RU2332274C1 - Method of moulding varietal roll-formed shapes - Google Patents

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: method of moulding varietal roll-formed shapes relates to plastic metal working and is designed for processing work pieces mainly with thickness h=2...8 mm with given mechanical properties. The method involves overcastting elements with a final bend radius, which increases with increase in h. For steel with flow point σ_f≤270 MPa, the value of the final bend radius is determined from the relationship: R₁=(1,85...2,25)(h-0,4) σ_f/σ_b mm, and for steel with flow point 470≥σ_f>270 MPa from the relationship: R₂=(2,15...2,45)(h-0,4) σ_f/σ_b mm, where σ_b is the breaking stress of steel, MPa. There are more application properties of the roll-formed shapes and yield gain.

EFFECT: more application properties of the roll-formed shapes and yield gain of the material.

2 ex

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве сортовых холодногнутых профилей проката.The invention relates to the processing of metals by pressure and can be used in the production of cold-rolled long sections.

Такие профили (уголковые, швеллерные, корытные и др.) формуются на многоклетевых профилегибочных станах путем последовательной подгибки элементов полосовой заготовки на заданные углы за один проход и с заданными радиусами изгиба, которые обычно уменьшаются по ходу профилирования до конечной величины на готовом профиле. Величины радиусов нормируются ГОСТами и ТУ на сортамент гнутых профилей, и они зависят от толщины профиля и величины временного сопротивления (σ_в) заготовки. Технология формовки сортовых гнутых профилей достаточно подробно описана, например, в книге под ред. И.С.Тришевского «Производство гнутых профилей (оборудование и технология)», М.: Металлургия, 1982, с.243-262.Such profiles (corner, channel, trough, etc.) are formed on multi-cage roll forming mills by sequentially bending the strip blank elements at predetermined angles in one pass and with predetermined bending radii, which usually decrease during profiling to a final value on the finished profile. The values of the radii are normalized by GOSTs and TU for the assortment of bent profiles, and they depend on the thickness of the profile and the value of temporary resistance (σ _in ) of the workpiece. The technology for forming high-quality bent profiles is described in sufficient detail, for example, in a book under the editorship of I.S. Trishevsky "Production of bent profiles (equipment and technology)", Moscow: Metallurgy, 1982, p.243-262.

Известен способ профилирования равнополочных швеллеров с равными радиусами изгиба по проходам в валках, установленных с заданными зазорами, при котором величина горизонтального межвалкового зазора определяется толщиной заготовки и величиной ее σ_в (см. пат. РФ №2164186, кл. В21D 7/00, опубл. БИ №8, 2001 г.). Однако этот способ пригоден только для профилирования равнополочных швеллеров.There is a method of profiling equal-channel channels with equal bending radii along the passages in the rolls installed with predetermined gaps, in which the horizontal roll gap is determined by the thickness of the workpiece and its value σ _in (see US Pat. RF No. 2164186, class B21D 7/00, publ. BI No. 8, 2001). However, this method is only suitable for profiling equal-channel channels.

Наиболее близким аналогом к заявляемому способу является технология формовки сортовых гнутых профилей, описанная в книге В.Ф.Рашникова и др. «Производство гнутых профилей на Магнитогорском меткомбинате», Магнитогорск, РИО МГТУ, 1999, с.24-33.The closest analogue to the claimed method is the technology for forming high-quality bent profiles, described in the book by V.F. Rashnikov et al. “Production of bent profiles at the Magnitogorsk Iron and Steel Works”, Magnitogorsk, RIO MSTU, 1999, pp. 24-33.

Эта технология формовки профилей из заготовки с заданными механическими свойствами заключается в подготовке элементов полосы с конечным радиусом изгиба, возрастающим с увеличением ее толщины, характеризуется тем, что для углеродистой стали величина этого радиуса возрастает для толщины от 2 до 8 мм - с 3 до 11 мм, а для низколегированной стали тех же толщин - с 6 до 20 мм. Недостатком известной технологии является завышенная величина конечных радиусов изгиба профилей, что снижает потребительские свойства проката и уменьшает выход годного на одной рабочей компании валков.This technology of forming profiles from a workpiece with desired mechanical properties consists in preparing strip elements with a finite bending radius increasing with increasing thickness, characterized by the fact that for carbon steel this radius increases for thicknesses from 2 to 8 mm - from 3 to 11 mm , and for low alloy steel of the same thickness - from 6 to 20 mm. A disadvantage of the known technology is the overestimated value of the final bending radii of the profiles, which reduces the consumer properties of rolled products and reduces the yield of rolls suitable for one working company.

