Профилегибочный стан

В отличие от прокатки, когда в каждой клети изменяются как форма проката, так и площадь его поперечного сечения, профилирование характеризуется изменением только поперечного сечения. Поэтому для получения сложного профиля необходимо использовать значительное число клетей. Процесс профилирования заключается в постепенном, от клети к клети, пластическом изгибе и изменении формы поперечных сечений заготовки практически без изменения их площади^[5]. Гибка листа в требуемый профиль осуществляется за одну операцию несколькими последовательно расположенными парами валков (роликов), число этих пар может доходить до 30. Скорость формовки обычно составляет 0,5—3,0 м/с^[3][4][6].

По режиму работы подразделяются на три типа^[4]:

— поточные для поштучного профилирования листов;

— поточные для поштучного профилирования листов, получаемых непрерывной резкой рулонной полосы перед формовкой;

— поточные непрерывные для профилирования «бесконечной» полосы и последующей резки профилей на мерные длины.

Эти агрегаты имеют наиболее простую рабочую схему. Исходные листы задаются в непрерывный профилегибочный стан по одному, а после формовки полученные гнутые профили промасливаются и складируются в пачках. Станы такого типа применяют для обработки относительно тяжёлых профилей из листов шириной более 1000 мм и толщиной 10—20 мм. Однако, такие агрегаты не могут обеспечить высокую точность требуемых размеров и формы профиля из-за эффекта пружинения, связанного с различной жёсткостью металла по длине профиля^[4].

Другой вариант поточных профилегибочных станов отличается тем, что в качестве исходной заготовки используются не листы определённой длины, а рулонная полоса, подаваемая из разматывателя. Такие станы применяют для профилирования листов шириной до 1500 мм и толщиной до 10 мм. Однако, после размотки и правки рулонный лист, как и в первом варианте, разрезается на мерные длины и далее обрабатывался по аналогичной схеме^[4].

Наиболее передовым является агрегат третьего типа, на котором за счёт стыковой сварки концов полос и наличию петлеобразователя реализован принцип «бесконечной» обработки, что позволяет повысить точность размеров и формы профиля на выходе. Этому также способствуют возможная установка дополнительной прави́льной машины перед профилегибочным станом и трёх прави́льно-калибровочных клетей после него. Сортамент формуемых заготовок включает листы шириной до 800 мм и толщиной 1—8 мм^[4][6].

В целом конструкция профилегибочного стана аналогична конструкции непрерывной группы формовочных клетей трубоэлектросварочного агрегата. Процесс профилирования происходит на многоклетевом непрерывном стане с горизонтальными и вертикальными валками (роликами), которые образуют калибры для последовательного изгиба листа (полосы) и получения требуемого открытого или закрытого профиля. Вертикальные ролики нужны для препятствования упругому пружинению наклонных участков профиля, а также для осуществления пластического изгиба при больших углах наклона этих участков^[5]. В непрерывной формовочной группе используются в основном клети с горизонтальными валками, но есть и универсальные клети. При этом все клети имеют одинаковую конструкцию, поэтому, в зависимости от схемы формовки профиля, любая клеть может стать универсальной благодаря оперативной установке сменных обойм с вертикальными холостыми роликами.

В процессе профилирования на валки (ролики) действуют сравнительно небольшие усилия, поэтому конструкция клетей непрерывного стана сравнительно проста и легка. При профилировании узких полос используют консольное крепление валков, а для широких полос применяют двухопорную конструкцию валков. Для резки на ходу открытых профилей используют летучие ножницы, а закрытых профилей — летучие дисковые пилы^[4][6].

Профилегибочные станы по размерам минимальной и максимальной толщины и ширины исходной полосы классифицируются на лёгкие (0,3—4 х 7—450 мм), средние (0,3—8 х 50—800 мм) и тяжёлые (0,3—12 х 300—2000 мм)^[5]. Станы лёгкого типа обычно устанавливают на машиностроительных предприятиях, а среднего и тяжёлого типов — на металлургических заводах.

Характерными примерами лёгких и средних станов являются профилегибочные агрегаты 1—4 х 50—300 и 2—8 х 100—600 конструкции ВНИИМЕТМАШ и СКМЗ (Старокраматорский машиностроительный завод). Цифровой индекс названия стана обозначает толщину и ширину рулонной полосы, используемой в качестве подката.

Головная часть оборудования агрегата включает накопитель рулонов, разматыватель, стыкосварочную установку, петлеобразователь и 9-роликовую прави́льную машину. Основная часть профилегибочного стана состоит из 17 клетей (14 основных и 3 дополнительных формовочных клетей). Первые 10 клетей являются двухвалковыми с групповым приводом, а следующие 4 клети — универсальными (с приводными горизонтальными и холостыми вертикальными валками). За последней клетью стана находится правильно-калибровочная клеть для корректировки возможного скручивания готового профиля. В целом число клетей и их тип, а также скоростной режим профилирования определяются в зависимости от сложности и размеров профиля, свойств металла и требований к качеству поверхности. Получаемые гнутые профили имеют высоту 120—180 мм и длину 5—12 м. Производительность таких станов составляет 150—200 тыс. т/год^[4][6].Профилегибочный стан 1—4 х 50—300 впервые в СССР был введён в эксплуатацию в 1959 г. на металлургическом заводе «Запорожсталь». Из более поздних агрегатов можно упомянуть профилегибочный стан 2—8 х 100—600 на металлургическом заводе «Амурсталь» в Комсомольске-на-Амуре, введённый в строй в 1981 г.

Выпускаемые на профилегибочных станах гнутые профили могут быть практически любой конфигурации в поперечном сечении, в широком диапазоне размеров по длине, ширине и толщине, как из стали, так и из цветных металлов^[7]. Важным достоинством профилегибочных станов является также упрочнение металла в процессе холодного профилирования, что позволяет снизить массу металлоконструкций и изделий из гнутых профилей. Экономия расхода металла может достигать 25 %. Помимо этого, профилегибочные станы характеризуются сравнительно небольшими площадями для размещения агрегатов и меньшей энерго- и металлоёмкостью основного оборудования^[4][6].