СПОСОБ ПРОКАТКИ СОРТОВЫХ ПРОФИЛЕЙ Российский патент 2009 года по МПК B21B1/16 

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при прокатке мелкосортных круглых или квадратных профилей.

Такие профили производятся на многоклетевых сортовых станах горячей прокатки, обычно - из квадратной заготовки различных марок сталей. Технология прокатки круглых и квадратных сортовых профилей достаточно подробно описана, например, в справочнике под ред. А.В.Третьякова и В.И.Зюзина «Технология прокатного производства», кн. 1, М., «Металлургия», 1991 г., с.199-202. Наиболее часто для прокатки вышеназванных профилей используются системы калибров «овал-круг» и «овал-квадрат», состоящие из последовательно чередующихся в направлении прокатки овальных и круглых (квадратных) калибров, причем первым (черновым) калибром является овальный.

Одним из основных параметров процесса прокатки сортовых профилей, влияющих на качество (геометрию) конечного сечения и производительность стана, является вытяжка в данном калибре, т.е. величина соотношения площадей поперечных сечений входящей в калибр и выходящей из него полосы.

Известен способ прокатки круглых сортовых профилей, при котором кромки раската, прокатываемого в предчистовом овальном калибре, деформируются свободно, без контакта с валками, а после этого калибра, перед прокаткой в круглом чистовом калибре, раскат проходит через пару вертикальных валков с полукруглыми ручьями, выполненными большим радиусом (см. япон. заявку №63-16801, кл. В21В 1/16, опубл. 23.01.88 г.).

Однако такая технология не обеспечивает получения стабильных геометрических размеров готового профиля.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является технология прокатки сортовых круглых и квадратных профилей, приведенная в книге В.Б.Бахтинова «Прокатное производство», М., «Металлургия», 1987, с.175-180.

Эта технология прокатки профилей заданных поперечных сечений заключается в деформировании заготовки одновременно в нескольких калибрах, последовательно расположенных по ходу прокатки, и характеризуется тем, что для получения готовых профилей используют овальные калибры, чередующиеся с круглыми или квадратными калибрами, причем величину вытяжки в овальных калибрах принимают до 2,2, а в квадратных - до 1,5 и предчистовой овальный калибр иногда заменяют десятиугольным.

Недостатком известной технологии прокатки является невозможность создания равномерной деформации во всех проходах, что не обеспечивает стабилизацию размеров готового проката и ухудшает его качество.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение качества круглого и квадратного сортового проката путем создания равномерной деформации во всех проходах при прокатке и стабилизация геометрических размеров готовых профилей.

Для решения этой задачи в способе прокатки путем деформирования заготовки одновременно в нескольких калибрах, последовательно расположенных по ходу прокатки, прокатку заготовки для конечного круглого или квадратного сечения осуществляют одновременно не менее чем в 4...6 калибрах системы, состоящей из чередующихся овальных и круглых или квадратных «на диагональ» калибров, при этом соотношение величин вытяжек в двух смежных калибрах изменяется по зависимости

μ_O/μ_K=0,0175·i²-0,153·i+1,458,

где μ_O - величина вытяжки в предыдущем овальном калибре;

μ_K - то же в последующем круглом или квадратном калибре;

i - порядковый номер нечетного калибра против хода прокатки.

Приведенная зависимость получена при обработке экспериментальных данных и является эмпирической.

Сущность заявляемого технического решения заключается в оптимизации величин соотношения вытяжек металла при прокатке в двух смежных калибрах, причем берется соотношение вытяжек в предыдущем овальном к вытяжкам в последующем круглом или квадратном калибре, а прокатка должна осуществляться одновременно не менее чем в 4...6 калибрах. В результате этого, как показала опытная проверка способа (см. ниже), обеспечивается равномерность деформации (по высоте и ширине раската) во всех проходах и, следовательно, стабилизация геометрических размеров партии готовых профилей, прокатанных в данной системе калибров.

При реализации предлагаемого способа необходимое соотношение величин вытяжек в смежных калибрах достигается созданием соответствующих размеров калибров. Минимально допустимое количество калибров, в которых должен одновременно находиться раскат, зависит в основном от размеров конечного профиля - чем он меньше, тем меньше и количество этих калибров.

Опытную проверку заявляемого способа осуществляли на сортовом стане 170 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат».

С этой целью при прокатке круглых сортовых профилей диаметром 8...20 мм (ГОСТ 2590) и квадратных сечением 10×10...25×25 мм² (ГОСТ 2591) из различных марок сталей варьировали количество калибров, в которых одновременно деформировался раскат, а также величины соотношений μ_O/μ_K вытяжек в смежных калибрах. Результаты опытов оценивали по выходу качественного (по геометрии) проката, а также по стабильности (разнице размеров поперечного сечения) геометрии отдельно взятых профилей данного размера, прокатанных в течение рабочей кампании валков стана.

