Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ГОФРИРОВАННЫХ ПОЛОС

Предлагаемое изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве листовых гофрированных профилей проката.

Такие профили с продольными сплошными гофрами различной конфигурации поперечного сечения (полукруглые, треугольные, трапециевидные и др.) изготавливают на многоклетевых профилегибочных станах, аналогичных агрегату 0,5÷2,5×300÷1500 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат». Гофры образуются путем последовательного профилирования по проходам формообразования, заключающегося в подгибке элементов гофров на заданные углы и с заданными радиусами гиба.

Технология профилирования гофрированных листов достаточно подробно описана в книге И.С.Тришевского и др. «Холодногнутые гофрированные профили проката», Киев, «Технiка», 1973, с.132-139. Наиболее распространенной системой последовательного формообразования гофров является система, при которой формовку гофров ведет, начиная от середины ширины полосы. Это облегчает режим профилирования, упрощает расчет ширины исходной заготовки и технологических переходов, а также облегчает настройку стана.

Известен способ изготовления гофрированных гнутых профилей, включающий одновременную формовку гофров в валках стана, при этом в каждом проходе сечению заготовки придают профиль, у которого расстояние от места контакта валков с металлом до оси вращения валков равно таковому в последней формующей клети (см. а.с. СССР №575156, кл. В 31 D 5/08 от 14.07.75 г.). Однако такой способ не позволяет получить трапециевидные гофры с «обратным» наклоном их боковых стенок (см. ниже).

Наиболее близким к заявляемому объекту является способ изготовления гофрированных профилей (а.с. СССР №1174120, кл. В 21 D 5/06, опубл. в БИ №31, 1985 г.).

Этот способ заключается в последовательном, начиная от середины ширины полосы, формообразовании гофров с заданными углами подгибки по проходам и характеризуется тем, что при формовке гофров трапецеидальной формы верхнее основание центрального гофра во всех проходах располагают на уровне формовки, постепенно опуская плоские межгофровые участки от этого уровня до заданной высоты, а формовку периферийных гофров производят, поднимая верхние основания до уровня формовки.

Такая технология профилирования также не позволяет получить трапециевидные гофры с «обратным» наклоном их боковых стенок.

Действительно, как видно из фиг.2, если не применять каких-либо специальных приемов, то в калибрах валков профилегибочного стана возможно подогнуть боковые элементы гофров не более чем на 90°, т.е. сделать их вертикальными.

Технической задачей настоящего изобретения является получение качественных профилей с вышеуказанной формой поперечного сечения за минимальное число проходов и снижение производственных расходов.

Для решения этой задачи в способе производства гофрированных полос, включающем последовательное по проходам формообразование гофров, которое производят, начиная от середины ширины полосы, с получением гофров с заданным углом подгибки α, в отличие от ближайшего аналога осуществляют формообразование гофров с углами подгибки по проходам для каждого гофра, равными 25°→45°→65°→80°→90°, до получения сформованной полосы шириной B₁ с гофрами, имеющими в поперечном сечении вертикальные стенки и овальные вершины и межгофровые участки, в двух последних проходах формообразование гофров производят путем их осадки с наклоном стенок наружу к горизонтали с приложением к формуемой полосе в горизонтальной плоскости поперечных встречно направленных сил, при этом в предпоследнем проходе гофры осаживают с получением угла наклона их стенок, равного (1,17...1,20)α, а в последнем - с получением заданного угла наклона α, a ширину сформованной полосы B₁ при осадке гофров уменьшают до В₂=(0,90...0,95)B₁.

Сущность заявляемого технического решения заключается, во-первых, в формообразовании гофров с вертикальными стенками и овальными вершинами и межгофровыми участками за минимальное число проходов, а во-вторых, в осадке полученных гофров с получением требуемого наклона их стенок. При этом углы подгибки за один проход составляют до 25° (у известного способа не более 12°). Кроме того, для предотвращения уширения осаживаемой гофрированной полосы с образованием «обычных» трапециевидных гофров (т.е. с наклоном их боковых стенок в сторону средней продольной плоскости гофра) предусмотрено приложение к нижней части этой полосы встречно направленных сил. Такие силы могут создаваться, например, соответствующей насечкой нижних валков двух последних клетей либо выполнением на них неглубоких канавок по окружности бочек.

Предлагаемое соотношение величин углов (α₁ и α₂) наклона стенок гофров в двух последних проходах обеспечивает равномерный износ валков двух последних клетей, что продляет рабочую кампанию всех валков между перевалками (вывалка валков производится при износе сверхдопустимой нормы даже одного из них).

