Разработка технологии изготовления и калибровки валков для швеллера № 16

Министерство образования и науки Российской Федерации

 

Федеральное государственное бюджетное  образовательное 

учреждение высшего профессионального  образования

«Комсомольский-на-Амуре государственный  технический университет»

 

Факультет ИКП МТО

Кафедра «Машины и технология литейного  производства»

 

 

 

 

Курсовой проект

«Разработка технологии изготовления и калибровки валков для швеллера № 16»

 

 

 

 

 

                                                                                         Группа 8ОД

                                                                                         Выполнил С.А. Гресев 

Проверил В.В. Куринный    

 

 

 

 

 

2012

Содержание

Введение

1. Понятие швеллера …………………………………………………………….4
2. Калибровка валков для швеллера № 16 …………………………………….9
1. Понятие калибровки ………………………………………………………9
2. Классификация калибров ……………………………………………….11
3. Задачи калибровки ………………………………………………………15
4. Элементы калибровки …………………………………………………..15
5. Методы прокатки швеллера ………………………………………….....19
6. Расчёт калибровки валков для швеллера №16 П ………………….....22

Заключение

Список используемой литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Сегодня в промышленности и строительстве  используются множество видов металлоконструкций. Одним из них является швеллер. Дословно, с английского языка, швеллер переводится как канал. Благодаря своим отличным качествам, как надежность, огнеупорность и простота в использовании, швеллер является популярным материалом в строительстве. Он экономичен и легок в монтаже, а значит, с его помощью можно существенно сэкономить не только денежные средства, но и время на монтаж конструкций. П-образный профиль всегда применяют в возведении различных сооружений. Без него невозможно обойтись в строительстве зданий, мостов, колонн и кровельных конструкций. Да и в других отраслях промышленности швеллер просто незаменим. Так его успешно используют в автомобильном, вагонном и станочном производстве. На самом деле область его применения очень разнообразна и напрямую зависит от его размеров и параметров. Ведь ширина П-образной выемки швеллера может составлять от 5 до 40 сантиметров, а значит и степень нагрузки такой профиль может выносить различную.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Понятие  швеллера

 

Швеллер является одной из разновидностей фасонного проката. Применяется швеллер в самых  различных областях таких как:  промышленность  и станкостроение, машиностроение и строительство. В  частности в строительстве швеллер  используют как элемент больших  стержневых конструкций (мостов), колонн и связей, в несущих сооружениях  и опорах на объектах  промышленного, или гражданского назначения.

Швеллеры имеют номера от 5 до 40. С увеличением номера профиля отношения b/h и d/h уменьшаются. Для профилей малых размеров отношение площади стенки к площади профиля Fc /F = 1/3, для швеллеров, больших размеров Fc /F >1/3.

По действующему в настоящее  время  ГОСТ 8240-56 значительно уменьшена (по сравнению с ГОСТ 10017-39) толщина  стенки профиля, особенно для швеллеров больших номеров, а также несколько уменьшена средняя толщина полки и увеличена ее ширина. В результате этих изменений масса профиля уменьшилась, а удельное сопротивление возросло.

Швеллеры имеют меньший  уклон и большую ширину фланцев  по сравнению с балками соответствующих  номеров.

Особенностью прокатки швеллеров  является и наличие в калибрах так называемых ложных фланцев.

Рис.1.1 Профиль  швеллеров: а — с уклоном внутренних граней полок У и С; б — с параллельными гранями полок П; в — тонкостенного с узкими параллельными полками Л и Э.

Разберем подробнее, что представляет собой швеллер (рис. 1.2): это металлические балки (гнутые профили), в сечении похожи на букву «П». Номер швеллера показывает его размер, а именно ширину пространства от одной внешней грани полки до другой, а единицей измерения являются  сантиметры. Обе полки швеллера находятся с одной и той же стороны от стенки. Также швеллера различаются по форме полок (швеллер с параллельными полками (маркировка «П»), швеллер с уклоном внутренних поверхностей полок). Также бывают швеллеры, в маркировке которых может встречаться еще одна буква, которая показывает, что данное изделие позиционируется как  легкая (марка Л), экономичная (марка Э) или специальная (марка С) модель (рис. 1.1).

