Способ комбинированного процесса асимметричной и симметричной прокатки полосы из алюминиевого сплава Российский патент 2023 года по МПК B21B1/28 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам производства полос из алюминиевых сплавов и может быть использовано, например, в авиастроении, при изготовлении силовых конструкционных элементов.

Известен способ прокатки листов при рассогласовании окружных скоростей валков до 6,0-12,0%. Способ позволяет снизить силу прокатки и применяется при производстве толстых и тонких листов, но особенно эффективен при холодной прокатке тонких листов на низких очагах деформации (см. Рудской А.И., Лунев В.А. Теория и технология прокатного производства: Учеб. пособие. СПб: Наука, 2005. - C.87-91).

Недостаток известного способа заключается в невозможности получения повышенной технологической пластичности из-за малой степени асимметрии при прокатке.

Наиболее близким аналогом к заявляемому способу является способ производства холоднокатаной полосы, включающий холодную прокатку полосы в валках при рассогласовании их окружных скоростей, которые задают из условия:

V₁≥2V₂,

где: V₁ - окружная скорость первого валка, м/с;

V₂ - окружная скорость второго валка, м/с, при этом прокатку полосы ведут до суммарной степени деформации 75-95% с единичной степенью деформации не менее 50% (см. патент РФ №2542212, В21В 1/28).

Недостатком данного способа является изготовление полос с нестабильной технологической пластичностью, что затрудняет осуществление дальнейшей пластической деформации при симметричной прокатке без промежуточной термообработки, а также появление неравномерности механических свойств по поперечному сечению полосы.

Техническая проблема заключается в получении измельченной фрагментированной структуры полосы из алюминиевого сплава, обеспечивающей технологическую пластичность сплава после первого прохода и возможность проведения последующей пластической деформации до требуемой толщины полосы без промежуточной термической обработки.

Технический результат заключается в создании нового технологического режима в виде комбинированного процесса асимметричной и симметричной прокатки с получением изотропных свойств по всему сечению и требуемой толщины полосы из алюминиевого сплава без промежуточной термической обработки.

Поставленная проблема решается тем, что в способе комбинированного процесса асимметричной и симметричной прокатки полосы из алюминиевого сплава, включающий холодную прокатку полосы в двух валках при рассогласовании их окружных скоростей, согласно изменению, асимметричную прокатку осуществляют с обжатием 80-86% за один проход, при этом окружные скорости валков задают из соотношения: где:

V₁ – окружная скорость верхнего рабочего валка, об/мин;

V₂ - окружная скорость нижнего рабочего валка, об/мин;

после чего проводят симметричную прокатку полосы с суммарным обжатием не более 86%.

В заявляемом способе степень деформации и окружные скорости валков, задаваемые из соотношений, приведенных в формуле изобретения, позволяют создать необходимые условия в очаге деформации, способствующие значительным сдвиговым деформациям в металле при асимметричной прокатке за один проход, приводящие к фрагментации структуры и разогреву металла.

Комбинирование двух процессов асимметричной и симметричной прокатки позволит обеспечить заготовке после первого прохода по заданным режимам создание фрагментированной структуры за счет формирования напряженно-деформированного состояния, включающие высокие напряжения сжатия и деформации сдвига. Это позволит обеспечить заготовке технологическую пластичность, изотропность свойств по всему сечению полосы при одновременном снижении энергосиловых параметров процесса прокатки.

Симметричную прокатку с заданными режимами проводят с суммарным обжатием не более 86% для получения требуемой толщины полосы из алюминиевого сплава.

Преимуществом данного способа является то, что в данной технологии отсутствует промежуточная термическая обработка в виде отжига, обеспечивающая снятие напряжений и восстановление пластичности.

Для получения продукции из алюминиевого сплава осуществлять холодную прокатку полосы в валках с рассогласованием их окружных скоростей менее чем в 4 раза и с обжатием менее 80% нецелесообразно, так как при этом снижается технологическая пластичность и дальнейшая деформация металла будет невозможна без промежуточной термической обработки.

При рассогласовании окружных скоростей более чем в 5 раз и с обжатием свыше 86% за один проход происходит значительная интенсификация сдвиговой деформации, что приводит к чрезмерному разогреву, вплоть до оплавления прокатываемого образца и налипание его на прокатные валки.

Количество проходов при симметричной прокатке выбирается в зависимости от требуемой конечной толщины полосы. При суммарном обжатии более 86% при симметричной прокатке происходит появление трещин на полосе.

Способ комбинированного процесса асимметричной и симметричной прокатки полосы из алюминиевого сплава осуществляют следующим образом. Предварительно, исходя из конечной толщины полосы, задают степень обжатия заготовки. В соответствии с формулой изобретения при асимметричной прокатке нижнему и верхнему валку задают разные окружные скорости. В рабочие валки подают заготовку из алюминиевого сплава и прокатывают ее за один проход. Затем заготовки из алюминиевых сплавов подвергают симметричной прокатке с суммарным обжатием не более 86%.

