СПОСОБ ПРОКАТКИ ШЕСТИГРАННЫХ ПРУТКОВ Российский патент 2011 года по МПК B21B1/08 

Изобретение относится к металлургии, а именно к сортопрокатному производству, и может быть использовано при горячей, теплой и холодной прокатке шестигранных коротких прутков из черных и цветных металлов, а также различных сплавов преимущественно малотоннажных партий на одноклетьевых станах дуо.

Известны три способа прокатки шестигранной стали, см., например: Б.П.Бахтинов, М.М.Штернов. Калибровка прокатных валков. М.: ГНТИ литературы по черной и цветной металлургии. - 1953, с.429-430.

Первый способ. Чистовой калибр располагают таким образом, чтобы разъем валков приходился посредине боковых граней. Такое расположение вреза калибра обеспечивает хорошее выполнение всех углов профиля. Второе важное преимущество этого метода состоит в том, что колебания в величине уширения, неизбежные в процессе работы, несущественно отражаются на размерах выходящей полосы. Избыток или недостаток металла, идущего в уширение, располагается по всей длине боковых граней и не может в значительной степени исказить ширину профиля, полученную при первоначальной настройке. Для прокатки шестигранника по первому способу используются обычно те же черновые калибры, что и для круглой и квадратной стали. При переходе на прокатку шестигранной стали необходимо сменить только чистовой и предчистовой калибры.

Второй способ. Второй способ отличается от первого способа формами чистового и предчистового калибров. Преимуществом второго способа является меньшая неравномерность деформации в предчистовом калибре. Однако трудности, связанные с получением хороших углов профиля в месте разъема валков, и, главным образом, склонность чистового калибра к переполнению или недовыполнению углов при колебаниях величины уширения делают его малопригодным для работы. В настоящее время этот способ практически не используется.

Третий способ. Увеличение числа профилирующих калибров до трех (вместо одного по первому и второму способам) имеет целью обеспечить хорошее выполнение углов профиля и плавное формоизменение в последних пропусках. Недостатком этого способа является необходимость смены четырех калибров и установка специальной арматуры при переходе на новый профиль, что в условиях современных высокопроизводительных прокатных станов ведет к снижению производительности.

Общей характеристикой всех трех способов прокатки шестигранных прутков является то, что в каждом последующем проходе относительно предыдущего прохода происходит изменение формы профиля и каждый пруток прокатывается в каждом калибре только один раз.

Из приведенного выше анализа трех известных способов прокатки следует, что наиболее рациональным следует считать первый способ прокатки шестигранных прутков, т.к. он обеспечивает более легкую настройку стана при незначительном числе специальных калибров. Этот способ принят за прототип, который подробно рассмотрен в работе /Н.В. Литовченко и др. Калибровка валков сортовых станов. М.: ГНТИ литературы по черной и цветной металлургии. - 1963, с.248/. В общем виде современное производство шестигранной стали прокаткой включает в себя три этапа. На первом этапе производится прокатка из заготовки подкатов различной формы для предчистового шестигранного овала. Далее, на втором этапе это подкат прокатывается в предчистовом шестигранном овальном калибре. На третьем этапе шестигранный овал кантуется на 90° и прокатывается в чистовом шестигранном калибре.

Известен способ прокатки профилей по патенту RU №2190487 от 10.10.2002 г., в котором заключительные проходы выполняют дважды в чистовом калибре.

Недостатками известных способов прокатки шестигранной стали являются пониженные характеристики точности размеров и геометрии готовых шестигранных профилей.

Техническим результатом предлагаемого способа прокатки шестигранных профилей является повышение точности и улучшение геометрии готового шестигранного прутка.

Технический результат достигается тем, что далее шестигранный профиль прокатывают в том же чистовом калибре и в том же направлении трижды, при этом в последних трех проходах кантуют профиль относительно предыдущего положения шестигранного профиля по ходу или против хода часовой стрелки на 60°, а также при 1-ом проходе в чистовом калибре осуществляют формообразование шестигранного профиля, а в последних трех проходах в чистовом калибре осуществляют калибрование профиля, при этом калибрование осуществляют без изменения формы профиля

При прокатке шестигранной стали используют два типа чистовых калибров, с боковыми элементами и без них. Калибры с боковыми элементами повышают естественную устойчивость прокатки овальной шестигранной полосы, но снижают его универсальность, т.к. пригодны для прокатки только одного размера шестигранника. Калибр без боковых элементов снижает естественную устойчивость прокатки в нем овальной шестигранной полосы, но значительно повышает универсальность калибра, т.к. его можно использовать для прокатки нескольких размеров шестигранной стали.

