RU2364457C1 - Method of roll-formed channel bars shaping - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention relates to metal pressure working immediately dealing with manufacture of graded roll-formed sections. The flat work edge elements are bent (progressively and in multiple repeated passes) to produce a finite angle between the section wall and flanges. In the course of the first two passes the flat work edge elements are bent downwards at a specified sum angle with due regard for the flat work thickness and strength properties. In the course of the third pass the bar becomes straightened by way of passage between smooth rolls positioned at a specified width clearance with due regard for the flat work rated thickness. In the course of the passes remaining (from seven to nine) the flat work edge elements are bent upwards till the finite angle is produced.

EFFECT: enhancement of the channel bars consumer properties.

1 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве гнутых швеллерных профилей.The invention relates to the processing of metals by pressure and can be used in the manufacture of bent channel profiles.

Такие профили изготавливаются на специализированных станах путем последовательной подгибки в валках отдельных элементов формуемой полосовой заготовки. Технология изготовления гнутых швеллеров (в частности, калибровки валков) достаточно подробно рассмотрена, например, в книге под ред. И.С.Тришевского. Производство гнутых профилей (оборудование и технология), «Металлургия», 1982, с.244-248.Such profiles are made on specialized mills by sequentially bending in the rolls of the individual elements of the formed strip blank. The manufacturing technology of bent channels (in particular, calibration of rolls) is considered in sufficient detail, for example, in the book under the editorship of I.S. Trishevsky. Production of bent profiles (equipment and technology), Metallurgy, 1982, p. 244-248.

Известен способ профилирования равнополочных швеллеров путем последовательной подгибки элементов полосовой заготовки с разными радиусами изгиба по проходам, в котором величину межвалкового зазора устанавливают в зависимости от высоты и толщины швеллера, а также от величины предела прочности (σ_в) заготовки (см. пат. РФ №2164186, кл. В21D 7/00, опубл. БИ №8, 2001 г.).There is a method of profiling equal-channel channels by successively bending elements of a strip billet with different bending radii along the aisles, in which the roll gap is set depending on the height and thickness of the channel, as well as on the value of the tensile strength (σ _in ) of the workpiece (see US Pat. RF No. 2164186, class B21D 7/00, publ. BI No. 8, 2001).

Недостатком способа является возможность трещинообразования в местах изгиба профиля, в особенности на участках полосовой заготовки с повышенными толщиной и σ_в (например, на передних концах рулонных полос).The disadvantage of this method is the possibility of cracking in places of bending of the profile, in particular in areas of strip billets with increased thickness and σ _in (for example, at the front ends of the roll strips).

Наиболее близким аналогом к заявляемому способу является технология профилирования гнутых швеллеров, описанная в книге И.С.Тришевского и др. «Калибровка валков для производства гнутых профилей проката», Киев, «Технiка», 1980, с.48-55 и рис.13.The closest analogue to the claimed method is the technology of profiling bent channels described in the book by I. S. Trishevsky et al. “Calibration of rolls for the production of bent sections of rolled products”, Kiev, “Technics”, 1980, p. 48-55 and Fig. 13 .

Этот способ (технология) включает последовательную по проходам подгибку краевых элементов полосовой заготовки до получения конечного угла между стенкой и полками профиля и характеризуется тем, что формообразование швеллера 120×60×6 мм осуществляется в одиннадцати проходах с последовательным уменьшением величины радиусов изгиба от 116 до 8 мм. Недостатком данной технологии является возможность трещинообразования по вышеизложенным причинам (в том числе - при эксплуатации профилей), что снижает их потребительские свойства.This method (technology) includes sequential bending along the aisles of the edge elements of the strip billet to obtain the final angle between the wall and the profile shelves and is characterized in that the channelization of 120 × 60 × 6 mm is carried out in eleven passes with a sequential decrease in the value of bending radii from 116 to 8 mm The disadvantage of this technology is the possibility of cracking for the above reasons (including the operation of profiles), which reduces their consumer properties.

Технической задачей настоящего изобретения является уменьшение трещинообразования при профилировании швеллеров и повышение их потребительских свойств.An object of the present invention is to reduce cracking during profiling of channels and increase their consumer properties.

Для решения этой задачи в предлагаемом способе профилирования, включающем последовательную по проходам подгибку краевых элементов полосовой заготовки до получения конечного угла между стенкой и полками профиля, в первых двух проходах краевые элементы отгибают вниз на суммарный угол 18…30°, величина которого определяется толщиной заготовки и ее прочностными свойствами, а в третьем проходе полосу выпрямляют, пропуская между валками с гладкими бочками с зазором между ними в пределах 0,98…0,99 от номинальной толщины полосы, и в последующих семи-девяти проходах осуществляют подгибку краевых элементов заготовки вверх до достижения конечного угла на готовом профиле.To solve this problem, in the proposed method of profiling, which includes bending sequentially along the aisles of the edge elements of the strip blank to obtain the final angle between the wall and the shelves of the profile, in the first two passes the edge elements are bent down by a total angle of 18 ... 30 °, the value of which is determined by the thickness of the workpiece and its strength properties, and in the third pass the strip is straightened, passing between rolls with smooth barrels with a gap between them within 0.98 ... 0.99 of the nominal thickness of the strip, and in subsequent and nine passes performed hem edge members workpiece upward before reaching the end of the angle on the finished profile.