Действительно, одной из основных потребительских характеристик сортовых гнутых профилей является их несущая способность, которая определяется, прежде всего, величиной момента сопротивления изгибу данного профиля. Величина же этого момента тем больше, чем меньше радиус мест сопряжений элементов сортового профиля (например, между стенкой и полками швеллера). Кроме того, чем больше величина радиуса элементов валков, формующих места изгиба, тем быстрее наступает момент, когда его величина (вследствие износа валков) достигает максимально допустимого значения. Технической задачей настоящего изобретения является повышение потребительских свойств сортовых профилей и увеличение выхода годного.Indeed, one of the main consumer characteristics of high-quality bent profiles is their bearing capacity, which is determined, first of all, by the value of the moment of resistance to bending of this profile. The magnitude of this moment is greater, the smaller the radius of the places of conjugation of the elements of high-quality profile (for example, between the wall and the shelves of the channel). In addition, the larger the radius of the elements of the rolls forming the places of bending, the faster the moment comes when its value (due to wear of the rolls) reaches the maximum allowable value. The technical task of the present invention is to increase the consumer properties of varietal profiles and increase yield.

Для решения этой задачи в способе формовки сортовых гнутых профилей, преимущественно толщиной h=2...8 мм, из заготовки с заданными механическими свойствами, заключающемся в подгибке элементов полосы с конечным радиусом изгиба, возрастающим с увеличением h, для сталей с пределом текучести σ_т≤270 МПа величину конечного радиуса изгиба определяют по зависимости: R₁=(1,85...2,25)(h-0,4)σ_т/σ_в, мм, а для сталей с 470≥σ_т>270 МПа - по зависимости: R₂=(2,15...2,45)(h-0,4)σ_т/σ_в, мм, где σ_в - временное сопротивление стали, МПа.To solve this problem, in the method of forming high-quality bent profiles, mainly with a thickness of h = 2 ... 8 mm, from a workpiece with specified mechanical properties, which consists in bending strip elements with a finite bending radius increasing with increasing h, for steels with yield strength σ _t ≤270 MPa, the value of the final bending radius is determined by the dependence: R ₁ = (1.85 ... 2.25) (h-0.4) σ _t / σ _in , mm, and for steels with 470≥σ _t > 270 MPa - according to: R ₂ = (2.15 ... 2.45) (h-0.4) σ _t / σ _in , mm, where σ _in is the temporary resistance of steel, MPa.

Приведенные математические зависимости получены в результате обработки опытных данных и являются эмпирическими.The above mathematical dependences are obtained as a result of processing experimental data and are empirical.

Сущность заявляемого технического решения заключается в оптимизации величины конечных радиусов изгиба R гнутых профилей, причем эти величины зависят не только от толщины h заготовки (растут с ее увеличением), но и от соотношения σ_т/σ_в. Именно величина σ_т/σ_в определяет пластические свойства стали; чем больше σ_т/σ_в, тем больше упрочнение материала и при σ_т=σ_в он является наклепанным, т.е. не способным к профилированию с изгибом полосы. В то же время, величины R, рассчитанные по этим зависимостям, меньше, например, нормируемых ГОСТ, в 1,3...1,5 раза.The essence of the proposed technical solution is to optimize the value of the final bending radii R of bent profiles, and these values depend not only on the thickness h of the workpiece (grow with its increase), but also on the ratio σ _t / σ _c . The value of σ _t / σ _in determines the plastic properties of steel; the more σ _t / σ _in , the greater the hardening of the material and when σ _t = σ _in it is riveted, i.e. incapable of profiling with bending stripes. At the same time, the values of R calculated according to these dependencies are 1.3 ... 1.5 times less than, for example, standardized GOSTs.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.The proposed method is implemented as follows.

Для полосовой заготовки конкретной толщины из стали с известными значениями σ_т и σ_в (берутся их средние величины на достаточно большом объеме металла) определяются величины минимально допустимых конечных радиусов R и, если профилирование ведется с последовательным уменьшением радиусов изгиба по проходам, задаются величины этих радиусов, которые и выполняются на валках соответствующих клетей профилегибочного стана. Эти величины гарантируют получение качественных сортовых гнутых профилей.For a strip billet of a specific thickness of steel with known values of σ _t and σ _in (their average values are taken over a sufficiently large volume of metal), the values of the minimum allowable final radii R are determined and, if profiling is carried out with a sequential decrease in the bending radii along the passages, the values of these radii , which are performed on the rolls of the respective stands of the roll forming mill. These values guarantee obtaining high-quality bent sections.

Опытную проверку предлагаемого способа осуществляли на профилегибочных станах 1÷4×50÷300 и 2÷8×100÷600 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат».Experimental verification of the proposed method was carried out on roll forming mills 1 ÷ 4 × 50 ÷ 300 and 2 ÷ 8 × 100 ÷ 600 OJSC "Magnitogorsk Iron and Steel Works".

С этой целью при формовке гнутых профилей различного сортамента из полосовой заготовки толщиной 2...8 мм с σ_т=220...320 МПа опробовались различные величины конечных радиусов изгиба, а результаты оценивались по качеству профилей (их геометрии и наличию трещин в местах изгиба) и выходу годного на одной рабочей компании валков стана.For this purpose, when forming bent structures of various sizes of flat blanks 2 ... 8 mm thick σ _T = 220 ... 320 MPa were tested various values final bending radius, and the results were evaluated on quality profiles (their geometry and the presence of cracks in bending) and the yield of mill rolls suitable for one working company.