Для обоснования преимуществ заявляемого способа были проведены эксперименты на опытно-экспериментальном лабораторном стане дуо 400 с индивидуальным приводом рабочих валков. Прокатку вели без смазки.

В качестве исходной заготовки использовали заготовку из сплава марки Д16 длиной 101 мм, шириной 27,5 мм и толщиной 5,92 мм.

Для первого эксперимента проводили симметричную прокатку заготовки. Предварительно на стане задавали степень обжатия заготовки, скорость верхнего и нижнего валков, равную V₁ = V₂ = 4 об/мин. После первого прохода с обжатием 74% образец разрушился (табл.).

Для второго эксперимента провели комбинированную прокатку. При этом скорости верхнего и нижнего рабочего валков задавали: V₁ = 2 об/мин и V₂ = 10 об/мин соответственно. В результате асимметричной прокатки с обжатием 86% получили полосу толщиной 0,8 мм, усилие при прокатке составило 39 тс. Затем заготовку прокатывали за 11 проходов по симметричному режиму со скоростью валков V₁= V₂=4 об/мин. После последнего прохода получили полосу толщиной 0,11 мм, суммарное обжатие при симметричном режиме составило 86%.

В последующих экспериментах (№3-13) провели комбинированную прокатку. Соотношения скоростей валков выбирали равным асимметричную прокатку осуществляли с обжатием 79-87% за один проход, после чего проводили симметричную прокатку полосы с суммарным обжатием не более 87%. Результаты проведенных экспериментов прокатки полос из алюминиевого сплава представлены в таблице.

При этом наблюдали следующее: в образцах №6 и №9 произошло оплавление полосы в результате чрезмерного разогрева сплава в ходе прокатки. В образцах №5,8 и 12 на поверхности полосы обнаружены трещины.

В образцах, полученных по заявляемому режиму, №2,3,4,7,10,11,12 – механические свойства соответствуют требованиям, нарушения сплошности поверхности не обнаружены.

Комбинирование двух процессов асимметричной и симметричной прокатки позволит обеспечить после первого прохода по заданным режимам создание фрагментированной структуры, что обеспечит получение высокой технологической пластичности сплава, однородности механических свойств при одновременном снижении энергосиловых параметров процесса прокатки. Это даст возможность осуществления последующей симметричной прокатки полосы до требуемой толщины полосы без проведения промежуточной термической обработки.

Заявляемый способ обеспечивает повышение производительности за счет сокращения материальных и временных затрат при производстве.

Таблица

№
экспе-римента Соотношения скоростей,
V1/V2 ɛ_ед, %
(асимметричная прокатка) ɛ_сумм, %
(симметричная прокатка) Примечание 1 1 нет 74 Разрушение образца 2 5 86 86 Полоса требуемого качества 3 4 85 86 Полоса требуемого качества 4 4,5 85 86 Полоса требуемого качества 5 3,9 85 86 Трещины на поверхности полосы 6 5,1 85 86 Оплавление полосы 7 4,5 80 86 Полоса требуемого качества 8 4,5 79 86 Трещины на поверхности полосы 9 4,5 87 86 Оплавление полосы 10 4,5 85 50 Полоса требуемого качества 11 4,5 85 5 Полоса требуемого качества 12 4,5 86 86 Полоса требуемого качества 13 4,5 85 87 Трещины на поверхности полосы

Изобретение относится к производству полос из алюминиевых сплавов. Осуществляют асимметричную прокатку с обжатием 80-86% за один проход, при этом окружные скорости валков задают из соотношения: V₂/V₁=4-5, где: V₁ - окружная скорость верхнего рабочего валка, об/мин; V₂ - окружная скорость нижнего рабочего валка, об/мин. Затем проводят симметричную прокатку полосы с суммарным обжатием не более 86%. В результате обеспечивается пластичность полосы из алюминиевого сплава и изотропность механических свойств по всему ее сечению. 1 табл.

Способ комбинированного процесса асимметричной и симметричной прокатки полосы из алюминиевого сплава, включающий холодную прокатку полосы в двух валках при рассогласовании их окружных скоростей, отличающийся тем, что асимметричную прокатку осуществляют с обжатием 80-86% за один проход, при этом окружные скорости валков задают из соотношения:

V₂/V₁=4-5, где:

V₁ - окружная скорость верхнего рабочего валка, об/мин;

V₂ - окружная скорость нижнего рабочего валка, об/мин;

после чего проводят симметричную прокатку полосы с суммарным обжатием не более 86%.