Профиль для металлических конструкций (стр. 4 из 10)
Необходимо отметить, что эффективная прокатка балок в прямых калибрах возможна только при значительном уклоне внутренних граней фланцев, так как величина этих уклонов определяет интенсивность обжатия фланцев в открытых ручьях. При уклоне внутренних граней менее 12% и значительной высоте фланцев возникают трудности получения правильного профиля из-за невозможности бокового обжатия фланцев. Это ограничивает применение прямых балочных калибров для получения широкополочных балок. Для увеличения интенсивности бокового обжатия фланцев и прокатки тонко стенных балок с уменьшенными уклонами внутренних граней и увеличенной шириной полок применяют повышенные выпуски калибров до 12% с одновременным изгибом стенки калибра, как показано на рис. 4.5, а, б. Реже применяют калибры с прямой стенкой и увеличенными до 12% выпусками открытых фланцев (рис. 4.5, в). Величина этого выпуска ограничена условиями входа раската в закрытый балочный калибр; с увеличением выпуска ширина Полосы по отогнутым открытым фланцам становится значительно больше соответствующей ширины последующего калибра Вдз (см. рис. 4.2), 4-й, вследствие чего возрастает перегиб фланцев при втягивании раската в валки. При этом появляется опасность «закусывания» валками вершины фланца с последующим образованием заката [3].
Рис. 4.5. Форма черновых и подготовительных закрытых балочных калибров с увеличенным выпуском
а) – с изгибом стенки и одинаковым выпуском у открытых и закрытых ручьев; б) – с изгибом стенки и разным выпуском открытых и закрытых ручье; в) – без изгиба стенки с разными выпусками у открытых и закрытых ручьев.
5. Методика расчета калибровки валков
Произведем расчет калибровки для прокатки двутавровой балки №36 на стане 800 НТМК, пользуясь методом А.П. Чекмарева [1]. Размеры холодного профиля балки и допуски принимаем по ГОСТ 8239–72. Размеры профиля привидены в табл. 5.1. Уклон внутренней грани полок принимаем ≤ 12%. Пользуясь графиком (см. рис. 5.1), выбираем восемь фасонных калибров. Так как данный профиль является среднесортным профилем, то для схемы прокатки мы принимаем, что все восемь калибров прямые закрытые.
Рис. 5.1. График для выбора числа калибров при прокатке двутавровых балок и швеллеров
Так как стан для прокатки полунепрерывный, то калибры располагаются в каждой клети. Мы принимаем, что в ходе прокатки в чистовой группе у нас не задействованы одна вертикальная и одна горизонтальная клети.
Таблица 5.1. Основные размеры балка двутавровой №36 по ГОСТ 8239–72
| Размеры в мм | |||||
| h | b | d | t | R | r |
| 360 | 145 | 7,5 | 12,3 | 14 | 6 |
Учитывая износ валка и целесообразность прокатки на минус, а также температурное расширение профиля примем следующие размеры чистового калибра.
Ширина (высота балки):
В8 = (h– 3)×1,012 мм, (1)
где h – высота балки по ГОСТ 8239–72;
3 – допускаемое отклонение на минус по высоте балки;
1,012 – поправочный коэффициент учитывающий тепловое расширение металла.
Высота (ширина полки):
Н8 = (b – 3)×1,012 мм, (2)
где b – ширина полки по ГОСТ 8239–72;
3 – допускаемое отклонение на минус по ширине полки;
1,012 – поправочный коэффициент учитывающий тепловое расширение металла.
Средняя толщина фланцев:
t8 = (t – t×0,06)×1,012 мм, (3)
где t – средняя толщина полки по ГОСТ 8239–72
0,06 – допускаемое отклонение по средней толщине полки в процентных долях;
1,012 – поправочный коэффициент учитывающий тепловое расширение металла.
Толщина стенки калибра:
d8 = d×1,012 мм, (4)
где d – толщина стенки калибра;
1,012 – поправочный коэффициент учитывающий тепловое расширение металла.
Высота фланца:
мм, (5)где Н8 – высота калибра;
d8 – толщина стенки калибра.
