1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 29823
(51) B21B 1/00 (2006.01)
МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2014/0374.1
(22) 26.03.2014
(45) 15.05.2015, бюл. №5
(72) Исагулов Аристотель Зейнуллинович; Ашкеев
Жасулан Аманжолович; Азбанбаев Эльдар
Муратович; Сундетбаева Марал Амантурлиевна
(73) Исагулов Аристотель Зейнуллинович
(56) Технология прокатное производства: Учебник
для вузов/ Грудев А.П., Машкин Л.Ф., Ханин М.И.-
М.: Металлургия. 1994. с.656
(54) КОНСТРУКЦИЯ ПРОКАТНОГО СТАНА С
КОНИЧЕСКИМИ ВАЛКАМИ
(57) Изобретение относится к обработке металлов
давлением, а именно конструкциям прокатных
станов для прокатки слитков и заготовок и может
быть использовано в прокатных цехах
металлургических заводов.
Техническая сущность - обеспечение качества
металла за счет создания максимальных сдвиговых
деформаций в продольном направлении полосы в
валках с обратной конусностью.
Конструкция прокатного стана с коническими
валками отличающийся тем, что конические валки
расположены по отношению друг друга
взаимообратно и под углом β к горизонтальной
поверхности.
(19)KZ(13)A4(11)29823
2. 29823
2
Изобретение относится к обработке металлов
давлением, а именно конструкциям прокатных
станов для прокатки слитков и заготовок и может
быть использовано в прокатных цехах
металлургических заводов.
Известно конструкция прокатного стана -
рабочая клеть с двумя цилиндрическими валками
для прокатки слитков и заготовок, которое
обеспечивает требуемую форму размеров и качество
проката за N-oe количество проходов между
валками при многократном уменьшении размеров
поперечного сечения и увеличения исходной длины
заготовки [Королев А.А Оборудование прокатных и
трубных цехов. -М.: Металлургия. 1987. с.480].
Недостатком данной конструкций стана является
то, что при прокатке в гладких цилиндрических
валках наблюдается ярко выраженная анизотропия
механических свойств отрицательно влияющих на
свойство штампуемости листового металла, т.к.
зерна в основном интенсивно вытягиваются по
направлению прокатки, а по ширине -
незначительно.
Наиболее близким к заявленному техническому
решению является схема конструкций
трехвалкового стана с дисковыми или коническими
валками [Технология прокатное производства:
Учебник для вузов/ Грудев А.П., Машкин Л.Ф.,
Ханин М.И. -М.: Металлургия. 1994. с.656].
На этих станах осуществляется периодическая
винтовая прокатка, которая позволяет изготавливать
сплошные профили круглого поперечного сечения с
переменным диаметром по длине, полые профили с
переменными по длине наружным диаметром и
толщиной стенки, а также профили с винтовой
поверхностью.
Рабочая клеть стана винтовой прокатки включает
дисковые валки развернутые относительно оси
прокатки на угол подачи -3-6°, или конические
валки, на такой же угол подачи и дополнительно -
на угол раскатки β, составляющий в действующих
конструкциях стана 45°. При этом конические валки
располагаются по отношению друг друга
симметрично.
На фиг.1 показано известная схема прокатки
заготовок дисковыми (а) и коническими (б) валками
в трехвалковом стане периодической винтовой
прокатки, где конические валки установлены
симметрично относительно горизонтальной оси, т.е.
конусность валков направлены в одну сторону и
придают к заготовке вращательное движение вокруг
ее продольной оси. При этом валки вращаются в
одном направлении.
Недостатком данной конструкции прокатного
стана является то, что она в основном
предназначена для получения сплошных профилей
круглого поперечного сечения с переменным
диаметром по длине, прошивки, и не обеспечивает
высокого качества, т.е. создания в объеме заготовки
интенсивных сдвиговых деформации, положительно
влияющих на закрытие и заваривание всех
внутренних дефектов и предотвращающие течение
металла вдоль прокатки.
Задачей изобретения является создание
конструкции прокатного стана с коническими
валками, обеспечивающего повышение качества
металла.
Технический результат, получаемый при
использовании изобретения, заключается в
возможности за счет несимметричной
(асимметричной) прокатки осуществить в заготовке
интенсивные сдвиговые деформации в продольном
направлении и снизить усилие прокатки.
В предлагаемой конструкции прокатного стана
конические валки расположены по отношению друг
друга взаимообратно и наклонены к горизонтальной
плоскости под определенным углом для более
удобного захвата полосы в горизонтальной
плоскости.