Приведенные параметры предлагаемого способа получены опытным путем и являются эмпирическими.The parameters of the proposed method are obtained empirically and are empirical.

Сущность заявляемого технического решения заключается в применении в процессе профилирования деформации обратного знака, что согласно эффекту Баушингера (см. М.В.Сторожев и Е.А.Попов. Теория обработки металлов давлением, М., «Высшая школа», 1963, с.29) уменьшает значение сопротивления деформированию и благоприятно влияет на микроструктуру стали. Проведенные заявителем во время опытов (см. ниже) металлографические исследования показали, что получаемая микроструктура гарантирует практически отсутствие трещинообразования в местах изгиба.The essence of the proposed technical solution is to use the reverse sign in the profiling process, which according to the Bausinger effect (see M.V. Storozhev and E.A. Popov. Theory of metal forming, M., Higher School, 1963, p. 29) reduces the value of resistance to deformation and favorably affects the microstructure of steel. The metallographic investigations carried out by the applicant during the experiments (see below) showed that the resulting microstructure guarantees virtually no crack formation at the bending points.

Заявляемый способ профилирования иллюстрируется схемой на чертеже (римские цифры - номера проходов).The inventive method of profiling is illustrated by the diagram in the drawing (Roman numerals - pass numbers).

В I проходе краевые элементы 1 заготовки 2 отгибаются вниз на угол α₁, который меньше суммарного угла α₂=18°…30°, достигаемого при дальнейшей подгибке вниз элементов 1. В III проходе формуемая полоса пропускается через валки с гладкими бочками, установленными с зазором 0.98…0,99 от номинальной толщины h полосы, в результате чего получается выпрямленная полоса 3. Дальнейшее профилирование осуществляется по известной схеме для формовки швеллера - с последовательным увеличением суммарного угла подгибки от β₁ (в IV проходе) до угла 90° в последнем (XI) проходе между полками 4 и стенкой 5 швеллера.In the first pass, the edge elements 1 of the workpiece 2 are bent down by an angle α ₁ , which is less than the total angle α ₂ = 18 ° ... 30 °, achieved by further folding down the elements 1. In the third pass, the formed strip is passed through rolls with smooth barrels installed with a gap of 0.98 ... 0.99 from the nominal thickness h of the strip, resulting in a straightened strip 3. Further profiling is carried out according to the known scheme for forming the channel - with a sequential increase in the total angle of bending from β ₁ (in the IV pass) to an angle of 90 ° in the last (Xi) pr bypass between the shelves 4 and the channel wall 5.

Величину радиусов изгиба также следует принимать по известной схеме, т.е. с их последовательным уменьшением по ходу профилирования. При этом величина R₁>R₂ и рекомендуется принять: α₁=β₁ и α₂=β₂. Небольшое обжатие полосы (в пределах 1…2%) в III проходе необходимо для полного устранения первоначального (в I и II проходах) изгиба полосы, что также повышает качество готового профиля.The value of the bending radii should also be taken according to a known scheme, i.e. with their successive decrease in the course of profiling. Moreover, the value of R ₁ > R ₂ and it is recommended to take: α ₁ = β ₁ and α ₂ = β ₂ . A small compression of the strip (within 1 ... 2%) in the III pass is necessary to completely eliminate the initial (in I and II passes) bending of the strip, which also improves the quality of the finished profile.

Опытную проверку заявляемого способа осуществляли на профилегибочных станах ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат».Experimental verification of the proposed method was carried out on roll forming mills of OJSC "Magnitogorsk Iron and Steel Works".

С этой целью при профилировании равнополочных швеллеров различного сортамента из полосовой заготовки толщиной 1…8 мм варьировали величину суммарного угла подгибки α₂ и количество проходов (от 1 до 3) для его достижения, величину межвалкового зазора в III проходе (при выпрямлении полосы), а также количество проходов после этой операции до достижения конечного угла (90°) подгибки полок швеллера. Результаты опытов оценивали по выходу дефекта «трещина», а также по микроструктуре мест изгиба полосы.For this purpose, when profiling equal-channel channels of various sizes from a strip billet with a thickness of 1 ... 8 mm, we varied the total bending angle α ₂ and the number of passes (from 1 to 3) to achieve it, the size of the roll gap in the III pass (when straightening the strip), and also the number of passes after this operation until the final angle (90 °) of the bending of the channel shelves is reached. The results of the experiments were evaluated by the yield of the defect "crack", as well as by the microstructure of the places of bending of the strip.

