Гильотинные ножницы для порезки толстых горячекатаных листов

Полезная модель относится к прокатному производству, а именно к отделке листового проката, в частности, - к ножницам для порезки толстых горячекатаных листов. Основная цель, решаемая полезной моделью, - продление рабочей кампании ножей гильотинных ножниц и предотвращение ухудшения качества реза в процессе их эксплуатации за счет повышения износостойкости узла крепления ножей. Предлагаемые гильотинные ножницы для порезки толстых горячекатаных листов содержат ножи заданной конфигурации, установленные в пазах суппорта, отличаются тем, что между суппортом и ножом установлена Г-образная вставка, твердость которой на 20-25% меньше твердости ножа, с взаимно-перпендикулярными внутренними гранями, меньшая из которых служит подпятником ножа, а нижнее ребро ножа, контактирующее с внутренним углом вставки, выполнено с фаской 3-5 мм.

Полезная модель относится к прокатному производству, а именно к отделке листового проката и может быть использована при порезке толстых горячекатаных листов.

Такие листы после прокатки режутся на мерные длины (при необходимости) с обрезкой боковых кромок. Для поперечной порезки толстых листов (толщиной 5 мм и более) применяют гильотинные ножницы с наклонными ножами, которые крепятся в пазах подвижных или неподвижных суппортов ножниц. Особенности конструкции гильотинных ножниц для порезки толстых листов достаточно подробно описаны, например, в книге А.А.Королева «Конструкция и расчет машин и механизмов прокатных станов», М., «Металлургия», 1985, с.230-232.

Ножи гильотинных ножниц для резки металла в горячем состоянии (при температуре до 500°С) обычно выполняются в поперечном сечении с наклонной режущей кромкой, причем, более длинные грани ножей противостоят друг другу.

Известны летучие ножницы гильотинного типа у которых нижнее основание траверсы, несущей нижний нож, выполнено составным и оснащено пружинами, поднимающими ножевую балку к стойкам (см. а. с. СССР №340487 кл. В 23 D 15/04, опубл. 26.06.72 г.). Ножницы такой конструкции не предназначены для порезки толстых горячих листов.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту являются гильотинные ножницы для порезки толстых листов, описанные в книге А.И.Целикова и др. «Машины и агрегаты металлургических заводов», т.3, М., «Металлургия», 1988, с.400-402 и рис.VII.7.

Эти ножницы содержат ножи заданной конфигурации, установленные с креплением в пазах суппортов, и характеризуются тем, что ножницы выполнены с «верхним» резом (т.е. с верхним подвижным и нижним неподвижным ножами), а верхний нож выполнен с наклоном режущей грани под углом 5°42' к горизонтали. Недостатком этих ножниц является ускоренный износ ножей, обусловленный выполнением их крепления к суппорту, низкое качество реза.

Технической задачей настоящей полезной модели является повышение работоспособности гильотинных ножниц за счет уменьшения износа узла крепления ножей., повышение качества реза.

Для решения этой задачи у гильотинных ножниц для порезки горячих толстых листов, содержащих ножи заданной конфигурации, установленные в пазах суппортов, между суппортом и ножом установлена Г- образная вставка, твердость которой на 20-25% меньше твердости ножа, с взаимно-перпендикулярными внутренними гранями, меньшая из которых служит подпятником ножа, а нижнее ребро ножа, контактирующее с внутренним углом вставки, выполнено с фаской 3-5 мм

Приведенные значения характеристик ножниц получены при обработке опытных данных и являются эмпирическими.

Сущность заявляемого технического решения заключается в оптимизации соотношения твердости вставки оригинальной конструкции и ножа, а также в особенности конфигурации поперечного сечения ножа, что обеспечивает повышение работоспособности ножниц.

Действительно, как следует из схемы действия усилий от разрезаемого металла на нож к наклонной режущей грани приложена нормальная сила F, вертикальная F_В и горизонтальная F _Г, составляющие которой стремятся повернуть, в данном случае, нижний нож в вертикальной плоскости по часовой стрелке. В результате этого, ребро ножа воздействует на участок сопряжения вертикальной и горизонтальной граней вставки, что ускоряет ее износ и износ ножа, вынуждая их преждевременную замену с перерывом в эксплуатации ножниц.