Изобретение поясняется схемами, где на фиг.2
показано схема конструкций прокатного стана с
коническими валками, расположенные по
отношению друг другу взаимообратно и составляют
угол β к горизонтальной поверхности (горизонту).
Основные узлы прокатного стана 1-конические
валки; 2- подшипники скольжения; 3- шарнирное
соединение с шпинделями и другими узлами
прокатного стана; 4- шпиндели; 5- зубчатая
передача (шестеренная клеть); 6- прокатываемая
полоса; 7-рабочая клеть прокатного стана
Прокатку осуществляет следующим образом. Из
нагревательных печей заготовка подается на
рольганги и подается в зазор между валками 1, где
обжимается и прокатывается до требуемых
размеров. При этом за определенное количество
приходов обеспечивается повышение качества
проката за счет несимметричной прокатки,
создающий из-за разностей скоростей прокатки со
стороны большего и меньшего диаметров. Следует
отметить, что при несимметричной прокатке в
продольном направлении полосы возникают
интенсивные сдвиговые деформации положительно
влияющих на качество проката: устранения
анизотропии механических свойства, закрытие и
заваривание внутренних дефектов литейного
происхождения. Особенностью предлагаемой
конструкции заключается в том, что прокатываемая
полоса 6 в задается в зазор между коническими
валками 1 параллельно горизонтальной плоскости,
т.е. без существенного наклона, и не требует
специальных направляющих проводков и
направляющих для правильной задачи полосы.
Пример. Был проведен лабораторный
эксперимент, основными задачами которого
является повышение качества за счет
несимметричной прокатки (асимметричной) и
облегчение захвата полосы в зазор между
коническими валками. Анализ результатов
эксперимента показал, что при прокатке заготовок в
предлагаемой конструкции прокатного стана
возникают максимальные сдвиговые деформации в
продольном направлении полосы и повышает
качество полосы за счет устранения волокнистости
и закрытия внутренних дефектов.
Для подтверждения вышеизложенного, был
изготовлен модель лабораторного прокатного стана
с коническими валками и расположенных к
3. 29823
3
горизонтальной оси поверхности под определённым
углом. Кроме того, были изготовлены
пластилиновые образцы размерами 15×40×30 мм с
разноцветными слоями: имитирующие кристаллики
и внутренние дефекты заготовки (фиг.3).
Первая партия образцов прокатывалось между
коническими валками 1 с относительным обжатием
εh = 10%, где
0
10
h
hh
h
, h0, h1 -
соответственно исходная и конечная высота
образца. При таком расположении валков захват
полосы значительно облегчается.
Вторая партия пластилиновых образцов
прокатывалось с относительным обжатием εh = 20%,
третья - 30%. С аналогичными относительными
обжатиями прокатывались образцы в
цилиндрических валках, для сравнения с
предлагаемым способом прокатки.
Анализ результатов эксперимента показал, что с
увеличением εh при прокатке образцов в валках с
обратной конусностью интенсивность деформации
сдвига Г = tg γ и закрытие внутренних
искусственных дефектов увеличивается, где γ - угол
искажения пластилиновых слоев, измеренный
транспортиром по сечению образцов (фиг.4).
Однако с увеличением εh увеличивается общее
усилие прокатки. Поэтому обжатие εh должно не
превышать 25%, - 30%, т.е. ограничивается в
указанных пределах. При этом интенсивность
деформации сдвига составил Г=0,28-0,47, что
практически невозможно осуществит при прокатке
полосы в гладких цилиндрических валках. При этом
при прокатке в цилиндрических валках наблюдается
течение материала вдоль продольной оси, и
минимальные сдвиги, которые развиваются по
отношению друг друга параллельно. При таком
способе прокатки кристаллики будут течь по
направлению прокатки, и будут мало
способствовать к закрытию и «залечиванию» всех
внутренних дефектов.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Конструкция прокатного стана с коническими
валками отличающийся тем, что конические валки
расположены по отношению друг друга
взаимообратно и под углом β=10° к горизонтальной
поверхности.
![29823
2
Изобретение относится к обработке металлов
давлением, а именно конструкциям прокатных
станов для прокатки слитков и заготовок и может
быть использовано в прокатных цехах
металлургических заводов.
Известно конструкция прокатного стана -
рабочая клеть с двумя цилиндрическими валками
для прокатки слитков и заготовок, которое
обеспечивает требуемую форму размеров и качество
проката за N-oe количество проходов между
валками при многократном уменьшении размеров
поперечного сечения и увеличения исходной длины
заготовки [Королев А.А Оборудование прокатных и
трубных цехов. -М.: Металлургия. 1987. с.480].
