Как самому прокатать из круга квадрат. Конструирование калибров. Определение вытяжек для пар вытяжных калибров

1. Профиль отверстия, образов, смежными ручьями прокатных валков в рабочем положении и зазорами между ними, служит для придания задан, формы и размеров сечению раската. Обычно к. образуется двумя, реже - тремя и четырьмя валками. По форме к. могут быть простые - прямоуг., круглые, квадрат., ром-бич., овальные, полосовые, шестиуг., стрельчатые и фасонные - уголковые, двутавр., швеллер, и др. По конструкции, т.е. положению линии разъема, к. подразделяют на откр. и закр., по расположению на валках - откр., закр., полузакр. и диагональные. По назнач. - обжимные, вытяжные, черновые, предчистовые и чистовые к. Осн. эл-ты к. - зазор м-ду валками, выпуск к., разъем, бурты, закруглеиия, нейтр. линия. Типы к. приведены на рис. 2. Сменный технологич. инструмент, закрепл. на рабочем валке. 3. Бесшкаль-ный измерит, инструмент для контроля размеров, формы и взаимного расположения частей изделия сравнением размера изделия с к. по вхождению или степени прилегания их поверхностей:
балочный калибр - к. (1.) для прокатки черновых и чистовых двутавровых профилей. Используют б. к. прямые закр., откр., наклон, и универс. Обычно применяются двухвалковые, реже - универс. че-тырехвалковые б. к. Наиб, распростр. прямые закр. б. к. Откр. б. к. применяют в кач-ве разрезных и черновых при прокатке крупных двутавров. В наклон, б. к. катают двутавровые профили с уменьш. уклонами внутр. граней полок и большой высотой фланцев. В универс. б. к. прокатывают широкополочные двутавры крупных размеров и двутавры с па-ралл. полками. При прокатке облегченных двутавровых балок используют горизонт, рас-полож. диагон. б. к.;
вытяжной калибр - к. (1.) простой формы для уменьшения сечения и вытяжки (1.) раската при заданном чередовании двух или одного однотипного калибра. В ряде случаев в. к. придают раскату размеры, при к-рых начинается формирование заданного профиля. При прокатке простых профилей обычно являются черновыми калибрами. В кач-ве в. к. применяют прямоуг., квадрат., ромбич., овальные, шестигр. и др. калибры. В завис-ти от условий прокатки и треб, сечения раската в. к. располагаются в определ. послед-ти, назыв. системой вытяжных калибров;
диагональный калибр - закр. к. (1.) с диагон. (разным по высоте) распо-лож. разъемов. Д. к. обычно врезаются в валки с наклоном и используются при косой калибровке двутавр, профилей и рельсов. Горизонт, д. к. применяют при прокатке двутавр, профилей на непрерывных станах и зетовых профилей. Д. к. облегчает выход раската из валков, но создает нежелат. боковые усилия;
закрытый калибр - к. (1.), у которого линия разъема валков находится вне пределов его контура. 3. к. обычно применяют для прокатки фасонных профилей; у него, как правило, одна верток, ось симметрии;
Ребровой овальный калибр
ромбический калибр - к. (1.) ромбич. конфиг., врезанный в валки по малой диагонали. Расчет, размеры: С, = 5K/2sinp/2, В - В - Sa , высота с учетом закруглений

Ромбический калибр
Я, = Я, -2К(1 + l/ek2) -1), а = Я/Я, = = tgp/2, / = (0,15-нО,20)Я1, л, = (0,10+0,15)Я„ Р= 2(Я,2 + Я,2)"2, в, = 1,2*2,5 (рис.). Р. к. используется в системе калибровок ромб-ромб и ромб-квадрат. Угол при вершине калибра р изменяется от 90 до 130°, с увелич. угла повыш. вытяжка в калибре, составл., в среднем, 1,2-1,3. Рекоменд. степень заполнения р. к. 0,8-0,9;
Стрельчатый квадратный калибр
стрельчатый квадратный калибр - к. (1.) с контуром квадрата с вогнутыми сторонами, врез, в валки по диагонали. Расчет, размеры: Вк = Я, = 1,41 С,; R = = (С,2 + 4Д2)/8Д; г = (0,15+0,20)С,; В = 5К-- (2/3)5. Площадь F = С,(С, + (8/3)Д), где Д - величина односторон. выпуклости, С, - сторона вписан, квадрата (рис.). Макс, размер стороны с. к. к. С^ = = С, + 2Д. С. к. к. применяют, когда необх. передать большое кол-во металла к чистовым проходам. При этом сохраняется вые. темп-ра раската, т. к. нет острых углов. С. к. к. - вытяжной в системе калибров овал-стрельчатый квадрат и иногда пред-чистовой для кругов;
черновой калибр - к. (1.), приближ. сечение заготовки или раската к конфигурации готового профиля. Ч. к. фасонных профилей по ходу прокатки приближаются по форме к чистовому к. Форма ч. к. при прокатке простых профилей определяется вытяжной системой к.;
чистовой калибр i- к. (1.) для придания раскату конечного профиля, т.е. для изготовл. проката с конеч. размерами попереч. сечения. При конструир. ч. к. учитывают тепловое расшир. металла, неравномерность рас-пред. темп-ры в раскате, износ калибров, доп-равку профиля и др. факторы;
шестигранный калибр - к. (1.) шестигран. контура, врез, в валки по большой диагонали. Разъем ш. к. расположен на его сторонах. Размеры ш. к. выраж. через впи-

