СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПРОКАТА ИЗ ЦВЕТНОГО МЕТАЛЛА Российский патент 1994 года по МПК B21B19/02 B21B23/00 B21B3/00 

Изобретение касается производства труб, стержней и полос из заготовок непрерывного или подобного литья посредством холодной обработки, при которой температура материала повышается в силу влияния сопротивления деформации до диапазона рекристаллизации. В частности, способ касается последующей обработки заготовок, полученных из цветных металлов, таких как медь, алюминий, никель, цирконий и титан, а также их сплавов.

Наиболее близким решением к изобретению является способ производства проката из цветного металла, содержащий холодную планетарную поперечно-винтовую прокатку заготовки, полученной в результате непрерывного литья или методом выдавливания [1].

Сравнительный анализ предложенного и известного способов показывает, что имеются отличия, заключающиеся в том, что обжатие за проход составляет по меньшей мере 70%, преимущественно 90%, а температура разогрева металла до температуры рекристаллизации составляет 250-750^oC для меди и ее сплавов, 250-450^oC - для алюминия и его сплавов и 650-750^oC - для никеля и его сплавов.

Экспериментально было доказано, что в процессе обработки в силу сопротивления деформации, образующемся в материале в результате высокого уменьшения площади поперечного сечения и внутреннего трения температура материала повышается до диапазона 250-750^oC. Опыт показал, что соответствующая температура рекристаллизации в отношении меди и медных сплавов находится в диапазоне 250-700^oC, в отношении алюминия и алюминиевых сплавов - в диапазоне 250-450^oC, в отношении никеля и никелевых сплавов - в диапазоне 650-760^oС, в отношении циркония и циркониевых сплавов - в диапазоне 700-785^oC и в отношении титана и титановых сплавов - в диапазоне 700-750^oC. Температура обработки может регулироваться, чтобы соответствовать каждому рассматриваемому материалу путем регулирования охлаждения. По крайней мере частично рекристаллизованная структура дает возможность вести дальнейшую обработку способом холодной обработки, например, волочением на стане однократного волочения трубы без риска растрескивания материала.

Кроме того, в отношении способа выгодно, чтобы повышение температуры в связи с обработкой было коротким по длительности с тем, чтобы избежать опасности роста чрезмерного зерна и чрезмерного окисления поверхности. Размер зерна материала, выходящего из стадии обработки, небольшой, около 0,005-0,050 мм.

При холодной обработке трубной заготовки прокатка на планетарном стане показала себя соответствующим способом в отношении повышения температуры до диапазона рекристаллизации. Внутри трубной заготовки, которая выгодно имеет диаметр, например, 80/40 мм, оправка устанавливается посредством несущего элемента оправки, и трубная заготовка прокатывается до размеров по крайней мере 55/40 мм и наиболее выгодно до размеров 45/40 мм, после чего производится дальнейшее волочение. Прокатка стержней или брусков происходит так же, как и труб, но естественно без оправки. Во время производства полос можно выбрать некоторый другой способ обработки, который дает достаточно высокое уменьшение площади поперечного сечения, как, например, ковка.

Если повышение температуры, вызываемое процессом обработки, не является достаточным для рекристаллизации материала, оно может быть усилено путем небольшого предварительного нагревания материала, например, путем использования индукционной катушки, через которую пропускается заготовка непосредственно перед стадией обработки.

Материал непрерывного литья является хорошо приемлемым исходным материалом для РSW-прокатки, но кроме этого материалом может быть, например, прессованная трубная заготовка. Таким образом, дорогая прокатка на пилигримовом стане может быть заменена более дешевой прокаткой PSW, и достигаемые дополнительные преимуществ представляют собой улучшенную микроструктуру материала и возможность снижения эксцентриситета трубной заготовки во время процесса. Наиболее выгодная альтернатива способа согласно изобретению по производству труб и стержней или брусков состоит в использовании относительно дешевой комбинации оборудования прокатки РSW-непрерывного литья, которая может использоваться вместо дорогого способ литья заготовки - прессования (или прошивки) - прокатки на пилигримовом стане.