 

 

                                                Рис. 1.2

 

 

 

Самые распространенные типоразмеры  швеллера это 10 П, 12 П, 16П, 20 П и 40 П:

а) 10П равнополочное изделие которое производят  способом горячего проката не выполняя дополнительную термическую обработку. Для изготовления данного вида швеллера используют сталь с высокой гарантией свариваемости. Швеллер 10П имеет стандартную длину, как уже говорилось выше, от двух до двенадцати метров.  Вес одного погонного метра швеллера 10П, согласно ГОСТ, 8,59 килограмм.  Данное изделие нашло свое применение в армировании малых архитектурных конструкций и прочих  элементов, дабы повысить их устойчивость и жесткость;

б) 12 П, также как и 10П, изготавливают используя технологию горячего проката, без дополнительной термической обработки. Вес одного погонного метра, по ГОСТу, составляет 10,4 килограмма. Выпускается данный вид швеллера также стандартной длины, от двух до двенадцати метров и применяется в тех же областях и в тех же целях, что и швеллер 10 П. Однако если учесть что у швеллера 12П большая на 20% масса, то это приведет к следующему,  12 П обладает большей несущей способностью, что в свою очередь дает неплохую  возможность сэкономить на металлоемкости как всей конструкции в целом так и отдельных ее участков. Швеллер 12 П используют для укрепления сооружений, изготовления перекрытий, межэтажных и кровельных ,и укрепления различных небольших мостов.

в) 20П также производят способом горячего проката. В соответствии с ГОСТом , вес одного погонного метра изделия 20П, равен 18,4 килограмма, в следствии  чего его можно использовать в  тяжелонагруженных конструкциях,  способных выдержать не только статистическую нагрузку, но также динамическую и  циклическую нагрузки. Данное изделие из металла нашло свое применение в изготовлении  межэтажных перекрытий, в  усилении мостов, а также в металлоконструкциях которые  функционируют в динамическом режиме, при различных циклических нагрузках;

г) 40П производится по методу горячего проката на специальных сортопрокатных станах. Масса одного погонного метра данного изделия составляет 54,6 килограмма. Отличная несущая способность швеллера 40П дает возможность использовать этот материал в строительстве высотных зданий, и длинных мостов;

д) 16П изделие из металла которое производят методом горячего проката. Масса одного погонного метра данного изделия, согласно ГОСТ, составляет 14,2 килограмма. Стандартная длинна швеллера 16 П составляет интервал от 2-х до 12-ти метров. Швеллер 16П особенно часто используется в строительстве. Его применяют для изготовления перекрытий, монтажа временных конструкций. Также данная продукция используется в разных отраслях промышленности.

Швеллер бывает следующих  разновидностей:

- горячекатаный  стальной  швеллер (09Г2С): общего и специального  назначения;

- холоднокатаный стальной  швеллер;

- специальный швеллер  - используется в автомобилестроении;

- гнутый равнополочный  стальной швеллер (ГОСТ 8278-93) - производят  из различных видов стали на  профилегибочных станках, а именно  используется сталь обычного  качества, низколегированная сталь  и углеродистая качественная  конструкционная сталь;

- стальной гнутый неравнополочный  швеллер - производится на профилегибочном  оборудовании из холоднотянутой  и горячекатаной стали обычного  качества в рулонах. Сырьем для производства швеллера служит низколегированная сталь, а также углеродистая качественная

Для изготовления швеллера используют два основных вида производства  – это горячий прокат и холодный изгиб. По технологии горячего проката  выпускают швеллеры,  у которых  боковые грани, по отношению к  основной,  образуют  острый угол. По технологии холодного изгиба производят гнутый металлопрокат, который, в свою очередь, необходим  для решения некоторых  задач на производстве.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Калибровка валков для швеллера № 16

 

2.1 Понятие калибровки

 

Понятие калибровки подразделяют на калибровку профиля и калибровку валков.

Калибровкой профиля называют последовательное расположение калибров, обеспечивающих получение готового проката заданных размеров.