Шестигранный калибр
сан. круг диам. d: сторона С = 0,577d, площадь -F = 0,866d2, высота Я, = 2 С (рис.). Примен. в кач-ве чист, калибра при прокатке шес-тигран. стали и как черн. при прокатке шестигран. буровой стали, когда требуется равномерное и невысокое обжатие по проходам;

Шсстнугольный калибр
шестиугольный калибр - к. (1.) шестиугольн. контура, врез, в валки по малой оси; примен. в вытяжной системе калибров шестиугольник- квадрат и как пред-чист. при прокатке шестигранных профилей. Расчет, размеры: 5Д = 5К - Я,; В = 5К - S; ак = BJH, = 2,0+4,5; г = г, = (ОД5+0,40)Я,; Р = 2(Bf + 0.41Я,) (рис.). Предчистовой ш. к. строят как обычный шестиугольный, но для компенс. ушире-ния металла и предотвращ. выпуклости боковых стенок чист. шестигранника дно калибра делают с выпуклостью 0,25-1,5 мм в завис-ти от размеров профиля. Степень заполнения ш. к. принимают 0,9;
л

Ящичный калибр
ящичный калибр - к. (1.), образов. трапец. врезами в валки, для прокатки прямоуг. и квадрат, профилей. Расчетные размеры: 5д = (0,95+1 ,00) В„; В = Яд + (Я, -- S)tg(p; г = (0,10ч-0,15)Я,; г, = (0,8+1,0)/-, ок = = 4/Я, = 0,5+2,5; />* 2(Я, + В,) (рис.). Глубина вреза я. к. Я, зависит от соотношения размеров (Я,/Й0) задаваемого в него профиля. Я. к. используют, гл. обр., на блюмингах, обжимных и непрер.-загот. станах, обжим, и черн. клетях сортовых станов и для получения товарных заготовок на рельсобалочных и крупносортных станах.
квадратный калибр - к. (1.)
квадрат, контура, врезанный в валки по диа
гонали. В завис-ти от треб, профиля проката
выполняется с закругл. или острыми верши
нами. Расчет, размеры: Hk= Bf= 21/2 С Я, =
= 21/2 С. - 0,83г, В =B-s;r= (0,1+0,2)^;
/-,= (0,10^0,15)Я,; Р= 2- 21/2Я, (рис.). К. к. -
чистовой при прокатке квадратных профи
лей и вытяжной в системах ромб-квадрат,
овал-квадрат и шестигранник-квадрат. В чер
новых калибрах выполняют значительные
закругления вершин радиусом г.Высота и ширина к. к. составляют, соответ., 1,40 и 1,43 его стороны.
При прокатке квадратов с ост рыми углами к. к. имеет угол при вершине пример, но 91-92° с уче
том тепловой усадки профиля; L"" " ° т -""" " "" и
контрольный калибр - к. (1.), для небольшого высотного обжатия и контроля размеров отд. эл-тов раската; используется при прокатке ряда фасонных и сложных профилей, напр., двутавров, для ободьев колес, дверных петель и пр. К. к. выполняют закрытым и полузакрытым. Закрытый к. к. обеспечивает более точные размеры эл-тов раската, но чаще работают с полузакрытыми к. к. В закрытом к. к. фланец обжимается только по высоте, а в полузакрытом - по высоте и толщине в открытой части калибра;
круглый калибр - к. (1.) с контуром окружности на основной части периметра; чистовой при прокатке круглой стали и вытяжной в системе овал-круг. К. к. всех типов имеют выпуск или развал. При построении чистового к. к. обычно берут выпуск 10-30° или 20-50° в завис-ти от диам. прокатываемого круга. Расчетные размеры: Bf= rf/cosy, В" = Як- .Stgy, г, = (0,08+0, lO)d,P = = тк/(рис.). Т. к. круглую сталь стремятся катать с минус, допуском Д на диам., то для чистового к. к. с учетом теплового расширения принимают d= 1,013 , где rfxon "~ Диам. круга в холодном состоянии;
многовалковый калибр - к. (1.) с контуром, образованным тремя и более валками, оси к-рых лежат в одной плоскости. В м. к. металл обжимается в высотно-попереч-ном направл. с преимущ. всесторонним сжатием, что позволяет деформировать малопластичные материалы. М. к. обеспеч. высокую точность размеров профилей, поэтому они широко применяются в чистовых клетях мелкосортных и проволочных станов для прокатки стали и цв. металлов. Четырехвалковые открытые и закрытые калибры часто используют при гор. и хол. прокатке высокоточных фасонных профилей;
обжимной калибр - к. (1.) для уменьшения поперечного сечения раската и получения заготовок для сортовых станов. В кач-ве о. к. на блюмингах, обжимных и заготовочных станах используют ящичные калибры. Деформация в о. к. не всегда сопровождается существ, вытяжкой, как, напр., в первых проходах на блюминге. Однако к о. к. иногда частично или полностью относят калибры вытяжных систем калибровок. Подраздел, калибров на обжимные и вытяжные зависит от назначения прокатного стана, системы калибров и отдельного калибра;
овальный калибр - к. (1.) овального или близкого к нему контура, врезанный в валки по малой оси. О. к. применяют в кач-ве предчистового при прокатке круглых профилей и вытяжного в системе овал - ребровой овал и др. В завис-ти от назначения калибра и размеров раскатов используют: 1. Однорадиусные о. к. (обычные о. к.), примен. в кач-ве предчистовых при прокатке круглой стали. Их расчетные размеры (рис.): R = = Я, + (1 + О/4; В = (Я, - S) 1/2; г, = (0,10+0,40)^; Р = 2[В* + + (4/3)Я,2]1/2; а^ = Вк/Н,= 1,5+4,5. Эллиптич. и двух- или трехрадиусные о. к., примен. как предчистовые при прокатке крупных кругов и в системах овал-круг и овал-овал; плоские о. к., использ. там же, где и эллиптич. о. к. и в кач-ве предчистовых при прокатке пе-риодич. арматурных профилей, в к-рых В = = ОД; г = 0,5Я,; г, = (0,2+0,4)Я,; O|t = = 1,8+3,0; видоизмененный плоский о. к., контур которого образ, прямоугольником и боковыми криволин. треугольниками, принимаемыми как параболич. сегменты; тра-пец. (шестигранные) о. к. с прямыми очертаниями, использ. для хорошего удержания раската и выравнивания вытяжек
открытый калибр - к. (1.), линия разъема к-рого в пределах его контура; образ, врезами в двух или более валках, врезом в одном валке и гладкой бочкой или гладкими бочками. У простых о. к. разъем образ, примерно посередине калибра и боковые участки раската формир. буртами двух валков. В нек-рых фасонных о. к. они формир. стенками ручья только в одном валке;
полузакрытый калибр - фасонный к. (1.) с расположением разъема на боковой стенке вблизи вершины ручья; используют в кач-ве контрольного при прокатке швеллеров, полособульбовых, двутавровых и др. профилей. По сравнению с закрытым контрольным калибром имеет больший выпуск и небольшую глубину вреза закрытого ручья, что меньше ослабляет валок по диам., позволяет обжимать фланцы раскатов по толщине, повысить кол-во переточек и срок службы валков;
предчистовой калибр - к. (1.) для предпослед. пропуска раската; для подготовки раската к формир. конечного профиля. При прокатке фасонных
профилей по форме и/или размеру очень близок к чистовому, а при прокатке простых профилей может существ, отличаться. В кач-ве п. к. часто применяют ребровые калибры при прокатке полосовых профилей и контрольные при прокатке фланцевых профилей;
разрезной калибр - 1. К. (1.) с гребнем в средней части, для первонач. фор-мир. из заготовок фланцевых эл-тов раската; напр, при прокатке двутавров из прямоуг. заготовки образуются участки фланцев и стенки, а при прокатке рельсов - участки под подошву и головку. Используют открытые и закрытые р. к. Закрытые р. к. выполняют на валках большого диам. для изготовл. больших фланцев. Открытые симметрич. р. к. с тупыми гребнями часто применяют для прокатки балочных заготовок из слябов. 2. К. для продольного разделения сдвоенных раскатов;
Ребровой калибр
ребровой калибр - к. (1.), врез, в валки большим размером; при-мен., в частности, при прокатке полосовой стали для регулирования ширины раската. Предчистовой р. к. формирует также кромки проката. При прокатке полос с прямыми кромками выпуклость дна предчистового р. к.Д = = 0,5-5-1,0 мм, межвалковый зазор < 1/3 высоты полосы и выпуск 0,05+0,10 (рис.);
т
ребровой овальный калибр - к. (1.) овального контура, врез, в валки по большой оси. Расчет, размеры: R = 0,25/^(1 + + 1/а2), В =В- 2Л, г = = rt= (0,10+0,15)5, ак = 4/Я, = 0,75*0,85, Р= 2(Я,2 + (4/3)г,Т2 (рис.). Использ. как вытяжной в системе овал - ребровой овал;