Наилучшие результаты (выход качественных профилей в пределах 98,5...99,8% при максимальной длительности кампании валков) достигнуты при реализации заявляемого способа. Отклонения от рекомендуемых величин R ухудшали достигнутые показатели.The best results (yield quality profiles within 98.5 ... 99.8% with a maximum duration of the roll campaign) are achieved with the implementation of the proposed method. Deviations from the recommended values of R worsened the achieved indicators.

Так, для заготовки из сталей с σ_т≤270 МПа при R₁=(1,6...1,8)(h - 0,4) σ_т/σ_в до 2% профилей имели трещины, а для сталей с 470≥σ_т>270 МПа при R₂=(1,9...2,1)(h-0,4) σ_т/σ_в выход дефектных профилей составил, в среднем, 3,2%. При величинах R₁ и R₂ больше рекомендуемых - уровень качества на достигнутом уровне, но длительностью рабочей компании валков (и выход годного) уменьшился на 7...20%.So, for steel billets with σ _t ≤270 MPa at R ₁ = (1.6 ... 1.8) (h - 0.4) σ _t / σ _in up to 2% of the profiles had cracks, and for steels with 470≥σ _t > 270 MPa with R ₂ = (1.9 ... 2.1) (h-0.4) σ _t / σ _{in the} yield of defective profiles was, on average, 3.2%. When the values of R ₁ and R _{2 are} more than recommended - the quality level is at the achieved level, but the duration of the working company of rolls (and yield) decreased by 7 ... 20%.

Технология, взятая в качестве ближайшего аналога, в опытах не опробовалась, так как увеличение R показало отрицательные результаты. Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущество перед известным объектом.The technology, taken as the closest analogue, was not tested in the experiments, since an increase in R showed negative results. Thus, an experimental verification confirmed the acceptability of the technical solution found to achieve the goal and its advantage over a known object.

Технико-экономические исследования, выполненные в ОАО «ММК», показали, что использование настоящего изобретения при производстве сортовых гнутых профилей на комбинате позволит улучшить потребительские свойства проката (за счет повышения его прочностных характеристик), что даст экономию металла у потребителей (ориентировочно на 1...1,5%) и повысит выход годного (в результате продления рабочей компании профилегибочных валков) не менее, чем на 2%.Technical and economic studies carried out at OJSC MMK showed that the use of the present invention in the production of high-quality bent sections at the plant will improve the consumer properties of rolled products (by increasing its strength characteristics), which will save consumers metal (approximately 1. ..1.5%) and increase the yield (as a result of the extension of the working company of roll forming rolls) by not less than 2%.

Примеры конкретного выполнения.Examples of specific performance.

1) Из заготовки толщиной h=4 мм с σ_т=240 МПа и σ_в=450 МПа (ст.3кп) профилируется швеллеры. Величина конечного радиуса изгиба:1) From the workpiece thickness h = 4mm _t σ = 240 MPa, σ = 450 MPa _at (st.3kp) profiled channels. The value of the final bending radius:

2) Из заготовки толщиной h=5 мм с σ_т=440 МПа и σ_в=560 МПа (ст.10ХСНД) профилируется корытный профиль. Величина конечного радиуса изгиба:2) From the workpiece thickness h = 5 mm, σ _m = 440 MPa, σ = 560 MPa _at (st.10HSND) profiled Korytnyi profile. The value of the final bending radius:

Claims (1)

Способ формовки сортовых гнутых профилей, преимущественно толщиной h=2...8 мм, из стальной полосовой заготовки с заданными механическими свойствами, включающий подгибку элементов полосы с конечным радиусом изгиба, возрастающим с увеличением h, отличающийся тем, что для сталей с пределом текучести σ_Т≤270 МПа величину конечного радиуса изгиба полосы определяют по зависимости: R₁=(1,85...2,25)(h-0,4)·σ_T/σ_B, мм, а для сталей с 470≥σ_T>270 МПа - по зависимости: R₂=(2,15...2,45)(h-0,4)·σ_T/σ_B, мм, где σ_B - временное сопротивление стали, МПа.A method of forming high-quality bent profiles, mainly with a thickness h = 2 ... 8 mm, from a steel strip billet with predetermined mechanical properties, including bending of strip elements with a finite bending radius increasing with increasing h, characterized in that for steels with yield strength σ _T ≤270 MPa, the value of the final bending radius of the strip is determined by the dependence: R ₁ = (1.85 ... 2.25) (h-0.4) · _{T T} / σ _B , mm, and for steels with 470≥σ _T > 270 MPa - according to: R ₂ = (2.15 ... 2.45) (h-0.4) · σ _T / σ _B , mm, where σ _B is the temporary resistance of steel, MPa.