CC BY
88--------------------------------------- Сортопрокатное производство
Я.В. Федорченко
ООО «НЛМК-Калуга»
РАЗРАБОТКА ЕДИНОГО ЧИСТОВОГО КАЛИБРА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПЕРИОДИЧЕСКИХ ПРОФИЛЕЙ АРМАТУРНОГО ПРОКАТА ПО НАЦИОНАЛЬНЫМ СТАНДАРТАМ СТРАН
Разработан универсальный калибр для производства периодических профилей арматурного проката по национальным стандартам с серповидным поперечным ребром, что позволяет уменьшить парк чистовых валков прокатного стана. Выполнен финальный контрольный анализ точности построения калибра с помощью параметрической программной среды.
Ключевые слова: арматурный прокат, калибр, ручей калибра, монтаж калибров прокатного валка, параметрическое моделирование.
В современных условиях металлургические предприятия производят арматурный прокат по различным отечественным и международным (национальным) стандартам.
Рассмотрим наиболее популярные (распространенные) из них: BS 4449:2005, DIN 488:2009, EN 10080-2009, ДСТУ 3760-98, ГОСТ Р 525442006, ГОСТ 10884, СТО АСЧМ 7-93. Все эти стандарты объединяет то, что арматурный прокат имеет поперечные выступы в виде серповидных ребер, выполненных по многозаходной винтовой линии, не соприкасающихся с продольными ребрами, угол наклона поперечных ребер по различным стандартам сопоставим, нарезка типа «елка» (рис. 1). Так как геометрические параметры арматурного проката по этим стандартам имеют много общего, то возникает задача построения единого чистового калибра, позволяющего производить прокат, удовлетворяющий требованиям всех перечисленных стандартов.
Калибровочное бюро (www.passdesign.ru). 2015. Выпуск 5
7
Сортопрокатное производство
Рис. 1. Основные геометрические параметры серповидной арматуры
Далее приводится алгоритм построения универсального чистового калибра для арматурных профилей от №8 до №40 (профили до №8 не рассматриваются ввиду их специфичности) на примере №12-16.
Анализ контролируемых геометрических параметров арматурного проката и их полей допусков показывает, что требования различных стандартов во многом пересекаются (табл. 1).
На основе табл. 1 разработана технологическая карта нарезки универсального чистового калибра с учетом опережения, температурной усадки и износа валка (рис. 2). Из практических наблюдений было выявлено, что шаг между поперечными выступами увеличивается в 1,03 раза по сравнению с шагом канавок на валке для профиля №12 (диаметр валка - 215 мм, скорость прокатки - 27 м/с), 1,02 - для №14 (диаметр валка - 215 мм, скорость прокатки - 20 м/с), 1,01 - для №16 (диаметр валка - 215 мм, скорость прокатки - 15 м/с), 1,00 - для №20 (диаметр валка - 215 мм, скорость прокатки - 20 м/с), 0,99 - для №25 (диаметр валка - 340 мм, скорость прокатки - 12,5 м/с).
Кроме того, необходимо предусмотреть выполнение фасок в месте сопряжения поперечных ребер с телом сердечника арматуры для предотвращения образования трещин при проведении испытаний на изгиб.
Калибровочное бюро (www.passdesign.ru). 2015. Выпуск 5
8
Калибровочное бюро (www.passdesign.ru). 2015. Выпуск 5
Таблица 1
Сравнение национальных стандартов
Параметр Профиль, № ГОСТ Р 52544-2006 (А500С) ГОСТ 10884-94 (Ат500С) СТО АСЧМ 7-93 (А500С) ДСТУ 3760-98 (A500C) DEN 488:2009 (B500B) BS 4449:2005 (В500В) EN 10080-2009 (B500B)
Масса и предельные отклонения по массе 1 п/м, кг 12 0,888 ±5% 0,888 +5%/-6% 0,888 ±5% 0,888 ±5% 0,888 +б%/-4% 0,888 ±4,5% 0,888 ±4,5%
14 1,208 ±5% 1,210 +5%/-6% 1,210 ±5% 1,21 ±5% 1,210 +б%/-4% - - U10 ±4,5%
16 1,578 ±4% 1,580 +3%/-5% 1.580 ±4% 1,58 ±4% 1,580 +б%/-4% 1,580 ±4,5% 1,580 ±4.5%
Предельные отклонения по размерам d, и не более или допуск, мм 12 1,2 +0,9/-1,6% 1,2 U He нормируется Не нормируется He нормируется