Размеры и допуски калибра несколько отличаются от размеров и допусков прокатываемого профиля, что объясняется различными коэффициентами температурного расширения металлов и сплавов при нагревании. Например, размеры чистовых калибров для горячей прокатки стальных профилей должны быть в 1,010-1,015 раза больше размеров готовых профилей.

Размеры калибров во время прокатки увеличиваются, что обусловлено их выработкой. При достижении размеров, равных номинальным плюс допуск, калибр становится непригодным для дальнейшей работы и его заменяют новым. Поэтому чем больше допуск на размеры профиля, тем больше срок службы калибров, а следовательно, и производительность станов. Между тем увеличенный допуск приводят к излишней затрате металла на каждый метр длины выпускаемой продукции. Необходимо стремиться получать профили с размерами, отклоняющимися от номинальных в меньшую сторону.

На практике строят калибры не плюсовыми, а по средним допускам или даже с некоторым минусом. Усовершенствование оборудования прокатных станов, улучшение технологии производства и внедрение автоматической аппаратуры для настройки валков будут способствовать выпуску прокатной продукции с повышенной точностью.

ГОСТ 2590-71 предусматривает производство круглой стали диаметром от 5 до 250 мм.

Прокатку этого профиля в зависимости от марки стали и размеров осуществляют по-разному (рис. 116).

Способы 1 и 2 отличаются вариантами получения предчистового квадрата (квадрат точно зафиксирован по диагонали и имеется возможность регулировать высоту). Способ 2 является универсальным, так как позволяет получать ряд смежных размеров круглой стали (рис. 117). Способ 3 состоит в том, что предчистовой овал можно заменять десятиугольником. Этот способ применяют для прокатки крупных кругов. Способ 4 сходен со способом 2 и отличается от него только формой ребрового калибра. Отсутствие боковых стенок в этом калибре способствует лучшему удалению окалины. Так как данный способ позволяет широко регулировать размеры полосы, выходящей из ребрового калибра, его также называют универсальной калибровкой. Способы 5 и 6 отличаются от остальных более высокими вытяжками и большей устойчивостью овалов в проводках. Однако такие калибры требуют точной настройки стана, так как уже при небольшом избытке металла происходит их переполнение и образование заусенцев. Способы 7-10 основаны на применении системы калибровки овал - круг.