Толщина фланца у основания калибра:
B8 = t8 + 0,5h8×tgφ8 мм, (6)
где t8 – средняя толщина фланцев;
h8 – высота фланцев;
tgφ8 – тангенс углов наклона фланцев tgφ8 = 0,12.
Толщина фланцев у вершины:
а8 = 2t8 – b8 мм, (7)
где t8 – средняя толщина фланцев;
b8 – толщина фланца у основания калибра.
Площадь поперечного сечения фланца:
qфл = t8× h8 мм2, (8)
где t8 – средняя толщина фланцев;
h8 – высота фланцев.
Площадь поперечного сечения чистового калибра:
q8 = 4qфл + В8× d8 мм2, (9)
где qфл – площадь поперечного сечения фланца;
В8 – ширина калибра;
d8 – толщина стенки калибра.
Уширение ΔВ1 и суммарное уширение ΔВ2-8 предварительно выбираем по графику рис. 5.2.
Общее уширение:
∑ ΔВ1-8 = ΔВ1 + ΔВ2-8 мм, (10)
где ΔВ1 – уширение для разрезного калибра;
ΔВ2-8 – уширение в остальных калибрах.
Рис. 5.2. График для выбора величины уширения в двутавровых и швеллерных калибрах
I– суммарное уширение во всех калибрах, кроме разрезного;
II– уширение в разрезном калибре
Ширина заготовки:
В0 = В7 – ∑ ΔВ1-8 мм, (11)
где В8 – ширина калибра;
∑ ΔВ1-8 – общее уширение.
Ширина разрезного калибра:
В1 = В0 + ΔВ1 мм. (12)
Выбираем утяжку металла в закрытых фланцах Δhут = 8 мм. Приращение высоты выбираем в пределах Δhпр = 0,75 ÷ 2 мм. Значения высот фланцев всех калибров принимаются с учетом место чередования мест разъемов валков. В чистовом калибре открытым фланцем является нижний, закрытым – верхний.
Толщину у основания открытого фланца разрезного калибра принимаем в пределах:
b1 ≈ (0,35÷0,45)×В1 мм, (13)
где В1 – ширина разрезного калибра.
Толщину у основания закрытого фланца разрезного калибра принимаем в пределах:
а1 ≈ (0,4÷0, 5)× b1 мм, (14)
где b1 – толщина у основания открытого фланца разрезного калибра.
Для определения размеров фланцев остальных калибров будем исходить из следующих положений:
1.Площади фланцев устанавливаем по выбранным коэффициентам вытяжки:
2.Для определения размеров открытых фланцев воспользуемся точкой К, которая даст возможность установить наклон внутренних граней открытых фланцев и, следовательно, размеры b и a;
3.Для определения размеров закрытых фланцев исходим из размеров большего открытого фланца, причем предусматриваем незначительное защемление в закрытый фланец в последних калибрах.
Согласно практическим данным принимаем:
.т.е. коэффициент деформации у вершины закрытого фланца будет изменятся по ходу прокатки от 1,15 (защемление) до 0,95 (свободный заход в закрытый фланец).
В случае необходимости размеры а и b моно скорректировать.
Находим координаты точки К, имея в виду, что в разрезном калибре нижний фланец открытый:
tgφ8= 0,12;
tgφ1 =
, (15)где b1 – толщина у основания открытого фланца разрезного калибра;
а1 – толщину у основания закрытого фланца разрезного калибра;
h1 – высота нижнего фланца.
Тогда найдем расстояние точки К от наружной грани фланцев:
, (16)где
и 
– тангенсы углов наклона внутренних граней фланцев разрезного и чистового калибров;bnи b1 – толщина фланцев у основания чистового и разрезного калибров.
Найдем расстояние от основания до точки К:
мм, (17)где е – расстояние точки К от наружной грани фланцев;
bnи b1 – толщина фланцев у основания чистового и разрезного калибров;
и – тангенсы углов наклона внутренних граней фланцев разрезного и чистового калибров.Принимаем площадь закрытого фланца равной площади открытого q1’=q1, тогда размеры закрытого верхнего фланца определим с учетом высоты последнего h1’:
а1’=
мм, (18)где h1 – высота закрытого фланца;
h1’ – высота открытого фланца;
а1 – толщину у основания закрытого фланца разрезного калибра.
b1’=
мм, (19)