СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА КВАДРАТНОЙ ЗАГОТОВКИ Российский патент 2007 года по МПК B21B1/02 

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано для получения из стальных непрерывно-литых слябов квадратных заготовок, используемых при прокатке сортовых профилей.

Известны способы производства квадратной заготовки из сляба, включающие формирование при прокатке сляба одновременно нескольких заготовок, соединенных перемычками по ширине, и последующее разделение заготовок в валках растяжением перемычек до разрыва [1, 2].

Недостаток известных способов заключается в том, что процесс разделения сопровождается образованием дефектов типа "лампас" и "закат" по месту разрыва перемычек. Кроме того, заготовки, полученные путем продольного разделения непрерывно-литого сляба, сохраняют литую структуру. Это снижает качество заготовок и готовых сортовых профилей.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому изобретению является способ производства квадратной заготовки, включающий многопроходное обжатие стального литого фабриката-слитка вначале на блюминге-слябинге в валках с гладкой бочкой и открытыми ящичными калибрами в блюм прямоугольного сечения и последующую прокатку блюмов на непрерывно-заготовочном стане в валках с открытыми ящичными калибрами в заготовку квадратного сечения, используемую для производства сортовых профилей [3] - прототип.

Недостатки известного способа состоят в том, что он не применим для производства квадратной заготовки из непрерывно-литого сляба, так как не учитывает особенностей деформирования в валках "высоких" полос. Это сужает технологические возможности известного способа, т.к. не позволяет получить при его использовании квадратные заготовки из непрерывно-литого сляба, а также качественные сортовые профили.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в расширении технологических возможностей оборудования и повышении качества сортовых профилей.

Для решения поставленной технической задачи в известном способе производства квадратной заготовки, включающем многопроходное обжатие стального литого фабриката в валках с открытыми ящичным калибрами и гладкой бочкой вначале в блюм прямоугольного сечения, а затем в валках с открытыми ящичными калибрами - в квадратную заготовку, согласно предложению в качестве стального литого фабриката используют непрерывно-литой сляб с отношением ширины к толщине, не превышающем 5,3, который обжимают в блюм с отношением ширины к толщине 2,4÷2,6 в валках, средний катающий диаметр калибров которых не менее ширины сляба. Кроме того, обжатие литого сляба в блюм производят с сохранением его толщины, и в первых трех проходах блюм обжимают с частными вытяжками, не превышающими 1,15.

Сущность изобретения состоит в следующем. Для формирования из непрерывно-литого сляба заготовки квадратного сечения сляб необходимо прокатывать в открытых ящичных калибрах с преимущественным обжатием по его ширине без потери устойчивости и двойного бочкообразования. Открытые ящичные калибры удерживают сляб от заваливания и препятствуют образованию наплывов на его боковых сторонах. При этом устойчивая прокатка сляба в блюм прямоугольного сечения достигается за минимальное количество проходов в том случае, когда соотношение ширины к толщине блюма равно 2,4÷2,6 и при условии, что исходное отношение ширины к толщине сляба не превышает 5,3, а средний катающий диаметр калибров не менее ширины сляба.

В процессе прокатки сляба в блюм имеет место искажение формы его широких граней в виде выпуклостей, для устранения которых сляб периодически обжимают до первоначальной толщины.

Блюм прямоугольного сечения с отношением ширины к толщине 2,4÷2,6 прокатывают в квадратную заготовку также с преимущественным обжатием по ширине. Для устойчивости положения раската в калибрах и исключения искажений его формы (изгибов, лампасообразования и др.) в первых трех проходах блюм необходимо обжимать в открытых ящичных калибрах с вытяжками не более 1,15. В процессе прокатки отношение ширины к толщине уменьшается, устойчивость блюма при прокатке возрастает, поэтому в четвертом и последующих проходах вытяжка может быть увеличена.

Экспериментально установлено, что при отношении ширины непрерывно-литого сляба к толщине, превышающем 5,3, в процессе обжатия по ширине в открытых ящичных калибрах сляб теряет устойчивость, что затрудняет его прокатку. Если средний катающий диаметр калибров будет менее ширины сляба, то это ухудшает условия захвата металла валками, приводит к искажению формы раската, т.к. деформации подвергаются только локальные участки на боковых его сторонах.

При отношении ширины блюма к толщине более 2,6 для устойчивой его прокатки необходимо уменьшение вытяжки и нерациональное увеличение числа проходов. Уменьшение этого отношения менее 2,4 нецелесообразно, т.к. приводит к увеличению числа проходов при прокатке непрерывно-литого сляба в блюм, снижению производительности прокатного стана.

Если обжатие литого сляба в блюм производить с уменьшением толщины, то это приведет к потере устойчивости раската в валках и потребует увеличения числа пропусков. В то же время, увеличение толщины раската при прокатке высоких полос неравномерно по ширине, и для снятия искажения формы необходимо его обжатие по толщине до восстановления ее исходного размера.

Также экспериментально установлено, что если блюм с отношением ширины к толщине 2,4÷2,6 обжимать в первых трех проходах с вытяжками, превышающими 1,15, то блюм потеряет устойчивость. Это затруднит его прокатку и приведет к аварийной ситуации.

Пример реализации способа

На машине непрерывного литья производят отливку слябов сечением 1000×200 мм из конструкционной стали марки 10. Отношение ширины сляба к его толщине составляет: K₁=1000:200=5,0<5,3.