Сравнение возможных способов получения круглой стали показывает, что способы 1-3 позволяют в большинстве случаев прокатывать весь сортамент круглой стали. Прокатка качественной стали должна проводиться по способам 7-10. Способ 9 как бы промежуточный между системами овал - круг и овал - овал, наиболее удобен в смысле регулирования и настройки стана, а также предупреждения закатов.

Во всех рассмотренных способах прокатки круглой стали форма чистового и предчистового калибров остается почти неизменной, что способствует установлению общих закономерностей поведения металла в этих калибрах для всех случаев прокатки.

Построение чистового калибра для круглой стали осуществляют следующим образом.

Определяют расчетный диаметр калибра (для горячего профиля при прокатке на минус) d г = (1,011÷1,015)d х - часть допуска +0,01 d х, где 0,01d х,- увеличение диаметра по указанным выше причинам; d х = (d 1 +d 2 /2) - диаметр круглого профиля в холодном состоянии. Практически, при расчетах второй и третий члены правой части равенства можно считать примерно одинаковыми, тогда

d г = (1,011÷1,015)(d 1 +d 2)/2,

где d 1 , d 2 - максимальная и минимальная допустимые величины диаметра по ГОСТ 2590-71 (табл. 11).

В зависимости от размера прокатываемого круга выбирают следующие углы наклона касательной α:

Принимаем величину зазора t (по данным прокатки), мм:

По полученным данным вычерчивают калибр.

Пример . Построить чистовой калибр для прокатки круглой стали диаметром 25 мм.

Определим расчетный диаметр калибра (для горячего профиля) по уравнению выше.
Находим из таблицы: d 1 =25,4 мм, d 2 = 14,5 мм; откуда d г = 1,013 (25,4+24,5)/2=25,4 мм.
Выбираем α=26°35′.
Принимаем зазор между валками t=3 мм.
По полученным данным вычерчиваем калибр.

Предчистовые калибры для круга конструируют с учетом точности, предъявляемой к готовому профилю. Чем больше форма овала приближается к форме круга, тем точнее получается готовый круглый профиль. Теоретически наиболее подходящей формой профиля для получения правильного круга является эллипс. Однако такой профиль довольно затруднительно удерживать при входе в чистовой круглый калибр, поэтому применяют его сравнительно редко.

Плоские овалы хорошо удерживаются проводками и, кроме того, обеспечивают большие обжатия. Но чем тоньше овал, тем ниже точность получаемого круглого профиля. Это объясняется степенью уширения возникающей при обжатии. Уширение пропорционально обжатию: где малые обжатия, там и малое уширение. Таким образом, при малых обжатиях овала весьма незначительны возможности колебания размеров в круглом калибре. Однако обратное явление справедливо лишь для случая, когда применяют большой овал и большую вытяжку. Овал для малых размеров круглой стали по своей форме близок к форме круга, что дает возможность применять овал одинарной кривизны. Профиль этого овала очерчивают только одним радиусом.

Для круглых профилей средних и больших размеров овалы, очерченные одним радиусом, оказываются чересчур вытянутыми по большой оси и вследствие этого не обеспечивают надежного захвата полосы валками. Применение острых овалов, помимо того, что не обеспечивает получения точного круга, вредно отражается на стойкости круглого калибра, особенно в выходной клети стана. Необходимость частых замен валков резко снижает производительность стана, а быстрая выработка калибров приводит к появлению вторых сортов, а иногда и брака.

Изучение причин и механизма выработки калибров, произведенных Н. В. Литовченко, показало, что острые кромки овала, которые остывают быстрее, чем остальные части полосы, обладают значительным сопротивлением деформации. Эти кромки, входя в калибр валков чистовой клети, действуют на дно калибра как абразив. Жесткие кромки в вершинах овала образуют на дне калибра ложбинки, которые приводят к образованию выступов на полосе по всей ее длине. Поэтому для круглых профилей диаметром 50- 80 мм и выше более точное выполнение профиля достигается применением двух- и трехрадиусных овалов. Они имеют примерно ту же толщину, что и овал, очерченный одним радиусом, но благодаря применению дополнительных малых радиусов кривизны ширина овала уменьшается.

Подобные овалы достаточно плоские для удержания их в проводках и обеспечивают надежный захват, а более округленный контур овала, приближающийся по своей форме к форме эллипса, создает благоприятные условия для равномерной деформации по ширине полосы в круглом калибре.

1,06

1,05

1,04

1,03

1,02

1,01

0 1,0 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 h / b

Рисунок 1.5 – График зависимости устойчивости полосы при прокатке на гладкой бочке в зависимости h / b и ε

1) описать технологию изготовления блюмов; последовательность операций; характерные параметры.

2) зарисовать эскизы: блюмов, моделей слитков, боковых граней, перекосов сечений и др.

Контрольные вопросы

1 Что входит в основную задачу технологического процесса прокатного производства?

2 Что представляет собой технологическая схема производства проката?

3 Что такое полупродукт прокатного производства?

4 Какие Вы знаете технологические схемы производства полупродукта и готового проката?

5 Какие технологические схемы производства проката можно организовать применением процессов непрерывнолитых заготовок?

6 Что такое калибровка валков, калибр и гладкая бочка валков?

7 Что такое максимальное обжатие и его влияние при прокатке?

8 Что такое угол захвата валков и его влияние при прокатке?

9 При каких условиях проводят кантовку полосы?

10 Как находят уширение и вытяжку прокатываемой полосы?

11 Что такое устойчивость полосы и каким показателем характеризуется?

Лабораторная работа № 2. Изучение методик калибровки валков для прокатки простых сортовых профилей

2.1 Цель работы

Ознакомиться с системами калибров для получения круглого и квадратного профиля, освоение методик расчетов основных параметров калибровки.