На фиг.1 схематично показано последовательное формообразование гофров (даны первые пять и последние три прохода), а на фиг.2 - поперечное сечение готового профиля (римские цифры - номера проходов).

В проходах I-IV происходит формообразование внутренних (направленных в сторону вертикали уу стенок 1 двух средних гофров и овального межгофрового участка 2. В V проходе стенки 1 подгибаются до 90° и начинается формообразование внешних стенок 3 и овальных вершин 4 этих гофров с углом подгибки стенок, равным 25°. Формообразование средних гофров заканчивается в IX проходе (не показан), где начинается подгибка на угол 25° внутренних стенок следующих двух гофров, а образование их внешних стенок начинается в XIII проходе (не показан) и заканчивается в XVII проходе.

Осадка гофров осуществляется в XVIII и XIX проходах с получением требуемой конфигурации гофров, показанной на фиг.2. При этом происходит некоторое уменьшение ширины B₁ полосы до ширины B₂=(0,90...0,95)B₁. Знание величины сужения полосы необходимо при расчете ширины исходной заготовки.

Опытную проверку заявляемого способа осуществляли на профилегибочном агрегате 0,5÷2,5×300÷1500 ОАО «Магнитогорский меткомбинат».

С этой целью варьировали углы подгибки за проход (и общее число проходов), величину вертикальной осадки (с изменением углов α₁ и α₂ - см. фиг.1), величину конечного угла α₂ (в пределах 60°...70°), а также величину B₂→f(B₁). Результаты опытов оценивали по качеству (геометрии) полученных гофрированных профилей и по числу проходов, необходимых для их получения.

Выбранная величина конечного (заданного) угла наклона стенок у гофров готового профиля является оптимальной в аспекте эксплуатации профиля: при α>70° ухудшаются «амортизационные» свойства профиля (при его динамической нагрузке), а при α<60° - жесткость профиля (сопротивление его профильному изгибу) становится недостаточной.

Наилучшие результаты (выход качественных, т.е. полностью соответствующих требованиям к геометрии, профилей, сформованных за 19 проходов) получены при реализации предлагаемой технологии. Отклонения от основных ее параметров ухудшали полученные результаты.

Так, не увенчалась успехом попытка увеличения углов подгибки за проход с уменьшением общего числа проходов до 15 из-за появления недопустимой волнистости на межгофровых участках. Уменьшение же углов подгибки за проход (с увеличением числа проходов) не улучшило геометрию профилей, но увеличило расход валков (и трудозатраты) почти на 25%.

Аналогичным образом не улучшила качество готовых профилей и осадка гофров за три прохода (при общем их количестве 20). Осадка же гофров за один проход привела к искривлению их вертикальных стенок и к неисправимому поперечному прогибу профилей.

Изменение соотношения между углами α₁ и (в любую сторону) α₂ (в любую сторону) вызывало их неравномерный износ.

Дали положительные результаты как «грубая» насечка валков (R_a=6...9 мкм), так и выполнение на бочках нижних валков двух последних клетей стана вышеупомянутых радиальных канавок. Ширина полосы после осадки была в пределах В₂=355...365 мм (В₂=385 мм).

Способ профилирования гофрированных полос, выбранный в качестве ближайшего аналога, в опытах не использовали ввиду его непригодности для получения требуемых профилей. Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели.

По результатам технико-экономического анализа, проведенного в ОАО «ММК», использование предлагаемого способа для производства вышеописанных гофрированных профилей позволит получать их за минимальное число проходов с уменьшением расхода валков и производственных затрат не менее чем на 20%.

Пример конкретного выполнения

Гофрированный профиль толщиной S=1,5 мм (см. фиг.2) и шириной В=356 мм имеет четыре трапециевидных гофра с Н=27, l=51 мм, α=65° и r=5 мм.

Профиль формуется из заготовки сечением 560×1,5 мм² за 19 проходов с углами подгибки при формообразовании гофров, начиная от середины ширины полосы, равными: 25°→45°→65°→80°→90° (см. фиг.1). Количество формующих проходов 17.

В XVIII и XIX проходах гофры осаживаются с получением углов наклона их стенок к горизонтали соответственно 77° и 65°. Ширина полосы до осадки B₁=385 мм, после: B₂=0,925 В₁=0,925 385≈356 мм = В.

Радиусы R овальных вершин и нижних межгофровых участков составляют 17 мм.

Нижние валки двух последних клетей имеют поверхность бочки с Ra=7,5 мкм.