Деформация в калибрах с боковыми элементами и без них в сравнимых условиях одинаковая. Рассмотренные выше чистовые калибры с боковыми элементами и без них использованы в предлагаемом способе прокатки шестигранных прутков.

Реализация предложенного способа прокатки шестигранных прутков поясняется схемами прокатки, где на:

- Фиг.1 приведена схема прокатки шестигранного прутка по способу, принятому за прототип,

- Фиг.2 изображена предлагаемая схема прокатки шестигранного прутка в калибрах с боковыми элементами и с кантовками на 60° по ходу часовой стрелки,

- Фиг.3 показана предлагаемая схема прокатки шестигранного прутка в калибрах с боковыми элементами и с кантовками на 60° против хода часовой стрелки,

- Фиг.4 приведена схема прокатки шестигранного прутка в калибрах без боковых элементов и с кантовками на 60° по ходу часовой стрелки,

- Фиг.5 изображена схема прокатки шестигранного прутка в калибрах без боковых элементов и с кантовками на 60° против хода часовой стрелки.

Предлагаемый способ прокатки шестигранных профилей в калибрах с боковыми элементами и кантовками по ходу часовой стрелки на 60° осуществляют следующим образом. Прокатке в первом калибре 1 предшествует прокатка из заготовки подката 2, который поступает в калибр 3, где его прокатывают в предчистовой шестигранный овал 4, который далее кантуют на 90°. Скантованный предчистовой шестигранный овал 5 затем прокатывают в шестигранном калибре 6 и получают шестигранный профиль 7, который кантуют на 60° по ходу часовой стрелки в положение 8 и второй раз прокатывают в шестигранном калибре 6 в шестигранный профиль 9, который в свою очередь кантуют на 60° по ходу часовой стрелки в положение 10 и в третий раз прокатывают в шестигранном калибре 6 в шестигранный профиль 11, который кантуют на 60° по ходу часовой стрелки в положение 12 и в четвёртый раз прокатывают в шестигранном калибре 6 в шестигранный профиль 13, а при прокатке в калибрах с боковыми элементами, но с кантовкой профиля на 60° против хода часовой стрелки шестигранный профиль 7 кантуют против хода часовой стрелки на 60° в положение 14 и прокатывают в шестигранном калибре 6 в шестигранный профиль 15, который кантуют на 60° против хода часовой стрелки в положение 16 и снова прокатывают в шестигранном калибре 6 в шестигранный профиль 17, который кантуют на 60° против хода часовой стрелки в положение 18 и прокатывают в шестигранном калибре 6 в шестигранный профиль 19.

При прокатке в калибрах без боковых элементов и с кантовками профиля на 60° по ходу часовой стрелки окантованный на 90° предчистовой шестигранный овал 5 прокатывают в калибре 20 в шестигранный профиль 7, который кантуют на 60° по ходу часовой стрелки в положение 8 и прокатывают в шестигранном калибре 20 в шестигранный профиль 9, который далее кантуют на 60° по ходу часовой стрелки в положение 10 и прокатывают в шестигранном калибре 20 в шестигранный профиль 11, после чего профиль 11 кантуют на 60° по ходу часовой стрелки в положение 12 и прокатывают в шестигранном калибре 20 в шестигранный профиль 13. При прокатке в калибрах без боковых элементов и кантовке профиля на 60° против хода часовой стрелки шестигранный профиль 7 кантуют против хода часовой стрелки на 60° в положение 14 и далее прокатывают в шестигранном калибре 20 в шестигранный профиль 15, который затем кантуют на 60° против хода часовой стрелки в положение 16 и прокатывают в шестигранном калибре 20 в шестигранный профиль 17, который далее кантуют на 60° против хода часовой стрелки в положение 18 и прокатывают в шестигранном калибре 20 в шестигранный профиль 19.