2.2 Основные теоретические сведения

Калибровка представляет собой порядок прокатки последовательного ряда переходных сечений прокатываемых профилей. Расчеты калибровки осуществляют по двум схемам: по ходу прокатки (от заготовки до конечного профиля) и против хода прокатки (от конечного профиля к заготовке). По обеим схемам для расчета и распределения коэффициентов деформации по пропускам необходимо знать размеры исходной заготовки.

Прокатка сортовых профилей начинается в вытяжных калибрах, т. е. попарно связанных между собой калибрах, предназначенных для вытяжки металла. Применяют разные схемы обжимных и вытяжных калибров, например, ящичные, ромб-квадрат, ромб-ромб, овал-квадрат и т. д. (рисунок 2.1).

Из всех обжимных (вытяжных) калибров наиболее распространенной является схема ящичных калибров. Часто встречается схема гладкая бочка - ящичный калибр.

а) – ящичные; б) – ромб – квадрат; в) – ромб – ромб; г) – овал – квадрат

Рисунок 2.1 – Схемы вытяжных калибров

При прокатке средне - и мелкосортной стали широко используют схему калибров ромб-квадрат. Схему геометрически подобных калибров ромб–ромб, при которой после каждого пропуска раскат кантуют на 90°, применяют довольно редко. Прокатка по этой схеме менее устойчива, чем в схеме ромб–квадрат. Ее, главным образом, используют для прокатки качественных сталей, когда производятся небольшие обжатия по условиям пластической деформации с вытяжкой до 1,3.

Вытяжная схема калибров овал–квадрат является одной из наиболее распространенных и применяемых на средне-, мелкосортных и проволочных станах. Ее преимуществом перед другими схемами является систематическое обновление углов раската, что способствует получению одинаковой температуры по его сечению. Раскат ведет себя устойчиво при прокатке в овальном и квадратном калибрах. Система характеризуется большими вытяжками, но их распределение в каждой паре калибров всегда неравномерно. В овальном калибре вытяжка больше, чем в квадратном. Большие вытяжки дают возможность уменьшить количество проходов, т. е. повысить экономическую эффективность процесса.

Рассмотрим калибровку валков для некоторых простых и фасонных профилей массового производства, например, прокаткой получают круглые профили диаметром от 5 до 250 мм и больше.

Прокатка круглых профилей выполняется по различным схемам в зависимости от диаметра профиля, типа стана, прокатываемого металла. Общим для всех схем прокатки является наличие предчистового овального калибра. Перед задачей полосы в чистовой калибр ее кантуют на 90°.

Обычно форма предчистового калибра – правильный овал с отношением длин осей 1,4÷1,8. Форма чистового калибра зависит от диаметра прокатываемого круга. При прокатке круга диаметром до 30 мм образующая чистового калибра представляет правильную окружность, при прокатке круга большего диаметра горизонтальный размер калибра берут на 1-2 % больше вертикального, так как их температурная усадка неодинакова. Коэффициент вытяжки в чистовом калибре принимают равным 1,075÷1,20. Круглые профили прокатывают только в проводках за один проход в последнем – чистовом калибре.

Широко распространена так называемая универсальная схема прокатки круглой полосы по системе квадрат–ступенька–ребро–овал–круг (рисунок 2.2). При прокатке по данной схеме можно в широких пределах регулировать размеры полосы, выходящей из ребрового калибра. В одних и тех же валках можно прокатывать круглые профили нескольких размеров, меняя только чистовой калибр. Кроме того, применение универсальной схемы прокатки обеспечивает хорошее удаление окалины с полосы.

1 – квадрат; 2- ступенька; 3 – ребро; 4 – овал; 5 – круг

Рисунок 2.2 – Схема прокатки профилей круглого сечения

При прокатке круглого профиля сравнительно небольших размеров часто применяют схему калибров квадрат–овал–круг. Сторона предчистового квадрата, существенно влияющего на получение хорошего круглого профиля, принимается для профилей небольших размеров равной диаметру d , а для профилей средних и крупных размеров 1,1 d .

При расчете калибровки валков непрерывных станов особенно важно определить катающие диаметры. Это позволяет вести процесс прокатки без образования петли или чрезмерного натяжения полосы между клетями.

В прямоугольных калибрах катающий диаметр принимают равным диаметру валков по дну калибра. В ромбических и квадратных – переменный: максимальный у разъема калибра и минимальный в вершине калибра. Окружные скорости различных точек этих калибров неодинаковы. Полоса выходит из калибра с некоторой средней скоростью, которая соответствует катающему диаметру, приближенно определяемому по средней приведенной высоте калибра

font-size:14.0pt">В этом случае катающий диаметр

font-size:14.0pt">Где D – расстояние между осями валков при прокатке.

Наиболее прост расчет калибровки для станов с индивидуальным приводом валков. В этом случае определяют общий коэффициент вытяжки

, (10 )

где Fo ~ площадь поперечного сечения исходной заготовки;

Fn – площадь поперечного сечения прокатанного профиля.

Затем с учетом соотношения распределяют вытяжку по клетям. Определив, катающий диаметр валков чистовой клети и приняв необходимую частоту вращения валков этой клети, вычисляют константу калибровки:

font-size:14.0pt">где F 1 ... Fn – площади поперечного сечения полосы в клетях

1, ..., n ; v 1 ,... vn – скорости прокатки в этих клетях.

Катающий диаметр валков при прокатке в ящичном калибре

EN-US" style="font-size:14.0pt">2 )

где k - высота калибра.