Наличие фаски (скоса) на упомянутом ребре ножа устраняет воздействие усилия от ножа на внутренний угол Г-образной вставки с положительным результатом. Принципиально, можно уменьшить это усилие с помощью канавки в месте сопряжения двух граней вставки, но, как показали опыты (см. ниже), при этом неизбежно снижается прочность углового элемента вставки с известными отрицательными последствиями.

На Фиг.1 схематично показаны предлагаемые ножницы, а на Фиг.2 - узел крепления ножа гильотинных ножниц, а также усилия, действующие на нож при порезке металла.

Ножницы содержат верхний 1 и нижний 2 суппорты, в которых установлены ножи 3 и 4. Каждый из ножей 3 (4) (см. Фиг.2) выполнен с наклонной в поперечном сечении режущей гранью 5 и с взаимно-перпендикулярными боковыми 6 и нижней 7 гранями, которые контактируют с внутренними гранями Г-образной вставки 8 (заштрихована), установленной в пазу суппорта 1 (2) ножниц. Нижнее наружное ребро ножа имеет равнонаклонную фаску 9.

Вставка 8 и нож 3 (4)фиксируются в пазу с помощью болтов 10, между ножом 3 (4) и гранью 11 суппорта, не контактирующей со вставкой, выполнен зазор 8, наличие которого предохраняет от поломки выступающую из суппорта часть ножа (при его изгибе).

При работе ножниц на наклонную режущую грань ножа действует нормальная к ней сила F, горизонтальная составляющая которой F_Г создает момент, стремящийся к повороту ножа по часовой стрелке, что и приводит к силовому воздействию ножа на внутренний участок сопряжения граней вставки. Однако, это воздействие ослабляется из-за наличия на нижней грани

ножа упомянутой равнонаклонной фаски. Меньшая, по сравнению с ножом, прочность вставки уменьшает износ дорогостоящего ножа.

Опытную проверку заявляемых ножниц осуществляли на гильотинных ножницах, расположенных в линии толстолистового стана 2350 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат». С этой целью при порезке горячих толстых листов толщиной 6-30 мм использовали два варианта ножей: предлагаемый (с вышеупомянутой фаской) и применявшийся ранее (без этой фаски). Кроме того, варьировали разницу между величинами твердости Т-образной вставки и ножа.

Максимальную работоспособность и стойкость ножей показали ножницы с рекомендуемым креплением ножей в пазах суппортов. Отклонения от вышеприведенных оптимальных параметров ножниц ухудшали полученные результаты.

Так, при ширине фаски менее 3 мм длительность рабочей кампании ножниц уменьшалась на 15-20%, а при ширине более 5 мм - ускорялся износ вставки (с вынужденной ее заменой) из-за возрастания удельных давлений нижней грани ножа на подпятник. При разнице твердости вставки и ножа менее 20% - увеличивался износ ножа, а при этой разнице более 25% -возрастал износ вставки, вынуждая в обоих случаях преждевременную остановку ножниц из-за ухудшения качества реза, вследствие снижения жесткости крепления ножей.

Гильотинные ножницы с креплением ножей в суппортах болтами без Г-образных вставок (т.е. как у объекта, выбранного в качестве ближайшего аналога) проработали без замены крепления ножей почти на 30% меньше, чем предлагаемые ножницы.

Таким образом, опыты подтвердили приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущество перед известным объектом.

Технико-экономический анализ, выполненный в ОАО «ММК» показал, что использование предлагаемых гильотинных ножниц снижает затраты на производство толстых горячекатаных листов не менее, чем на 8% за счет продления кампании ножей гильотинных ножниц, а также предотвращения ухудшения качества реза горячекатаных листов.

Пример конкретного выполнения

Гильотинные ножницы для порезки горячих листов толщиной 6ч-30 мм содержат ножи из стали 5ХВ2С с твердостью 55 HRC, которые закреплены в суппортах, как показано на Фиг.1. Твердость Г-образной вставки из стали марки 45 - на 25% ниже, т.е. 42 HRC.

На внешнем ребре каждого ножа выполнена фаска размером 4×45°.

Гильотинные ножницы для порезки толстых горячекатаных листов, содержащие ножи заданной конфигурации, установленные в пазах суппорта, отличающиеся тем, что между суппортом и ножом установлена Г-образная вставка, твердость которой на 20-25% меньше твердости ножа, с взаимно перпендикулярными внутренними гранями, меньшая из которых служит подпятником ножа, а нижнее ребро ножа, контактирующее с внутренним углом вставки выполнено с фаской 3-5 мм.