Калибр – просвет определённой формы, образованный валками в их рабочем положении в прокатной клети.

Под калибровкой валков  понимают: установление режима деформации раската по пропускам, определение количества пропусков, формы и совокупность ряда последовательных переходных сечений калибров, в том числе и в гладких валках,  и положение калибров в валках.

В технологии прокатки особой и весьма важной составляющей является калибровка прокатных валков, основанная на законах пластической деформации металлов и теории прокатки и являющаяся основой технологии прокатки.

Прокатка металлов производится в гладких или калиброванных, то есть ручьевых валках. В валках с  гладкой поверхностью бочки прокатывают  листы и полосы, а в  калиброванных валках прокатывают разнообразные по форме и размерам поперечного сечения профили сортовой стали, а также сортовую заготовку.

Сортовую сталь подразделяют на две группы: профили с простой  геометрической формой в поперечном сечении, иногда просто называемые сортовой сталью, как и всю продукцию сортопрокатных станов, и профили относительно сложной геометрической формы поперечного сечения, называемые фасонными. К простым сортовым профилям относят: квадратную, круглую, полосовую, шестигранную сталь. К фасонным профилям относят: двутавровые балки, рельсы, швеллеры и другие подобные профили.

К основным элементам калибра (рис.2.1) относят: его размеры по высоте и ширине, глубину вреза ручьев, выпуски (уклоны) боковых стенок, зазор между буртами валков, закругления на стенках калибра и буртов.

 

 

                Рис. 2.1 Элементы калибра:

а – ящичный; б – балочный; 

1 – ручей в виде впадины; 2 – ручей в виде выступа;

B_д – ширина калибра по дну (минимальная);

B_вр – ширина калибра у разъема (по врезу, максимальная);

H_вр – глубина вреза ручья; H_гр – высота гребня (выступа);

h_к – высота ящичного калибра; з – зазор между буртами (разъем калибра);

r– радиусы сопряжений стенок калибра; r₁ – радиусы закругления буртов; 

f – выпуклость дна ящичного калибра; φ – угол наклона стенок калибра в градусах;

Ук – уклон боковых стенок калибра в процентах.

 

 

2.2 Классификация калибров

 

Все виды калибров можно  классифицировать по трём признакам: по форме, по назначению, по конструкции.

 

 По назначению различают калибры:

- обжимные, заготовочные или вытяжные;

- черновые или подготовительные;

- чистовые или отделочные;

- предчистовые или предотделочные.

 

По конструкции, т.е. по расположению в валках (рис. 2.2.) различают калибры:

- открытые;

- закрытые;

- полузакрытые;

- диагональные (косорасположенные).

Как видно (рис. 2.2.) калибры образуются ручьями двух валков и поэтому в каждом калибре имеется разъём (раздел).

Раздел калибра (разъем) – это  участок на котором профиль калибра  переходит от одного ручья на другой. В зависимости от характера разъёма  различают открытые, закрытые или полузакрытые калибры.

 

Рис. 2.2

Классификация калибров по расположению в рабочих валках: а – открытый прямополочный ящичный калибр с разъемом валков в пределах (посередине) очертания профиля; б и в – открытые балочные калибры с разъемом валков в пределах (посередине) очертания профиля с широкими (тупыми) (б) и острыми (в) гребнями; г и д – закрытые балочные калибры с разъемами валков за пределами очертания профиля с закрытыми (1) и открытыми (2) ручьями; е – закрытый балочный калибр с закрытыми (1) и полузакрытыми (3) ручьями в пределах очертания полок профиля: ж и з – закрытые угловые калибры с разъемами валков за пределами профиля; и – рельсовый наклонный к горизонтали (косорасположенный) закрытый калибр с разъемом валков по диагонали (накрест); к – полузакрытый швеллерный калибр с разъемом валков в пределах очертания профиля (3).

 

По форме калибры  могут быть:

- простой формы поперечного сечения: прямоугольными (ящичными), квадратными (ящичными или диагональными), ромбическими, овальными, круглыми и т.д. (рис. 2.3. а–е). Как правило, их применяют в качестве обжимных, вытяжных калибров;