При прокатке в квадратных калибрах

font-size:14.0pt"> (13 )

где h - сторона квадрата.

После этого по вытяжкам определяют размеры промежуточных квадратов, а потом промежуточных прямоугольников. Зная константу калибровки С , определяют частоту вращения валков в каждой клети

n = С / FD1 (14 )

Квадратные профили прокатываются со стороной от 5 до 250 мм. Профиль может иметь острые или закругленные углы. Обычно квадратный профиль со стороной до 100 мм получают с незакругленными углами, а со стороной свыше 100 мм - с закругленными углами (радиус закругления не превышает 0,15 стороны квадрата). Наиболее распространена система прокатки квадрат-ромб-квадрат (Рисунок 2.3). По этой схеме прокатка, в каждом последующем калибре ведется с кантовкой на 90°. После кантовки раската, вышедшего из ромбического калибра, большая его диагональ будет вертикальной, поэтому полоса будет стремиться опрокинуться.

Рисунок 2.3 – Схема прокатки полосы квадратного сечения.

При построении чистового квадратного калибра размеры его определяют с учетом минусового допуска и усадки при охлаждении. Если обозначить сторону чистового профиля в холодном состоянии а1, а минусовой допуск - ∆а и принять коэффициент температурного расширения равным 1,012÷1,015, то сторона чистового квадратного калибра

font-size:14.0pt">где а – стороны квадратного профиля в горячем состоянии.

При прокатке крупных квадратных профилей температура углов заготовки всегда ниже температуры граней, поэтому углы квадрата получаются не прямыми. Чтобы устранить это, углы при вершине квадратного калибра делают большими 90° (обычно 90°30"). При таком угле высота (вертикальная диагональ) чистового калибра h = 1,41а, а ширина (горизонтальная диагональ) b = 1,42а. Запас на уширение для квадратов со стороной до 20 мм принимается равным 1,5÷2 мм, а для квадратов со стороной более 20 мм 2 ÷ 4 мм. Вытяжка в чистовом квадратном калибре принимается равной 1,1÷1,15.

При производстве квадратного профиля с острыми углами существенно важна форма предчистового ромбического калибра, особенно при прокатке квадратов со стороной до 30 мм. Обычная форма ромбов не обеспечивает получение квадратов с углами правильной формы по линии разъема валков. Для устранения этого недостатка применяют предчистовые ромбические калибры, вершина которых имеет прямой угол. Расчет калибровки квадратного профиля начинают с чистового калибра, а затем определяют размеры промежуточных вытяжных калибров.

2.3 Методики расчетов параметров калибровки простых профилей

2.3.1 Прокатка круглого профиля с диаметром d = 16 мм

В расчетах ориентироваться на данные рисунка 2.4 (раздела 2.4).

1 Определить площадь чистового профиля

qкр1 = πd2 / 4, мм2 (16)

2 Выбрать коэффициент вытяжки в чистовом калибре µкр и общий коэффициент вытяжки в круглом и овальном калибрах µкр ов в пределах µкр = 1,08 ÷ 1,11, µкр ов = 1,27 ÷ 1,30.

3 Определить площадь предчистового овала

qов2 = qкр1· µкр, мм2 (17)

4 Ориентировочно принять уширение овальной полосы в круглом калибре ∆b1 ~ (1,0 ÷ 1,2).

5 Размеры предчистового овала h2 = d - ∆b1, мм

b2 = 3q2/(2h2 +s2);

где глубина вреза в валках (Рисунок 2,4) составляет hвр2 = 6,2 мм. Следовательно, зазор между валками должен быть равен s2 = h2 – 2 · 6,2 , мм.

6 Определить площадь предчистового квадрата (3 – ий калибр)

q3 = qкр · µкр ов, мм2 отсюда сторона квадрата с3 = √1,03 · q3 , мм,

а высота калибра h3 = 1,41 с3 – 0,82 r, мм (r = 2.5 мм), далее по Рисунку 2.4 определяем глубину вреза 3 – го калибра в валки hвр3 = 9,35 мм, следовательно, зазор в 3 – ем калибре s3 = h3 – 2 · hвр3 , мм.

∆b2 = 0,4 √ (с3 – hов ср)Rкс · (с3 – hов ср) / с3 , мм/ (18)

где hов ср = q2 / b2 ; Rкс = 0,5 (D – hов ср) ; D – диаметр стана (100÷150 мм).

Проверить заполнение предчистового овального калибра. В случае переполнения следует принять меньший коэффициент вытяжки и уменьшит размер предчистового квадрата.

8 Проверить общую вытяжку между заготовкой со стороной С0 и квадратом с3 и распределить ее между овальным и квадратным калибрами:

µ = µ4 ов · µ3 кв = С02 / с32 (19)

Эту общую вытяжку распределяем между овальным и квадратным калибрами таким образом, чтобы вытяжка в овальном калибре была больше, чем в квадратном:

µ4 = 1 + 1,5 (µ3 – 1); µ3 = (0,5 + √0,25 + 6µ) / 3 (20)

9 Определяем площадь овала

q4 = q3 · µ3 , мм2 (21)

Высоту овала h4 определяем с таким расчетом, чтобы при прокатке его в квадратном калибре было место на уширение тогда:

H4 = 1,41 с3 – s3 – ∆b3 , мм (22)

Величину уширения ∆b3 можно определить по графикам, приведенным в учебном пособии , «Калибровка прокатных валков», 1971 г.

Диаметр лабораторного стана мал, поэтому следует уменьшать уширение, пользуясь экстраполяцией.

