СПОСОБ ПРОКАТКИ СТАЛЬНЫХ СОРТОВЫХ ПРОФИЛЕЙ Российский патент 2012 года по МПК B21B1/16 

Изобретение относится к сортопрокатному производству и может быть использовано при получении сортовых профилей из непрерывно-литых стальных заготовок.

Известен способ горячей прокатки стальных сортовых профилей, включающий многопроходную горячую деформацию заготовки в валках, противолежащие ручьи на которых образуют вытяжные калибры системы овал - круг (П.И.Полухин и др. Прокатное производство. М.: Металлургия, 1982 г., с.284-285).

Недостатки известного способа состоят в том, что его возможности ограничены минимально допустимыми коэффициентами вытяжки для получения проката высокого качества из непрерывно-литых заготовок. Это не позволяет получать более крупные стальные профили с увеличенной площадью поперечного сечения.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является способ производства сортовых профилей, включающий нагрев непрерывно-литой заготовки до температуры аустенитизации и последующую многопроходную горячую прокатку в валках, противолежащие ручьи на которых образуют вытяжные калибры, с температурой конца прокатки 860-1000ºC и суммарной вытяжкой от λ≥4,0 до λ≥15,0, определяемой маркой стали (Патент РФ №2243834, МПК B21B 1/46, 2005 г.).

Недостатки известного способа состоят в том, что он не позволяет получить стальные сортовые профили больших поперечных сечений. Так, например, при минимально допустимом коэффициенте вытяжки λ=15 в процессе прокатки непрерывно-литой заготовки квадрат 100 мм сечением S₀=10000 мм² из пружинной стали можно получить качественный сортовой профиль с площадью поперечного сечения S_max не более

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в расширении сортамента профилей, прокатываемых из непрерывно-литых заготовок, в сторону увеличения площади поперечного сечения.

Поставленная техническая задача решается тем, что в известном способе прокатки стальных сортовых профилей, включающем нагрев заготовок, и их многопроходное обжатие в валках, противолежащие ручьи на которых образуют вытяжные калибры, согласно изобретению обжатия по меньшей мере в одной паре из двух смежных проходов производят с дополнительным локальным деформированием заготовки на величину 1-10 мм при общем коэффициенте вытяжки заготовки в каждом проходе 1,1-1,4.

Дополнительное локальное деформирование в первом из двух смежных проходов осуществляют с помощью опоясывающих выступов, выполненных на ручьях валков, а во втором из них - прокаткой заготовки с выступами и впадинами на поверхности в калибрах с ручьями без опоясывающих выступов. Кроме того, обжатие заготовок с дополнительным локальным деформированием осуществляют при температуре от 1200ºС и до 700ºС.

Для интенсивной проработки литой микроструктуры, измельчения микроструктурных составляющих литой стали и осевых строчечных неметаллических включений предлагается повысить частные деформации по сечению заготовки.

На фигуре представлена последовательность изменений по проходам поперечного профиля прокатываемой заготовки круглого поперечного сечения.

В процессе обжатия исходно круглой заготовки (профиль 1 на фигуре) в вертикальных валках, на ручьях которых выполнены опоясывающие выступы, за счет локального деформирования на профиле формируют боковые впадины глубиной δ, разделяющие выступы (профиль 2). При этом возникают макросдвиговые деформации металла в продольном и поперечном направлениях. В последующем, смежном проходе, овальный поперечный профиль 2 с выступами и впадинами обжимают в горизонтальных валках с круглым калибром без опоясывающих выступов (профиль 3). Наличие выступов и впадин на заготовке при обжатии в круглом калибре приводит к повторному появлению локальных макросдвиговых деформаций в продольном и поперечном направлениях. Благодаря локальным макросдвиговым деформациям в двух смежных проходах улучшается проработка исходной литой микроструктуры стали.

Таким образом, дополнительное локальное деформирование заготовки с величиной δ=1-10 мм в паре вытяжных калибров при коэффициенте вытяжки за проход λ_п=1,1-1,4 обеспечивают появление макросдвиговых деформаций, которые интенсифицируют пластическое течение металла как в продольном, так и поперечном направлениях. Это улучшает проработку изначально литой микроструктуры заготовки, благодаря чему достигается получение качественных сортовых профилей с увеличенной площадью поперечного сечения.

Дальнейшую прокатку заготовки (профиль 4, профиль 5) осуществляют с использованием известной калибровки овал - круг.

Экспериментально установлено, что при локальном деформировании менее 1 мм и вытяжках менее 1,1 улучшения проработки микроструктуры не происходит. При локальном деформировании более 10 мм и вытяжках более 1,4 не исключается образование дефектов в виде «закатов» в последующем проходе, являющихся причиной расслоев, что недопустимо.

Обжатие заготовок с дополнительным локальным деформированием при температуре выше 1200ºC снижает эффективность измельчения микроструктурных составляющих непрерывно-литой стали. При температуре ниже 700ºC не исключается невыполнение заданного профиля при дополнительном пластическом деформировании из-за недостаточной пластичности стали.

Примеры реализации способа

Непрерывно-литую заготовку круглого сечения (профиль 1 на фигуре) диаметром 200 мм с площадью поперечного сечения S₀=31400 мм² из легированной пружинной стали марки 60С2 нагревают до температуры аустенитизации Т_а=1180ºC и выдают на печной рольганг сортопрокатного стана. Нагретую заготовку (профиль 1) при температуре Т_д=1150ºC задают в черновую клеть сортового стана 550 и обжимают в вертикальных валках с овальным калибром с коэффициентом вытяжки λ_п=1,2. На средних частях ручьев валков выполнены опоясывающие выступы со скругленной формой высотой 6,0 мм. После обжатия в вертикальных валках заготовка приобретает овальный профиль поперечного сечения со скругленными впадинами глубиной δ=6,0 мм, расположенными на обеих боковых сторонах овала (профиль 2). Дополнительное локальное деформирование заготовки опоясывающими выступами способствует интенсификации проработки литой структуры стали за счет макросдвигов в продольном и поперечном направлениях.