Наилучшие результаты (выход качественных профилей до 99,2% при разнице размеров поперечного сечения в пределах половины допусков по ГОСТ 2590 и 2591 у 96,5...98,7% профилей одной кампании) получены при реализации предлагаемого способа. Отклонения от рекомендуемых его параметров ухудшали достигнутые показатели.

Так, при нахождении раската одновременно только в 2...3 калибрах системы выход качественного проката снизился до 72...97% (в зависимости от сортамента), а увеличение этого количества не повысило данный показатель, но усложнило настройку стана. Отклонения величин соотношения вытяжек μ_O/μ_K в любую сторону (больше или меньше оптимальных значений) снизило показатель стабильности геометрических размеров (см. выше) до 63...95%.

Была также опробована прокатка круглых и квадратных профилей по известной технологии, взятой в качестве ближайшего аналога. При этом выход качественного сортового проката не превысил 97,3%, а стабильность размеров профилей одной кампании прокатки была в пределах 70...87%. Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущество перед известным объектом.

Технико-экономические исследования, выполненные в Центральной лаборатории ОАО «ММК», показали, что использование настоящего изобретения на комбинате позволит повысить выход качественной мелкосортной круглой и квадратной стали почти на 2% с одновременным увеличением прибыли от реализации проката с улучшенными потребительскими свойствами. Кроме того, повышение стабильности геометрических размеров профилей снизит трудозатраты при их дальнейшей переработке.

Примеры конкретного выполнения

1) Круг диаметром 12 мм прокатывается с деформацией раската одновременно в четырех калибрах: двух овальных и двух круглых.

Величины отношений вытяжек:

i=1; μ_O/μ_K=0,0175-0,153+1,458=1,32;

i=2; μ_O/μ_K=0,0175·4-0,153·2+1,458=1,22.

В последнем (чистовом) калибре μ_K=1,05 и μ_O=μ_K·132=1,05·1,32=1,39, т.е. вытяжка в предчистовом овальном калибре составляет 1,39.

Во втором круглом калибре μ_K=1,15 и μ_O=μ_K·1,22=1,15·1,22=1,40 (вытяжка в I овальном калибре).

Таким образом, вытяжки в калибрах по ходу прокатки составляют 1,40→1,15→1,39→1,05.

2) Квадрат со стороной 14 мм прокатывается одновременно также в четырех калибрах: двух овальных и двух квадратных.

Величины отношений вытяжек те же, что и в предыдущем примере, т.е. для i=1-μ_O/μ_K=1,32, i=2-μ_O/μ_K=1,22.

В чистовом калибре μ_K=1,04, а в предчистовом овальном μ_O=1,04·1,32=1,37; во втором квадратном калибре μ_K=1,1, а в I овальном μ_O=1,1·1,1·1,22=1,34. Вытяжки (по ходу прокатки): 1,34→1,1→1,37→1,04.

Изобретение предназначено для повышения качества сортового проката круглых и квадратных профилей. Способ прокатки сортовых профилей включает деформирование заготовки одновременно в нескольких калибрах, последовательно расположенных по ходу прокатки. Равномерная деформация во всех проходах и стабилизация геометрических размеров готовых профилей обеспечиваются за счет того, что прокатку осуществляют одновременно не менее чем в 4...6 калибрах системы калибров, состоящей из чередующихся овальных и круглых или квадратных диагональных калибров, при этом соотношение величин вытяжек в двух смежных калибрах изменяют по зависимости μ_{О /}μ_K=0,175·i²-0,153·i+1,458, где μ_O - величина вытяжки в предыдущем овальном калибре; μ_K - то же в последующем круглом или квадратном калибре; i - порядковый номер нечетного калибра против хода прокатки.

Способ прокатки сортовых профилей круглого или квадратного поперечного сечения путем деформирования заготовки одновременно в нескольких калибрах, последовательно расположенных по ходу прокатки, отличающийся тем, что прокатку заготовки осуществляют одновременно не менее чем в 4...6 калибрах системы калибров, состоящей из чередующихся овальных и круглых или квадратных диагональных калибров, при этом соотношение величин вытяжек в двух смежных калибрах изменяют по зависимости

μ_O/μ_K=0,0175·i²-0,153·i+1,458,

где μ_O - величина вытяжки в предыдущем овальном калибре;

μ_K - то же в последующем круглом или квадратном калибре;

i - порядковый номер нечетного калибра против хода прокатки.