B 4 = 3 q 4 / (2 h 4 – s 4 ), мм (23)

где s 4 = h 4 – 2 h вр 4 , мм; h вр 4 = 7,05 мм.

10 Определяем уширение в 4 – ом овальном калибре (как в пп7)

font-weight:normal"> ∆b4 = 0,4 √ (С0 – h4 ов ср)Rкс · (С0 – h4 ов ср) / С0 , мм (24)

Проверяем заполнение 4 – го овального калибра. Результаты сводим в таблицу 2.1, где выясняется, что 4 – ый овальный калибр необходим для 1 – го прохода квадратной заготовки со стороной С0, т. е. выше мы начали расчет с последнего 4 – го прохода (конечного или требуемого сечения профиля), осуществляемого в 1 – ом калибре валков.

2.3.2 Прокатка квадратного профиля со стороной с = 14 мм

В расчетах также ориентируемся на данные рисунка 2.4 (раздела 2.4).

1 Определить площадь чистового (конечного) профиля

Q1 = с12 , мм2 (25)

2 Выбрать коэффициент вытяжки в чистовом квадратном калибре и общий коэффициент вытяжки в квадратном и предчистовом ромбическом калибрах, т. е. µкв = 1,08 ÷ 1,11; µкв · µр = 1,25 ÷ 1,27.

3 Определить площадь предчистового ромба

Q2 = q1 · µкв, мм2 (26)

4 Ориентировочно принять уширение ромбической полосы в квадратном калибре равной ∆b1 = 1,0 ÷ 1,5

5 Определить размеры предчистового ромба

H2 = 1,41с – ∆b1 , мм b2 = 2 q2 / h2 , мм. (27)

Глубина вреза в валках для этого калибра по рисунку 2.1 hвр2 = 7,8 мм, следовательно, зазор s2 = h2 – 2 hвр2 , мм.

6 Определяем площадь предчистового квадрата

h3 = qкв · µкв р, мм2 откуда сторона квадрата с3 = √1,03 · q3

2.4 Необходимое оборудование, инструменты и материалы

Работа проводится на лабораторном стане, имеющий калибровку валков как, например, приведенные на рисунке 2.4. В качестве заготовок, как для круглого, так и для квадратного прокатываемого профиля применяют заготовки с квадратным сечением. В принципе данная лабораторная работа расчетного характера и заканчивается заполнением таблиц 2.1 и 2.2.

Рисунок 2.4 – Калибровка валков для круглого и квадратного профиля

Таблица 2.1 – Калибровка круглого профиля ø 16 мм

№ прохода

№ калибра

Форма калибра

Размеры калибра, мм

Размеры полосы, мм

hвр

с (d)

Квадратная заготовка

Овал

7,05

Сортамент круглого и квадратного профиля весьма широк благодаря большому разнообразию его употребления. Изделия квадратного сечения (из стали) прокатываются со стороной квадрата от 6 до 200 мм и более, круглого сечения - от 5 до 300 мм в диаметре. Размеры (диаметры) от 5 до 9 мм соответствуют прокатывающейся проволоке, на проволочных станах (катанка) ; интервал их размеров через 0,5 мм. Размеры изделий от 8 до 380 мм прокатываются на мелкосортовых станах с интервалом через 1 и 2 мм; от 38 до 100 мм - на среднесортовых станах с интервалом через 2-5 мм и от 80 до 200 мм - на крупносортовых станах с интервалом через 5 мм. Более крупные размеры изделий прокатываются на рельсобалочном стане.

Наиболее удобными для проката круглого профиля являются овальные калибры (Далее "калибр" - "К." ;), чередующиеся с квадратными по системе квадрат-овал-квадрат (рис. 3.11, а) или по системе квадрат - ромб - квадрат (рис. 3.11, б) ; в обоих случаях квадратные калибры в валках расположенны на ребре. Подобное распределение и чередование К. способствует лучшему обжатию и проработке всех слоев металла.

При прокате изделий, круглого сечения диаметром от 5 до 20 мм исключительное применение получила система К. , чередующаяся, квадрат - овал (рис. 3.11, а) . Прокат круглой диаметром более 20 мм осуществляется в калибрах, чередующиеся по системе квадрат-ромб (рис. 3.11, б) . В обеих системах общими являются три последних К. :

предчистовый квадрат;
предчистовый овал;
чистовой круг.

Поскольку прокат осуществляется в горячем состоянии, то для получения изделий необходимого диаметра (измерение которого проходит в холодном состоянии) размеры чистового калибра следует откорректировать с учетом усадки.

В связи с большим охлаждающим действием валков в вертикальном направлении температурная усадка вертикального диаметра меньше, чем горизонтального. Корректировка размеров чистового К. обеспечивается, если вертикальный диаметр калибра принять d в = 1,01 d x , а горизонтальный d г = 1,02 d x .

Зазор между валками, в зависимости от диаметра К. принимается в пределах от 1 до 5 мм; радиус закругления углов валков около зазора r составляет 0,1d x (рис. 3.11, е) .

Прокатку изделий квадратного сечения осуществляют в калибрах, чередующейся системы ромб-квадрат (рис. 3.11, в) . Эта система зачастую применяется для прокатки квадратного профиля размером более 12 мм. Калибровку начинают с определения размеров чистового К. с учетом неодинаковой температурной усадки в вертикальном и горизонтальном направлениях. Для этого угол при вершине чистового калибра принимается равным 90°30" или 181/360 рад (рис, 3.11, д) .

Тогда вертикальная диагональ чистового К. d в = 1,41 С гор , а горизонтальная d г = 1,42 С гор , где С гор - сторона квадрата в нагретом состоянии, равная 1,013 С н . Профиль, который вышел из такого К. , при застывании будет иметь точную квадратную форму. Углы чистового квадратного К. не закругляются. Зазор между валками принимают равным от 1,5 до 3,0 мм.