Часть слябов, предназначенных для переката в сортовую заготовку, передают на блюминг-слябинг 1300, на валках которого выполнен участок с гладкой бочкой и открытые ящичные калибры. После нагрева до температуры 1250°С очередной непрерывно-литой сляб обжимают в блюм с чередованием обжатий в открытых ящичных калибрах (ЯК) по ширине и на гладкой бочке (ГБ) по толщине по следующей схеме:

В процессе прокатки на блюминге при каждом проходе на гладкой бочке производят восстановление исходной толщины непрерывно-литого сляба, равной H=200 мм. Прокатка слябов в блюмы по вышеприведенной схеме протекает без потери устойчивости раскатов в валках и нарушений формы. Полученный после прокатки на блюминге-слябинге блюм прямоугольного сечения 500×200 мм имеет отношение ширины к толщине, равное: K₂=500:200=2,5.

Затем блюмы сечением 500×200 мм нагревают до температуры 1250°С и производят их прокатку на непрерывно-заготовочном стане 850/730/530 в заготовку квадратного сечения 150×150 мм. Блюмы обжимают за 9 проходов в открытых ящичных калибрах с последовательным уменьшением по проходам отношения ширины к толщине. В каждом из трех первых проходов обжатие блюма производят с вытяжкой λ_1-3=1,10<1,5.

Прокатанные из непрерывно-литых слябов квадратные бездефектные заготовки 150×150 мм в дальнейшем используют для производства сортовых профилей - круг, уголок, швеллер и др. - на сортовом стане 350 по обычной технологической схеме.

Благодаря применению предложенного способа обеспечивается возможность использования непрерывно-литых слябов в качестве стальных литых фабрикатов, чем достигается расширение технологических возможностей оборудования. Кроме того, предварительная прокатка непрерывно-литого сляба в заготовку обеспечивает более полную проработку литой структуры металла, что обеспечивает повышение качества сортовых профилей.

Варианты реализации предложенного способа и показатели их эффективности приведены в таблице.

ТаблицаРежимы прокатки квадратной заготовки и их эффективность№ п/пK₁К₂Сохранение толщины слябаλ_1-3Искажение формы блюма и заготовкиВыход годного сортового проката, %1.4,22,3нет1,08присутств.65,72.4,52,4есть1,09отсутств.99,73.5,02,5есть1,10отсутств.99,94.5,32,6есть1,15отсутств.99,85.5,42,7есть1,16присутств.73,16.1,041,05нетнеприсутств.78,9    регл  

Из таблицы следует, что при реализации предложенного способа (варианты №2-4) достигается расширение технологических возможностей оборудования: становится возможной прокатка квадратных заготовок из непрерывно-литых слябов. Кроме того, имеет место повышение качества сортовых профилей, о чем свидетельствует наиболее высокий выход годного. При запредельных значениях заявленных параметров (варианты №1 и №5) ухудшается качество заготовок и сортового проката.

Способ-прототип (вариант №6) пригоден к прокатке только таких стальных литых фабрикатов, форма поперечного сечения которых близка к квадратной, и не позволяет прокатывать в квадратную заготовку непрерывно-литой сляб с отношением ширины к толщине до 5,3. Кроме того, за счет уменьшения суммарных сдвиговых деформаций при проработке литой структуры ухудшается качество и выход годного сортового проката.

Технико-экономические преимущества предложенного способа состоят в том, что он позволяет дополнительно использовать в качестве стального литого фабриката непрерывно-литой сляб с отношением ширины к толщине до 5,3. Увеличение сдвиговых деформаций в процессе прокатки непрерывно-литого сляба в квадратную заготовку улучшает микроструктуру стали и качество готовых сортовых профилей.

В качестве базового объекта принят способ-прототип. Применение предложенного способа обеспечит повышение рентабельности производства квадратных заготовок и готовых сортовых профилей на 10÷12%

Литературные источники, использованные при составлении описания изобретения

1. Авт. свид. СССР №1061860, МПК В21В 1/02, 1983 г.

2. Авт. свид. СССР №1359021, МПК В21В 1/02, 1987 г.

3. А.П.Грудев и др. Технология прокатного производства. М., Металлургия, 1994 г., с.120-123, 145-146 - прототип.

Способ предназначен для расширения технологических возможностей оборудования и повышения качества сортовых профилей при получении из стальных непрерывно-литых слябов квадратных заготовок, используемых при прокатке сортовых профилей. Способ включает многопроходное обжатие стального литого фабриката в валках с открытыми ящичными калибрами и гладкой бочкой вначале в блюм прямоугольного сечения, а затем в валках с открытыми ящичными калибрами - в квадратную заготовку. Улучшение микроструктуры проката и повышение устойчивости процесса прокатки достигается за счет того, что в качестве стального литого фабриката используют непрерывно-литой сляб с отношением ширины к толщине, не превышающим 5,3, который обжимают в блюм с отношением ширины к толщине 2,4÷2,6 в валках, средний катающий диаметр калибров которых не менее ширины сляба, при этом обжатие литого сляба производят с сохранением его толщины, и в первых трех проходах блюм обжимают с частными вытяжками, не превышающими 1,15. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ производства квадратной заготовки, включающий многопроходное обжатие стального литого фабриката в валках с открытыми ящичными калибрами и гладкой бочкой вначале в блюм прямоугольного сечения, а затем в валках с открытыми ящичными калибрами - в квадратную заготовку, отличающийся тем, что в качестве стального литого фабриката используют непрерывно-литой сляб с отношением ширины к толщине, не превышающим 5,3, который обжимают в блюм с отношением ширины к толщине 2,4÷2,6 в валках, средний катающий диаметр калибров которых не менее ширины сляба.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обжатие литого сляба в блюм производят с сохранением его толщины.3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в первых трех проходах блюм обжимают с частными вытяжками, не превышающими 1,15.