После выхода из овального калибра осуществляют смежный проход при температуре Т_д=1150ºC, задавая заготовку в горизонтальные валки с круглым калибром, ручьи которого не имеют выступов. Обжатие в этом проходе также ведут с коэффициентом вытяжки λ_п=1,2. Наличие скругленных выступов и впадин на заготовке при ее обжатии в смежном круглом калибре в профиль 3 при указанной температуре также приводит к генерации дополнительных макросдвиговых деформаций в продольном и поперечном направлениях и улучшению проработки микроструктуры.

Дальнейшую прокатку заготовки осуществляют с использованием обычной системы калибровки овал - круг (профиль 4, профиль 5) в пруток круглого сечения с максимальной площадью S_max=2461,8 мм² и с максимальным конечным диаметром D_max=56,0 мм. Готовый сортовой профиль имеет высокое качество по механическим свойствам и микроструктуре.

При применении известного способа высококачественный пруток из такой же заготовки имел бы максимально возможную площадь поперечного сечения

что соответствует прутку круглого сечения с наибольшим возможным диаметром D_max=5,6 мм.

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

Таблица Режимы прокатки прутков из стали марки 60С2 и их эффективность № п/п δ, мм λ_п Т_д, ºС Максим. площадь S_max, мм² Максим. диаметр D_max, мм Оценка качества 1. 0,9 1,09 690 2122,6 52,0 Осевая полосчатость 2. 1,0 1,1 700 2374,6 55,0 Удовлетв. 3. 6,0 1,2 1150 2461,8 56,0 Удовлетв. 4. 10,0 1,4 1200 2374,6 55,0 Удовлетв. 5. 11,0 1,5 1210 2106,3 51,8 Дефекты «закат» 6. 0 1,3 1100 2093,3 51,6 Осевая полосчатость

Из данных, представленных в таблице, следует что при реализации предложенного способа (варианты №2-4) достигается расширение сортамента профилей, прокатываемых из непрерывно-литых заготовок, в сторону увеличения площади поперечного сечения. При запредельных значениях заявленных параметров (варианты №1 и №5), а также реализации способа-прототипа (вариант №6) имеет место сужение сортамента прокатываемых профилей по максимально допустимой площади поперечного сечения.

Технико-экономические преимущества предложенного способа состоят в том, что осуществление обжатия по меньшей мере в одной паре из двух смежных проходов с дополнительным локальным деформированием заготовки в начале с помощью опоясывающих выступов на ручьях валков на величину 1-10 мм, а затем в калибре без выступов при коэффициенте вытяжки в каждом проходе 1,1-1,4 и температуре от 1200ºC до 700ºC обеспечивает появление дополнительных макросдвиговых деформаций непрерывно-литой заготовки в продольном и поперечном направлениях. Это приводит к более интенсивной проработке литой структуры стали, измельчению кристаллитов, разрушению строчечных неметаллических включений. Благодаря этому обеспечивается возможность получения высококачественных сортовых профилей с большей площадью поперечного сечения по сравнению с известными способами прокатки. Побочным эффектом является повышение качества профилей.

Реализация предложенного способа обеспечит повышение рентабельности производства стальных сортовых профилей на 10-20%.

Изобретение предназначено для расширения сортамента профилей, прокатываемых из непрерывно-литых заготовок, в сторону увеличения площади поперечного сечения. Способ включает нагрев заготовок и их многопроходное обжатие в валках, противолежащие ручьи на которых образуют вытяжные калибры. Повышение частных обжатий по сечению заготовки, приводящее к интенсификации проработки ее микроструктуры, обеспечивается за счет того, что обжатие по меньшей мере в одной паре из двух смежных проходов производят с дополнительным локальным деформированием заготовки на величину 1-10 мм при общем коэффициенте вытяжки заготовки в каждом проходе 1,1-1,4. Дополнительное локальное деформирование в первом из двух смежных проходов осуществляют с помощью опоясывающих выступов, выполненных на ручьях валков, а во втором из них - прокаткой заготовки с выступами и впадинами на поверхности в калибрах с ручьями без опоясывающих выступов. Кроме того, обжатие заготовок с дополнительным локальным деформированием осуществляют при температуре от 1200°C до 700°C. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 6 пр.

1. Способ прокатки стальных сортовых профилей, включающий нагрев заготовок и их многопроходное обжатие в валках, противолежащие ручьи на которых образуют вытяжные калибры, отличающийся тем, что обжатие по меньшей мере в одной паре из двух смежных проходов производят с дополнительным локальным деформированием заготовки на величину 1-10 мм при общем коэффициенте вытяжки заготовки в каждом проходе 1,1-1,4.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительное локальное деформирование в первом из двух смежных проходов осуществляют с помощью опоясывающих выступов, выполненных на ручьях валков, а во втором из них - прокаткой полученной в предыдущем проходе заготовки с выступами и впадинами на поверхности в калибрах с ручьями без опоясывающих выступов.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что обжатие заготовок с дополнительным локальным деформированием осуществляют при температуре от 1200°C до 700°C.