Точность геометрических размеров горячекатаной шестигранной стали регламентируется ГОСТом 2879-88 по группам Б - повышенной точности и В - обычной точности размерами вписанной окружности от 8 до 100 мм. Известно, что наиболее трудоемкими сортовыми профилями являются профили меньших размеров, поэтому для сравнения эффективности прокатки по известному и предлагаемому способам приняты шестигранники с диаметрами вписанной окружности 8, 10, 12 и 14 мм. Исследование точности прокатки шестигранных прутков по предлагаемому способу проводились на специализированном комплексе для прокатки круглых и шестигранных профилей. Результаты этих исследований приведены в таблице и показывают, что предлагаемый способ обеспечивает более высокую точность даже в сравнении с прокаткой аналогичных профилей по группе Б - повышенной точности ГОСТа 2879-88, так как основная формообразующая деформация осуществляется при первом проходе в шестигранном калибре, а в остальных 3-х проходах имеет место значительно меньшая деформация и, кроме того, не изменяется форма профиля. Малая деформация и отсутствие изменения формы полосы способствуют повышению точности и улучшению геометрии шестигранного профиля. Благодаря кантовкам в одном направлении в 3-х последних проходах на 60° каждая сторона поперечного сечения шестигранника в последних 3-х проходах пропускается два раза (см. Фиг.2, 3, 4 и 5), что в свою очередь также положительно сказывается на геометрических свойствах готовой шестигранной полосы.

Таблица Диаметр Предельное отклонение по Предельное вписанного ГОСТ 2879-88 отклонение по круга, мм группа В группа Б предлагаемому способу 8 +0,3 +0,1 0   -0,5 -0,3 -0,22 10 +0,3 +0,2 0   -0,5 -0,3 -0,22 12 +0,3 +0,2 0   -0,5 -0,3 -0,27 14 +0,3 +0,2 0   -0,5 -0,3 -0,27

Таким образом, предложенный способ прокатки шестигранных прутков позволяет:

- повысить точность шестигранного профиля,

- улучшить его геометрию.

Способ предназначен для повышения точности и улучшения геометрии шестигранных коротких прутков из черных и цветных металлов, а также различных сплавов преимущественно малотоннажных партий, производимых на одноклетьевых станах дуо. Способ включает прокатку предчистового шестигранного овала, его кантовку на 90° и прокатку в чистовом шестигранном калибре. Улучшение геометрических свойств профиля обеспечивается за счет того, что далее шестигранный профиль прокатывают в том же чистовом калибре трижды. При этом в первом проходе в чистовом калибре осуществляют формообразование шестигранного профиля, а в остальных трех проходах выполняют его калибрование. Калибрование в последних 3-х проходах осуществляют без изменения формы полосы. Кроме того, в последующих 3-х проходах кантуют полосу относительно предыдущего положения профиля или только по ходу часовой стрелки, или только против хода часовой стрелки на 60°. Кроме того, в последних 3-х проходах каждая грань шестигранного прутка калибруется дважды. 4 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

1. Способ прокатки шестигранных прутков, включающий прокатку предчистового шестигранного овала, его кантовку на 90° и прокатку в чистовом шестигранном калибре, отличающийся тем, что далее шестигранный профиль прокатывают в том же чистовом калибре и в том же направлении трижды, при этом в последних 3 проходах кантуют профиль относительно предыдущего положения шестигранного профиля по ходу или против хода часовой стрелки на 60°.

2. Способ прокатки по п.1, отличающийся тем, что при первом проходе в чистовом калибре осуществляют формообразование шестигранного профиля.

3. Способ прокатки по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что в последних трех проходах в чистовом калибре осуществляют калибрование профиля.

4. Способ прокатки по п.2, отличающийся тем, что в последних 3 проходах в чистовом калибре осуществляют калибрование без изменения формы профиля.

5. Способ прокатки шестигранных прутков по п.3, отличающийся тем, что в последних 3 проходах в чистовом калибре осуществляют калибрование без изменения формы профиля.