П р и м е р 1. Трубная заготовка по способу непрерывного литья, изготовленная из раскисленной фосфором меди (Сu-DНP), была прокатана на пилигримовом стане. Начальный размер трубной заготовки был 80/60 мм и размер зерна литой структуры 1-20 мм. Прокатка была успешной, размер выходной трубы был 44/40 мм, и литая структура таким образом вернулась к структуре, получаемой при закалке. Твердость трубы была в диапазоне 120-130 НV5. Однако труба, полученная в результате прокатки приведенным способом, не обеспечивала прочности в результате волочения на стане однократного волочения и только соответствовала прямому волочильному стану.

Для волочения трубы, полученной таким образом, с помощью станов с однократным волочением требуется промежуточный отжиг. Соответственно считается, что структура отливки не исчезает при прокатке, потому что при этом виде прокатки температура материала остается низкой. Кроме того, качество поверхности не было удовлетворительным по причине грубой литой структуры.

П р и м е р 2. Трубная заготовка по способу непрерывного литья, 80/40 мм, подвергалась прямому волочению на волочильном стане. Качество поверхности трубы было слабое, и волочение не могло проводиться как на стане однократного волочения без промежуточного отжига, потому что литая структура не обеспечивала прочности соответствующей высокому уменьшению площади поперечного сечения. Материал трубной заготовки был таким же, как в предшествующем примере, и сходство литой и закаленной структур, а также твердость трубы в результате холодной обработки оставались в одном и том же диапазоне, что и выше.

П р и м е р 3. Трубная заготовка, 80/60 мм, размер зерна около 0,1 мм, которая была получена прессованием литой заготовки, размер 280х660 мм, и выполненной из раскисленной фосфором меди (Сu-DНP), прокатывалась на пилигримовом стане до размера 44/40 мм. Твердость полученной после прокатки трубы была около 120-130 НV5, и структура была структурой после закалки или упрочнения. Дальнейшая обработка трубы до готовых размеров производилась волочением на стане однократного волочения и волочильном стане без промежуточного отжига. Конечный продукт при необходимости может быть подвергнут смягчающему отжигу.

П р и м е р 4. Трубная заготовка по способу непрерывного литья из раскисленной фосфором меди (Сu-DНP) диаметром 80/40 мм и структуры, соответствующей нормальной литой структуре (размер зерна 1-20 мм), была прокатана на стане PSW до размеров 46/40 мм. На этом прокатка завершилась, и полученная в результате такой прокатки труба могла также быть подвергнута дальнейшему волочению на станах однократного волочения. При рассмотрении микроструктуры прокатанной трубы было отмечено, что размер зерна был небольшой, 0,005-0,015 мм, что означает, что рекристаллизация имела место в структуре во время прокатки. Твердость прокатанной трубы была 75-80 НV5, что означает, что смягчающего отжига не требуется. Труба подвергалась шестикратному волочению на станах однократного волочения и имела размеры на конечной стадии волочения 18/16,4 мм. После волочения твердость трубы была 132 НV5.

П р и м е р 5. Полученная прессованием трубная заготовка, 80/40 мм, из бескислородной меди Сu-OF, была прокатана на стане РSW до размеров 46/40 мм. Прокатка была на этом закончена, и структура рекристаллизовалась под воздействием повышения температуры в процессе обработки. Размер зерна прокатанной трубы был около 0,010 мм, и твердость около 80 НV5.

Использование: при производстве труб, стержней или брусков и полос из заготовки непрерывного литья или ему подобного посредством холодной обработки. При холодной планетарной поперечно-винтовой прокатке заготовки температура материала повышается до диапазона рекристаллизации под воздействием сопротивления деформации. Способ в частности касается дальнейшей обработки заготовок, выполненных из таких цветных металлов как медь, алюминий, никель, цирконий и титан, а также их сплавов. 4 з.п. ф-лы.

1. СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПРОКАТА ИЗ ЦВЕТНОГО МЕТАЛЛА, включающий холодную планетарную поперечно-винтовую прокатку заготовки, полученной в результате непрерывного литья или методом выдавливания, отличающийся тем, что деформацию осуществляют с обжатием по меньшей мере 70% при температуре разогрева металла в очаге деформации 250 - 750^oС. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обжатие преимущественно равно 90%. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что деформацию заготовки из меди и ее сплавов осуществляют при температуре разогрева металла в очаге деформации до 250 - 750^oС. 4. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что деформацию заготовки из алюминия и его сплавов осуществляют при температуре разогрева металла в очаге деформации до 250 - 450^oС. 5. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что деформацию заготовки из никеля и его сплавов осуществляют при температуре разогрева металла в очаге деформации до 650 - 750^oС.