14 1,2 +0,9/-1,6% 1,2 1,2
16 1,6 + 1,2/-1,8% 1,6 1,6
Ширина поперечных ребер, Ь, не более или допуск, мм формула Не нормируется Не нормируется Не нормируется He нормируется 0,2*dn Не нормируется He нормируется
12 2,4
14 2,8
16 3,2
Высота продольного ребра, не более формула Не нормируется Не нормируется Не нормируется He нормируется 0,15 Ain - -
12 1,8 1,2 1,8
14 2,1 - 2,1
16 2,4 1,6 2,4
Шаг поперечных ребер, отклонение или допуск, мм Min Max Min Мах Min Max Min Max Min Norn Мах Min Max Min Max
12 4,8 12 6,80 9,20 6,0 9,6 6,6 9,0 6,12 7,2 8,28 4,8 14,4 4,8 14,4
14 5,6 14 7,65 10,35 7,0 11,2 7,7 10,5 7,14 8,4 9,66 - - 5,6 16,8
16 6,4 16 8,50 11,50 8,0 12,8 8Д 11,0 8,16 9,6 11,04 6,4 19,2 6,4 19,2
Предельные отклонения шага поперечных ребер, мм Все (0,4-l,0)*dn ±15% (0,5-0,8)*dn (0,55-0,75)*dn (0,51-0,69)*dn ±15% (0,4-1,2 )*dn (0,4-1,2)*dn
Высота поперечного ребра, не менее или допуск, h, мм формула (0,065 -0,l)*dn - 0,07*dn 0,07*dn В средней части, 3nv мм В точках четвертей а14, а,,4, мм (0,03-0,15)*dn (0,03-0,15)*dn
12 0,78 1Д0 1,00 0,84 0,84 0,78 0,54 0,36 1,80 0,36 1,80
14 0,91 1,40 1,10 0,98 0,98 0,91 0,63 - - 0,42. 2,10
16 1,04 1,60 1,20 1,12 1,12 1,04 0,72 0,48 2,40 0,48 2,40
Расстояния между концами поперечных ребер Le,, не более, мм формула 0,2*ir*dn - 0,2*ir*dn 0,2.5 *n*dn 0,25*ff*dn 0,25*ji*dn 0,25 Vdn
12 9,4 3,8 7,5 9,4 9,4 9,4 9,4
14 11,0 4,4 8,8 11,0 11,0 - 11,0
16 12,6 5,0 10,1 12,6 12,6 12,6 12,6
Угол наклона поперечных ребер Все 35-60 35-70 35-60 40-60 40-70 35-75 35-75
Угол наклона боковых граней поперечных ребер а.0 Все 45 45 45 45 40 45 45
Тип нарезки поперечных ребер Все Серповидная Серповидная Серповидная Серповидная Серповидная Серповидная Серповидная
Относительная площадь смятия поперечных ребер №12 0,056 Не нормируется 0,056 0,056 0,056 0,040 0,040
№14-16 0,056 0,056 0,056 0,056 0,056 0,056
Сортопрокатное производство
Калибровочное бюро (www.passdesign.ru). 2015. Выпуск 5
Калибр
■S0\
Уео.г для (срезки канабок
/ МсРкиР°вка нитки
Начало чтения
Окончание чтения
Грокспнзя мсркирсбка №37
3 >я с « с ь 5. v Р. ц и к Ном.диа-метр проката, N* проката КАЛИБР Ном.диа метр проката / V проката КАНАВКИ МАРКИРОВКА НИТКИ** РАСШИРЕНИЕ КОНАВКИ Примечание
а d* h р R В S* е* №ркировка шаблона h, , k min +0,1 ь, ь2 Наг по буртам С допуск ма шаг +10%/ -юг Диамет Р фрезер о- Фаски канаво к
н D Ь2
- - градус НК км мн мм мм мм - - мм ММ КМ мм мм мм мм мм км ММ нм
Блок 12 20 и,б 5,00 5,80 11,76 i,6 0,36 5,00 х 11,76 12 1,1 1,4 3,25 7,2 +0,72 -0,72 11,50 0,5 1д 4,0 2,8 4,65 Твёрдый сплав
14 20 13,5 5,85 6,75 13,71 1,8 0,29 5,85 х 13,71 14 1,3 1,4 3,58 8,4 +0,84 -0,84 13,50 0,7 1,3 4,5 2,5 4,70 Твёрдый сплав
16 20 15,4 6,70 7,70 15,66 2,0 0,36 ь,70 х 15,бо 16 1,5 1,6 4,12 9,6 +0,96 -0,96 15,40 1 1,5 5,0 2,6 5,08 Твёрдый сплав
1. * Размеры для справок.
2. * * Маркировка нитки в виде одной точки наносится на одну шайбу блока на каждый ручей торец шайбы с обеих сторон маркируется буквой "L" шрифт №7.
3. Неуказанные предельные отклонения размеров Н14; Ь14; ±1Т14/2.
4. Поперечные ребра (канавки) не должны сопрягаться с продольными ребрами, т.е. выходить на бурт.
5. При расточке валков см. соответствуюцее приложение данной тех. карты.
6. Наг С - выполнить с допуском: +108,-10*.
7. Маркировку допускается наносить по согласованно.
8. Допуск на hk hp на профилях, прокатываемых разделением, не превышает +0,05 мм.
9. На валки, предназначенные для прокатки разделением наносится маркировка в соответствии с требованиями прокатного цеха.
Иэм Лист И* докум. Подпись Дата
Разраб. Федорченко
Т. контр.