Article Index
Производство проката: классификация прокатных станков, технологические процессы прокатки
Трубопрокатные станы и станы специального назначения
Классификация прокатных станов по числу и расположению валков
Производство блюмов и слябов
Основныме особенности технологического процесса прокатки на блюмингах
Производство заготовок на заготовочных станах
Производство сортового проката
Калибровка валков для прокатки квадратных профилей
Калибровка валков для прокатки круглых профилей
Особенности калибровки валков для прокатки угловой стали
Производство проката на среднесортовых станах
Производство, рельсов, балок, швеллеров
Исходный материал для прокатки рельсов, балок и швеллеров
Устройство и расположение оборудования рельсобалочных станов
Технологический процесс прокатки рельсов
Контроль качества рельсов
Прокатка двутавровых широкополочных балок
Характеристика оборудования и его расположение на универсальном балочном стане
Производство катанки
Непрерывный проволочный стан 250 ММК
Агрегат для непрерывного литья и прокатки стальной катанки
Производство штрипсов и ленты
Прокатка горячекатаных полос и листов
Исходный материал и его нагрев
технология процесса прокатки толстолистовой стали
Производство двухслойных листов
Холодная прокатка листов
Производство специальных видов проката
Производство периодических профилей
Производство ребристых труб
All Pages

Калибровка валков для прокатки круглых профилей

ГОСТ 2590-71 предусматривает производствокруглой стали диаметром от 5 до 250 мм.

Прокатку этого профиля в зависимостиот марки стали и размеров осуществляют по-разному (рис.2.7).

Рисунок 2.7 . Способы I -Х прокатки круглой стали:

I – овал, ромб или шестиугольник; II . IV. V – гладкая бочка или ящичный калибр; III – десятиугольный или ящичный калибры; VI – квадратный или шестиугольный калибры; VП – круг и т. д.; VIII – стрельчатый калибр, гладкая бочка или ящичный калибр; IX, Х – овал и т. д.

Способы 1 и 2 отличаются вариантами получения предчистового квадрата (квадрат точно зафиксирован по диагонали и имеется возможность регулировать высоту). Способ 2 является универсальным, так как позволяет получать ряд смежных размеров круглой стали (рис. 2). Способ 3 состоит в том, что предчистовой овал можно заменить десятиугольником. Этот способ применяют для прокатки крупных кругов. Способ 4 сходен со способом 2 и отличается от него только формой ребрового калибра. Отсутствие боковых стенок в этом калибре способствует лучшему удалению окалины. Так как данный способ позволяет широко регулировать размеры полосы, выходящей из ребрового калибра, его также называют универсальной калибровкой. Способы 5 и 6 отличаются от остальных более высокими вытяжками и большей устойчивостью овалов в проводках. Однако такие калибры требуют точной настройки стана, так как при небольшом избытке металла происходит их переполнение и образование заусенцев. Способы 7-10 основаны на применении системы калибровки овал-круг

Сравнение возможных способов получения круглой стали показывает, что способы 1-3 позволяют в большинстве случаев прокатывать весь сортамент круглой стали. Прокатка качественной стали должна проводиться по способам 7-10. Способ 9 как бы промежуточный между системами овал-круг и овал-овал, наиболее удобен в смысле регулирования и настройки стана, а также предупреждения закатов.

Рисунок 2.8 Пример калибровки круглой стали по способу 2

Построение чистового калибра для круглой стали осуществляют следующим образом.

Определяют расчетный диаметр калибра (для горячего профиля при прокатке на минус) d г = (1,011-1,015)d х – это часть допуска +0,01d х где 0,01d х – увеличение диаметра по указанным выше причинам: d х = (d 1 + d 2 )/2 – диаметр круглого профиля в холодном состоянии. Тогда

d г = (1,011-1,015) (d 1 + d 2 )/2

где d 1 и d 2 – максимальная и минимальная допустимые значения диаметра.

Плоские овалы хорошо удерживаются проводками и, кроме того, обеспечивают большие обжатия. При малых обжатиях овала весьма незначительны возможности колебания размеров в круглом калибре. Однако обратное явление справедливо лишь для случая, когда применяют большой овал и большую вытяжку.

Для круглых профилей средних и больших размеров овалы, очерченные одним радиусом, оказываются чересчур вытянутыми по большой оси и вследствие этого не обеспечивают надежного захвата полосы валками. Применение острых овалов помимо того, что не обеспечивает получения точного круга, вредно отражается на стойкости круглого калибра, особенно в выходной клети стана. Необходимость частых замен валков резко снижает производительность стана, а быстрая выработка калибров приводит к появлению вторых сортов, а иногда и брака.

Изучение причин и механизма выработки калибров показало, что острые кромки овала, которые остывают быстрее, чем остальные части полосы, обладают значительным сопротивлением деформации. Эти кромки, входя в калибр валков чистовой клети, действуют на дно калибра как абразив. Жесткие кромки в вершинах овала образуют на дне калибра ложбинки, которые приводят к образованию выступов на полосе по всей ее длине. Поэтому для круглых профилей диаметром 50-80 мм и выше более точное выполнение профиля достигается применением двух и трех радиусных овалов. Они имеют примерно ту же толщину, что и овал, очерченный одним радиусом, но благодаря применению дополнительных малых радиусов кривизны, ширина овала уменьшается.

Как самому прокатать из круга квадрат. Конструирование калибров. Определение вытяжек для пар вытяжных калибров

Последние

Это нужно знать