Наилучшие результаты (отсутствие трещинообразования и оптимальная, в аспекте величины зерна и его вытянутости) получены при реализации предлагаемого способа профилирования. Отклонения от рекомендуемых параметров ухудшали достигнутые показатели.The best results (lack of cracking and optimal, in terms of grain size and elongation) were obtained when implementing the proposed method of profiling. Deviations from the recommended parameters worsened the achieved indicators.

Так, например, при α₂<18° наблюдалось трещинообразование в 1,5…3,0% случаев, а при α₂>30 затруднялось выпрямление полосы и ухудшалась микроструктура мест изгиба готовых профилей. При отсутствии обжатия выпрямляемой полосы валками ухудшалось качество поверхности профилей (т.е. «товарный вид»), а при обжатии более 2% в отдельных случаях наблюдались трещины в последующих проходах.So, for example, at α ₂ <18 °, crack formation was observed in 1.5 ... 3.0% of cases, and at α ₂ > 30 straightening of the strip was difficult and the microstructure of the bending points of the finished profiles worsened. In the absence of compression of the straightened strip by rolls, the surface quality of the profiles (ie, “presentation”) deteriorated, and with compression of more than 2%, in some cases, cracks were observed in subsequent passes.

Было также установлено, что использование предлагаемого способа снижает давление металла на валки и момент прокатки в последующих (после выпрямления полосы в проходах), что позволяет увеличить в них углы подгибки и, в конечном итоге, сократить на один-два общее число проходов после третьего.It was also found that the use of the proposed method reduces the pressure of the metal on the rolls and the moment of rolling in the subsequent ones (after straightening the strip in the passages), which allows them to increase the bending angles and, ultimately, reduce by one or two the total number of passes after the third.

Профилирование по технологии, взятой в качестве ближайшего аналога (см. выше), показало, что выход дефекта «трещина» (в особенности, на швеллерах толщиной 6…8 мм) достигает 0,3…1,5%. Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущества перед известным объектом.Profiling according to the technology taken as the closest analogue (see above) showed that the yield of the “crack” defect (especially on channels with a thickness of 6 ... 8 mm) reaches 0.3 ... 1.5%. Thus, an experimental verification confirmed the acceptability of the technical solution found to achieve the goal and its advantages over a known object.

По данным технико-экономических исследований использование настоящего изобретения при производстве равнополочных гнутых швеллеров повысит выход качественных профилей с улучшенными потребительскими свойствами не менее чем на 3% с соответствующим ростом прибыли от реализации проката.According to technical and economic studies, the use of the present invention in the production of equal-bent bent channels will increase the yield of quality profiles with improved consumer properties by at least 3% with a corresponding increase in profits from the sale of rolled products.

Пример конкретного выполненияConcrete example

Швеллер 160×80×6 мм из ст. 09Г2 профилируется по режиму (суммарные углы подгибки):Channel 160 × 80 × 6 mm from Art. 09Г2 is profiled by the mode (total bending angles):

α₁=12°; α₂=22°; выпрямление полосы с обжатием в 1,5%; β₁=12°; β₂=22°; β₃=35°; α ₁ = 12 °; α ₂ = 22 °; strip straightening with compression of 1.5%; β ₁ = 12 °; β ₂ = 22 °; β ₃ = 35 °;

β₄=50°; β₅=68°; β₆=80°; β₇=88°; β₈=90°: общее количество проходов - 11.β ₄ = 50 °; β ₅ = 68 °; β ₆ = 80 °; β ₇ = 88 °; β ₈ = 90 °: total number of passes - 11.

Без предварительной «обратной» подгибки швеллер профилируется также за 11 проходов по режиму: 0°→12°→22°→32°→43°→56°→67°→75°→80°→85°→88°→90°.Without preliminary “reverse” bending, the channel is also profiled in 11 passes in the mode: 0 ° → 12 ° → 22 ° → 32 ° → 43 ° → 56 ° → 67 ° → 75 ° → 80 ° → 85 ° → 88 ° → 90 ° .

Claims (1)

Способ профилирования гнутых швеллеров, включающий последовательную по проходам подгибку краевых элементов полосовой заготовки до получения конечного угла между стенкой и полками готового профиля, отличающийся тем, что в первых двух проходах краевые элементы полосовой заготовки с учетом ее толщины и прочностных свойств отгибают вниз на суммарный угол 18…30°, в третьем проходе полосу пропускают между валками с гладкими бочками с зазором между ними в пределах 0,98…0,99 от номинальной толщины полосы для ее выпрямления, а в последующих семи-девяти проходах осуществляют подгибку краевых элементов заготовки вверх до получения конечного угла. A method for profiling bent channels, including bending sequentially along the aisles of the edge elements of the strip billet to obtain a final angle between the wall and the shelves of the finished profile, characterized in that in the first two passes the edge elements of the strip billet, taking into account its thickness and strength properties, are bent down by a total angle of 18 ... 30 °, in the third pass, the strip is passed between the rolls with smooth barrels with a gap between them within 0.98 ... 0.99 of the nominal thickness of the strip for straightening, and in the next seven In five passages, the edge elements of the workpiece are bent upward until a final angle is obtained.