Периодические профили продольной прокатки

Воронцов Н.М., Жадан В.Т., Грицук Н.Ф., Кулак Ю.Е., Левченко Н.Ф., Сагитов Г.А.

Металлургия, 1978 г.

СОВРЕМЕННЫЕ СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКИХ ПРОФИЛЕЙ ПРОДОЛЬНОЙ ПРОКАТКОЙ

Существует много различных способов получения периодических профилей продольной прокаткой. Часть из них нашла применение при промышленном производств периодических профилей, другая часть не вышла из стадии опытно-промышленных и лабораторных экспериментов. Анализ этих способов представляет определенный интерес с точки зрения перспектив развития метода продольной прокатки периодических профилей и иллюстрации его технических возможностей.

Метод продольной периодической прокатки заключается в последовательной деформации металла между двумя или несколькими вращающимися валками, рабочие поверхности которых по длине окружности в одном сечении имеют периодический контур или совершают периодические перемещения в пространстве, благодаря чему образуются соответствующие периодические изменения формы и размеров прокатываемой полосы в продольных и поперечных сечениях. Характерные особенности продольной периодической прокатки — нестационарный процесс деформации металла по длине полосы и движение деформируемого раската перпендикулярно осям вращения рабочих валков. Этим рассматриваемый метод принципиально отличается от метода поперечно-винтовой прокатки периодических профилей, при котором металл движется в процессе деформации параллельно осям вращения рабочих валков или под небольшим углом к ним и вращается вокруг своей оси.

Все известные способы продольной периодической прокатки можно разделить на две основные группы. К первой группе относят способы получения профилей, прокатка которых осуществляется при постоянном расстоянии между осями рабочих валков. Изменение режима деформации металла, необходимое для получения периодического профиля, в этом случае обеспечивают соответствующие периодические контуры на рабочей поверхности валков.

Способы получения периодических профилей, прокатка которых осуществляется с изменением расстояния между осями рабочих валков, относят ко второй группе. При таком способе прокатки профиль получают в результате соответствующих перемещений рабочих валков в процессе деформации металла, причем контур рабочей поверхности валков может быть гладким или периодическим.

Все известные усовершенствования метода продольной периодической прокатки направлены в основном на обеспечение либо необходимых траекторий движения рабочих поверхностей валков, либо надлежащих условий деформации металла, при которых соблюдается заданная конфигурация периодического профиля и точность его размеров. Конфигурация периодического профиля — один из основных факторов, определяющих конкретный способ его прокатки. Обычно чем сложнее периодический профиль, тем сложнее способ его прокатки и применяемое оборудование.

Большинство периодических профилей получают при продольной прокатке за один проход в чистовой клети сортового стана. Наиболее просто осуществляется прокатка, если только на одной стороне профиля должен быть периодический контур, длина периода которого меньше длины окружности рабочей поверхности валка или*равна ей, а ширина профиля по длине полосы может изменяться независимо от ее толщины в каждом сечении. В этом случае периодический профиль может быть получен практически на любом сортовом стане, чистовая линия, вспомогательное и отделочное оборудование которого по своим техническим характеристикам пригодны для производства таких профилей.

При прокатке периодических профилей указанного типа по первому способу один из валков (обычно нижний) делают гладким, а другой — с периодическим контуром по длине окружности рабочей поверхности. Для устранения смещений полосы при прокатке вдоль бочки рабочих валков применяют специальную арматуру, а в некоторых случаях на одном или обоих валках делают ручьи. При прокатке профилей с периодическим контуром на одной из сторон полосы по второму способу один из валков перемещают по заданной программе относительно другого (неподвижного в вертикальной плоскости) валка. Второй способ прокатки периодических профилей труднее осуществить практически, так как это требует создания специальных рабочих клетей, позволяющих перемещать валки в процессе деформации металла.

Если уширение металла не ограничено стенками ручья, то ширина прокатываемой полосы на участках с увеличенным обжатием металла больше, чем на участках, где обжатие полосы по толщине меньше. Такие способы прокатки применяют при производстве периодических профилей для рессор автотранспорта, заготовок для пластинчатых цепей, вкладышей барабанов бортовых фрикционов тракторов и т. д.

Возникновение периодичности на полосе со стороны неподвижного в вертикальной плоскости или гладкого валка объясняется тем, что при периодической прокатке в любой момент времени усилия на верхний и нижний рабочие валки должны быть равны. При изменении обжатия со стороны верхнего периодического палка соответствующее изменение усилия на валки может быть компенсировано только в результате изменения обжатия металла го стороны нижнего рабочего валка. Нежелательная в ряде случаев периодичность профиля со стороны нижнего гладкого рабочего валка может быть значительно уменьшена при использовании специальной вводной арматуры, препятствующей смещению металла в сторону «гладкого» валка при увеличении обжатия со стороны валка с периодическим контуром или движением.

Получение профилей постоянной ширины с периодическим контуром на одной из сторон возможно при прокатке металла в калибрах (с ограниченным уширением). При этом прокатка таких профилей может осуществляться без усов в местах разъема калибра по всей длине полосы, с усами только в местах, соответствующих участкам максимального обжатия металла, и с усами постоянной или переменной величины по всей длине прокатываемой полосы. Обычно используют калибры простой геометрической формы: ящичные, шестигранные, круглые, овальные, ребровые, по в некоторых случаях и более сложные: тавровые, двутавровые с разъемом посередине и т. д.

Прокатка периодических профилей без усов в ящичных, шестигранных,  ребровых и других калибрах с прямыми боковыми стенками возможна при сравнительно небольших изменениях обжатия металла по длине полосы, пределы которых зависят от допускаемых для калибра данной формы и размеров колебаний уширения,  не вызывающих переполнения  калибра металлом. Необходимый запас площади калибра на эти колебания уширения металла при периодической прокатке обычно создают, выбирая соответствующий уклон боковых стенок калибра. Чем больше уклон стенок, тем большая площадь калибра может быть использована для заполнения его металлом при колебаниях уширения до переполнения калибра и образования усов в местах разъема валков. Однако при увеличении уклона боковых стенок ухудшается стеснение металла в калибре, в результате чего увеличивается диапазон колебаний уширения металла в нем, а следовательно, и диапазон отклонений ширины прокатываемой полосы от заданного размера.

Необходимо заметить, что в калибрах с прямыми боковыми стенками металл при периодической прокатке уширяется больше, чем в овальных, круглых или ромбических калибрах. Поэтому при прокатке некоторых периодических профилей на участках больших обжатий калибру придают овальную или круглую форму. Ограничение уширения металла может быть также достигнуто при использовании ящичных и других аналогичных калибров