Прокатка специальных профилей сложной формы
Есипов В.Д., Илюкович Б.М., Чернобривенко Ю.С., Киреев И.Н.
Киев: Техніка, 1985 г.
ПРОКАТКА ДВУТАВРОВЫХ ПРОФИЛЕЙ В ЧЕТЫРЕХВАЛКОВЫХ КАЛИБРАХ
Первое практическое применение четырехвалковые калибры получили при горячей прокатке двутавровых профилей. Известно, что процесс прокатки во фланцевых двухвалковых калибрах является весьма сложным и трудоемким, особенно при прокатке тонкостенных широкополочных балок больших размеров без уклона на внутренних и внешних поверхностях полок.
Необходимость прокатки двутавров большой высоты с тонкой стенкой и широкими полками без уклонов привела к разработке стана нового типа, в основу которого заложено использование четырехвалковых калибров. При прокатке двутавров в четырехвалковых клетях за счет изменения настройки рабочих валков появилась возможность получать профили с различной толщиной стенок и полок. На станах обычных типов для прокатки каждого профилеразмера двутавра требовались свои валки и калибры, что существенно сдерживало развитие сортамента этого вида проката. Станы с четырехвалковыми клетями для производства двутавровых профилей широкого сортамента в отличие от станов с клетями дуо или трио получили название универсальных балочных станов, а установленные на них четырехвалковые клети — универсальных клетей.
.Несмотря на более высокую стоимость, двутавры с широкими и параллельными полками стали широко применять в промышленном и гражданском строительстве, так как при одинаковом моменте сопротивления масса новых двутавров уменьшилась на 15—20 % по сравнению с массой обычных балок, прокатываемых на станах с клетями дуо и трио. Кроме того, трудоемкость изготовления металлоконструкций из двутавров с широкими и параллельными полками снизилась в среднем на 60 % по сравнению с трудоемкостью изготовления сварных и клепаных конструкций из обычных профилей.
Высокая эффективность способа прокатки двутавровых профилей с широкими и параллельными полками в четырех-валковых клетях с открытыми калибрами способствовала быстрому его распространению. В настоящее время он является основным способом производства этого вида металлопроката. На универсальных балочных станах могут прокатываться широкополочные двутавры высотой от 150 до 1100 мм и соответственно с шириной полок от 100 до 450 мм.
В настоящее время большинство балочных станов модернизировано, что существенно расширило сортамент продукции. Поэтому чисто балочными станами их теперь можно назвать лишь условно. На самом деле в сортамент таких станов входят симметричные и несимметричные фасонные профили, двутавровые балки, швеллеры, рельсы, шпунтовые профили и т. д.
Четырехвалковые калибры используются уже длительное время при прокатке профилей общего назначения и, в первую очередь, двутавровых балок и швеллеров. Освоение в Японии принципиально новых типов профилей связано с теоретическими исследованиями процесса прокатки в четырехвалковых калибрах, начало которых относится к 1965 г. [11J. При этом исследовали процесс прокатки двутаврового балочного профиля, швеллера, рельса, шпунтового профиля и т. д. После разработки теоретических основ прокатки была освоена технология прокатки таких профилей в универсальных клетях. Так, например, фирма «Ниппон Стил» разработала профиль для колонн коробчатого типа. Колонна состоит из двух швеллеров с параллельными полками, образующими после сварки замкнутый профиль. Особенностью профиля является прямоугольная форма кромок полок, равная толщине полок и стенки, наличие выступов по наружным углам профиля и соотношение высоты полки и стенки профиля, что позволяет получать квадратный поперечный профиль и обеспечивает равную жесткость колонны в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. В 1972 г. на универсальном балочном стане в г. Хирохата начато массовое производство таких профилей. Было налажено серийное производство колонн двух размеров — с поперечным сечением 400 X 400 и 500 х 500 мм, в каждой серии по 11 типоразмеров колонн с толщиной стенки 13—50 мм.
Особенностью нового сортопрокатного стана (Польская Народная Республика) [11] является высокая производительность, составляющая 1,2 млн. τ проката в год, высокий уровень механизации и автоматизации производственных процессов. Заготовки сечением не более 250 X 200 мм нагреваются в двух нагревательных печах производительностью 180 т/ч каждая. В состав оборудования стана входят три реверсивные клети дуо, группа универсальных черновых клетей и универсальная чистовая клеть. Универсальные клети — сменные и могут быть заменены клетями дуо. Максимальная скорость прокатки 9 м/с. Охлаждение ведется на пяти холодильниках с общей площадью 2000 м2. На стане предусмотрен широкий сортамент проката, в том числе рельсы массой 75 кг на 1 м длины; двутавровые балки типа НЕ и ΙΡΕ высотой до 400 и 600 мм; швеллеры, уголки, шпунты и др.
Помимо прокатки двутавровых балок и швеллеров, четырехвалковые клети стали использоваться и при прокатке железнодорожных рельсов. Так, например, в 70-х годах на Кузнецком металлургическом комбинате были проведены опыты по прокатке рельсов Р-65 с применением чистовой черырех-валковой клети. Предложенный способ прокатки обеспечивает значительное повышение механических свойств, резко уменьшает местные неровности на поверхности катания головки по длине рельса, обеспечивает лучшее выполнение профиля головки.
В 70-х годах фирма «Ниппон Стил» (Япония) освоила процесс прокатки рельсов в четырехвалковых клетях. При этом повышена точность размеров профиля рельса, снижен уровень внутренних напряжений, достигнута равномерность обжатия головки и подошвы рельса.