Ст.мастер
дам.по тех
Нач.цеха
ТК 01.01
Технологическая карта по нарезке периодического арматурного профиля
ГОСТ Р 52544-2006, ГОСТ 10884-94, СТО АСЧМ 7-93, ДСТУ 3760-98, DIN 488:2009, BS 4449:2005, EN 10080-2009.
Литер Масштаб Масштаб
б/м
Лист
"НЛМК-Калуга"
Рис. 2. Пример технологической карты для нарезки универсального чистового калибра
Сортопрокатное производство
Сортопрокатное производство
Для упорядочения работы вальцетокарного участка очень удобно заранее рассчитать количество поперечных канавок на ручье прокатного валка, которое не будет изменяться в течение всего срока службы валка. От переточки к переточке будет уменьшаться только шаг между канавками. В этом случае токарю нет необходимости производить расчет количества поперечных канавок, что исключает влияние человеческого фактора при обработке чистового калибра.
По известным формулам проведем расчет шага между поперечными канавками C и угла их наклона ( :
где D - диаметр прокатного валка по бурту; n - число поперечных канавок на поверхности ручья калибра прокатного валка (целое число); к - число заходов винтовой линии, по которой нарезаются поперечные канавки; h - глубина поперечной канавки; D^ - диаметр фрезерования (диаметр окружности, описываемый резцом при нарезке поперечной канавки).
На примере табл. 2 рассмотрим определение оптимального числа поперечных канавок на поверхности ручья калибра. Необходимо задать пограничные значения шага между поперечными канавками (с учетом полей допусков национальных стандартов) и угла их наклона. Полезно математически определить изменение массы погонного метра арматуры при уменьшении шага между канавками с уменьшением диаметра прокатного валка от максимального к минимальному. Это позволит заранее спрогнозировать массу погонного метра арматуры на разных диаметрах прокатных валков. На сегодняшний момент большинство предприятий оснащены станками с ЧПУ, поэтому составляется единая программа для обработки чистового калибра. При необходимости нанесения маркировки, например, расширения поперечного ребра, программа выполняется отдельно для каждого стандарта.
C = D -,
n
(
\
Калибровочное бюро (www.passdesign.ru). 2015. Выпуск 5
11
----------------------------------------- Сортопрокатное производство
Таблица 2
Пример таблицы Excel для определения оптимального числа поперечных ребер
Приложение к технологической карте для нарезки чистового калибра периодического профиля №12
отклонения по технологической карте Шаг между поперечными ребрами min 6,48 Угол наклона поперечных ребер min 50
max 7,92 max 60
СО Q « 4 аЗ СО Он н <D 5 аЗ К « Высота канавки, h Диаметр фрезерования канавки Кол-во канавок по стороне с углом в Зазор технологический в калибре к К о _ Он со. О g Н I ° § Ь ° а Угол в и число заходов JS "В ей О S Относительная площадь смятия ребер
3 0,888 0,056
мм мм мм штук мм мм град кг -
215 1,1 11,5 86 1,6 7,85 54,2 0,892 0,077
214,5 1,1 11,5 86 1,6 7,84 54,3 0,892 0,077
214 1,1 11,5 86 1,6 7,82 54,3 0,893 0,077
213,5 1,1 11,5 86 1,6 7,80 54,4 0,893 0,077
213 1,1 11,5 86 1,6 7,78 54,5 0,893 0,078
212,5 1,1 11,5 86 1,6 7,76 54,5 0,893 0,078
212 1,1 11,5 86 1,6 7,74 54,6 0,893 0,078
211,5 1,1 11,5 86 1,6 7,73 54,6 0,894 0,078
211 1,1 11,5 86 1,6 7,71 54,7 0,894 0,078
210,5 1,1 11,5 86 1,6 7,69 54,8 0,894 0,079
210 1,1 11,5 86 1,6 7,67 54,8 0,894 0,079
209,5 1,1 11,5 86 1,6 7,65 54,9 0,894 0,079
208,5 1,1 11,5 86 1,6 6,94 57,5 0,903 0,087
Здесь следует отметить, что обработка чугунного валка отличается от обработки твердосплавного на основе карбида вольфрама. Возможен частичный ремонт твердосплавного валка, при котором поперечные канавки вырезаются не полностью, а частично. Следующей фрезерной операцией токарю необходимо попасть в «старую» канавку. При такой схеме ремонта особенно актуальным
Калибровочное бюро (www.passdesign.ru). 2015. Выпуск 5
12
------------------------------------------ Сортопрокатное производство
становится задание одинакового числа поперечных канавок на прокатных валках разного диаметра для одного профиля.
По полученным данным строится 3D модель арматурного проката (рис. 3) с помощью параметрической программной среды. 3D модель при некотором приближении позволяет довольно точно определить массу и относительную площадь смятия поперечных ребер арматуры.
Рис. 3. 3D модель арматуры
Таким образом, предлагаемый алгоритм построения универсального калибра для производства периодических профилей арматурного проката по национальным стандартам с серповидным поперечным ребром позволяет уменьшить парк чистовых валков и сократить число перевалок прокатного стана.
Калибровочное бюро (www.passdesign.ru). 2015. Выпуск 5
13