Недостатком данной конструкций стана является
то, что при прокатке в гладких цилиндрических
валках наблюдается ярко выраженная анизотропия
механических свойств отрицательно влияющих на
свойство штампуемости листового металла, т.к.
зерна в основном интенсивно вытягиваются по
направлению прокатки, а по ширине -
незначительно.
Наиболее близким к заявленному техническому
решению является схема конструкций
трехвалкового стана с дисковыми или коническими
валками [Технология прокатное производства:
Учебник для вузов/ Грудев А.П., Машкин Л.Ф.,
Ханин М.И. -М.: Металлургия. 1994. с.656].
На этих станах осуществляется периодическая
винтовая прокатка, которая позволяет изготавливать
сплошные профили круглого поперечного сечения с
переменным диаметром по длине, полые профили с
переменными по длине наружным диаметром и
толщиной стенки, а также профили с винтовой
поверхностью.
Рабочая клеть стана винтовой прокатки включает
дисковые валки развернутые относительно оси
прокатки на угол подачи -3-6°, или конические
валки, на такой же угол подачи и дополнительно -
на угол раскатки β, составляющий в действующих
конструкциях стана 45°. При этом конические валки
располагаются по отношению друг друга
симметрично.
На фиг.1 показано известная схема прокатки
заготовок дисковыми (а) и коническими (б) валками
в трехвалковом стане периодической винтовой
прокатки, где конические валки установлены
симметрично относительно горизонтальной оси, т.е.
конусность валков направлены в одну сторону и
придают к заготовке вращательное движение вокруг
ее продольной оси. При этом валки вращаются в
одном направлении.
Недостатком данной конструкции прокатного
стана является то, что она в основном
предназначена для получения сплошных профилей
круглого поперечного сечения с переменным
диаметром по длине, прошивки, и не обеспечивает
высокого качества, т.е. создания в объеме заготовки
интенсивных сдвиговых деформации, положительно
влияющих на закрытие и заваривание всех
внутренних дефектов и предотвращающие течение
металла вдоль прокатки.
Задачей изобретения является создание
конструкции прокатного стана с коническими
валками, обеспечивающего повышение качества
металла.
Технический результат, получаемый при
использовании изобретения, заключается в
возможности за счет несимметричной
(асимметричной) прокатки осуществить в заготовке
интенсивные сдвиговые деформации в продольном
направлении и снизить усилие прокатки.
В предлагаемой конструкции прокатного стана
конические валки расположены по отношению друг
друга взаимообратно и наклонены к горизонтальной
плоскости под определенным углом для более
удобного захвата полосы в горизонтальной
плоскости.
Изобретение поясняется схемами, где на фиг.2
показано схема конструкций прокатного стана с
коническими валками, расположенные по
отношению друг другу взаимообратно и составляют
угол β к горизонтальной поверхности (горизонту).
Основные узлы прокатного стана 1-конические
валки; 2- подшипники скольжения; 3- шарнирное
соединение с шпинделями и другими узлами
прокатного стана; 4- шпиндели; 5- зубчатая
передача (шестеренная клеть); 6- прокатываемая
полоса; 7-рабочая клеть прокатного стана
Прокатку осуществляет следующим образом. Из
нагревательных печей заготовка подается на
рольганги и подается в зазор между валками 1, где
обжимается и прокатывается до требуемых
размеров. При этом за определенное количество
приходов обеспечивается повышение качества
проката за счет несимметричной прокатки,
создающий из-за разностей скоростей прокатки со
стороны большего и меньшего диаметров. Следует
отметить, что при несимметричной прокатке в
продольном направлении полосы возникают
интенсивные сдвиговые деформации положительно
влияющих на качество проката: устранения
анизотропии механических свойства, закрытие и
заваривание внутренних дефектов литейного
происхождения. Особенностью предлагаемой
конструкции заключается в том, что прокатываемая
полоса 6 в задается в зазор между коническими
валками 1 параллельно горизонтальной плоскости,
т.е. без существенного наклона, и не требует
специальных направляющих проводков и
направляющих для правильной задачи полосы.
Пример. Был проведен лабораторный
эксперимент, основными задачами которого
является повышение качества за счет
несимметричной прокатки (асимметричной) и
облегчение захвата полосы в зазор между
коническими валками. Анализ результатов
эксперимента показал, что при прокатке заготовок в
предлагаемой конструкции прокатного стана
возникают максимальные сдвиговые деформации в
продольном направлении полосы и повышает
качество полосы за счет устранения волокнистости
и закрытия внутренних дефектов.
Для подтверждения вышеизложенного, был
изготовлен модель лабораторного прокатного стана
с коническими валками и расположенных к](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)