширины полок с шестого калибра перенесли на пятый. Это полностью исключило появление рисок и морщин на наружной стороне полок готового профиля. Кроме того, с устранением переполнения предчистовых калибров уменьшилась нагрузка на бурты калибров чистовой клети, что позволило при прокатке швеллеров № 16 и 16а разместить дополнительный третий чистовой калибр. При этом для повышения прочности буртов увеличили длину бочки верхнего валка на 60 мм. Отдаление контроля ширины полок от чистового калибра увеличило диапазон колебаний ширины полок на отдельных раскатах, так как ширина их меняется вследствие деформации толщины фланцев не в одном седьмом калибре, как было раньше, а в двух калибрах - шестом и седьмом. Во избежание выпадов по ширине полок за пределы допускаемых отклонений требуется с большей точностью рассчитывать изменение ширины полок в калибрах, следующих за контрольным. Для таких расчетов ширину полок в контрольном калибре (В_к) рекомендуется определять по формуле, учитывающей основные факторы, влияющие на приращение фланцев (боковое обжатие фланцев, вертикальное обжатие ложных фланцев и обжатие шейки).

В_к=( В_н + К₁∆)J - (К₂ ∆t + К₃∆h_л.ф + К₄∆d ),

где В_н - номинальная ширина полок готового профиля, мм;

К₁ - коэффициент использования плюсового допускаемого отклонения, равный 0,6-0,8 (чем меньше номер швеллера, тем больше значение K₁);

∆ - плюсовое отклонение по ширине полок, допускаемое стандартом, мм;

 J - коэффициент линейного расширения; принимается в пределах 1,012-1,014 в зависимости от температуры конца прокатки;

К₂ - коэффициент приращения действительных фланцев, равный 0,42-0,6; значение К₂ тем больше, чем больше относительная деформация кромок фланцев по сравнению с деформацией их основания;

 К₃ - коэффициент, учитывающий перемещение металла из ложных фланцев в действительные, равный 0,45-0,74; с увеличением отношения смещенных площадей ложных и действительных фланцев значение коэффициента К₃ увеличивается;

 ∆h_л.ф  - суммарное вертикальное обжатие ложных фланцев в предчистовом и чистовом калибрах, мм;

 К₄ - коэффициент, учитывающий перемещение металла из шейки в действительные фланцы, равный 0,3-0,5; значение К₄ увеличивается с повышением соотношения коэффициентов вытяжки действительных фланцев и шейки; ∆d - суммарное обжатие шейки в предчистовом и чистовом калибрах, мм. Используя    приведенную   формулу, определяли ширину полок новых контрольных калибров при прокатке швеллеров № 20, 16, и 16^а. Несмотря на удаление контрольного калибра от чистового, получили устойчивую ширину полок по длине раската и на отдельных раскатах. При массовом производстве указанных профилей (более 100 тыс. т в год) практически не было выпадов по ширине полок за пределы отклонений, допускаемых     ГОСТ 8240-72.

В качестве примера приведена корректировка калибровки швеллера № 20 в связи с переходом на пятый контрольный калибр (рис.207).

Рис.20. Калибры предчистовой и чистовой клетей с контролем ширины  полок в предчистовом (слева) и в пятом калибре(справа)

Повышению стабильности элементов поперечного  сечения профиля швеллера № 20 способствовало также введение дополнительного  швеллерного калибра в валках обжимной клети 850.

Ранее в выходном калибре III обжимной клети делали два прохода. Для улучшения условий деформации в калибре III ввели дополнительный промежуточный калибр III_пр, более близкий по форме к калибру II, предусмотрев по одному проходу в калибрах Ш_пр и Ш (рис.21).