Способ получения заготовки для горячей прокатки биметаллического листа Советский патент 1990 года по МПК B23K20/04 

СП СП

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве заготовок для горячей прокатки биметаллического листа. Цель изобретения - снижение трудоемкости изготовления и повышение качества биметаллического листа путем увеличения прочности соединения. Соединяемые слои подвергают очистке контактирующих поверхностей, сборке и обжиму пакета с последующей обваркой. Плакирующую поверхность металла с меньшим коэффициентом температурного расширения изготавливают вогнутой с радиусом R₁≥1/2[L²(TH+δН)/4δН²+H²δ/TH+δН], где L - длина заготовки

T - толщина пластины второго металла

H - толщина листа после прокатки

δ - допустимая разнотолщинность плакирующего слоя

H - толщина края пакета. Пластину второго металла выполняют изогнутой с радиусом R₂=(0,7-0,95)R₁. Способ позволяет получить более высокое качество листа за счет увеличения прочности соединения слоев на 30%. За счет отказа от использования рамки и крышки, идущих в обрезы после прокатки, и за счет уменьшения непроваров, часть из которых также идет в обрезы, уменьшается количество отходов.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве заготовок для горячей прокатки биметаллического листа.

Целью является снижение трудоемкости изготовления и повышение качества биметаллического листа путем увеличения прочности соединения.

Способ осуществляют следующим образом.

Перед сборкой плиты основного и плакирующего металлов подвергают предварительной очистке контактирующих поверхностей. Плакируемой поверхности металла с меньшим коэффициентом температурного расширения одним из известных способов придается вогнутость с радиусом RJ, а пластина второго металла изготавливается изогнутой с радиусом Rit где

R Х.) JP.& -

2 4-S-H Vh+FTiJ

где L - длина заготовки;

t - толщина пластины второго металла;

h - толщина листа после прокатки;

S - допускаемая разнотолщинность плакирующего слоя;

со

sl

Н - толщина края пакета;

R4(0,7-0,98)R,,

затем собирают пакет, обращая выпуклую сторону плакирующей пластины к плакируемой поверхности, обжимают на ррессе с усилием, обеспечивающим соприкосновение металлов по всей поверхности. При обжиме пакета осуществля- |от обварку по торцовому контуру, при- ||варивая плакирующий металл к основе.

При обжиме пакета пластина второго металла упруго разгибается и вытесня- вт воздух из зоны контакта соединяем мых металлов, что позволяет избежать вакуумирования пакета. Выполнение вогнутой плакируемой поверхности и изогнутого плакирующего слоя приводит : тому, что при нагреве пакета возникающие температурные сжимающие напряжения, действующие на плакирующий металл, дополнительно прижимают ее к плакируемому металлу, что улучшает соединение металлов.

1

Формула для RJ выведена аналитически исходя из следующих соображений.

Радиус вогнутости поверхности металла с меньшим коэффициентом температурного расширения не может быть кыбран произвольно, так как вогнутость поверхности приводит к неодинаковой толщине металла (разнотолщин™ ности слоя). Эта исходная разнотол- о(инность после прокатки сохраняется и Приводит к разнотолщинности слоев в Готовом биметаллическом листе. Величина разнотолщинности регламентирует- фя, например, для толстых стальных Аистов. Участки с разнотолщинностыо, превышающей требуемую, отрезаются и идут в отходы.

В результате прокатки заготовки, выполненной по предлагаемому способу, иа лист толщиной h края заготовки с (толщиной Н получат вытяжку . Толщина одного слоя на краю готового

краю

вки толщину метализ геометрических

(1)

(2)

Hu H-t-a; R;-(|)2(

(3) (4)

Соответственно после прокатки в нтре листов слои получат вытяжку /х -Hy±t H-a

Н

Ч h h толщина слоев составит

tu-t7 u.

(5)

(6) (7)

Таким образом разнотолщинность слоев в готовом листе составит

Подставляя в (8) выражения (1), (5) и (7), получим

Я -t -t --- , 1 - 1)-JЈS-,. 0 -t4 fc« Ъц flK MH-a ГнТн-аУ

или

IE

a SH+th Преобразуем (4)

R -« R2-2R,a+a2 R,).

(9)

(10)

5

0

5

0

5

0

5

Подставляя (9) в (10), получим

R

K 2 4ЈH2th+3 Hj

Так как по требованию Обо, где О - допустимая разнотолщинность, то

lfL2().

tn+SHjВыполнение R MeHbniHM, чем рассчитанный по формуле, приведет к увеличению разнотолщинности, снижению выхода годного. Радиус R выбирается равным (0,7-0,95)К, так как именно при таком соотношении зазор между краем пластины 2 и поверхностью металла имеет оптимальную величину 10 - 40 мм, обеспечивающую надежное вытеснение воздуха, не требующего усиления сварного шва по торцовому контуру для удержания в разогнутом состоянии пластины. Выполнение R меньшим, чем 0,7R, приведет к необходимости увеличения усилия обжима, необходимого для распрямления пластины, а также усиления сварного шва. Выполнение R2 большим, чем 0,95 RJ, нецелесообразно, так как в этом случае прилегание пластины к поверхности металла будет недостаточно плотным, что может привести к попаданию воздуха в зону контакта. Только совокупность указанных отличительных признаков: выполнение плакируемой поверхности металла с меньшим коэффициентом температурного расширения вогнутой с радиусом R , определяемым по формуле, а плистины

второго металла изогнутой с радиусом Rg(0,7-0,95)1 , позволит достичь указанной цели.

П р и м е р 1. В заводских условиях были собраны по известному спосо- бу 4 пакета, в которых основу составляла плоская плита стали 22К размером 300x1000x1800, а плоская плакирующая пластина размерами 20x970x1620 была ю изготовлена из стали 08Х18НЮТ. Коэффициент температурного расширения ст. 22К при температуре 1000°С tf, 13,1x хЮ 6м/град, а стали 08Х18Н10Т г 20,6x10 м/град.

1

Кованую плиту основного металла очищали стружкой и шлифовкой плакируемой поверхности, протиркой спиртом. Катанную плоскую пластину плакирующего металла зачищали и протира- 20 -по торцовому контуру. Заготовки нали спиртом, затем собирали пакеты, обжимая массой 40 т и обваривая по торцовому контуру. Пакеты № 1 и № 2 были изготовлены с крышками и герметизирующими рамками с введением в ка- 25 честве активного вещества распыленного алюминия, который при нагреве взаимодействовал с кислородом в пакете, предотвращая окисление контактных поверхностей и одновременно предо- 30 храняя от соединения крышку и плакирующий слой. Нагрев производился в камерной печи до температуры 1200°С. При прокатке пакет № 1 разрушился во втором пропуске в результате разрушения сварного шва и разгерметизации пакета. Ультразвуковой контроль лисгревали до температуры 1200 С и про- катьтали на стане дуо-210 с относительными обжатиями 14% до толщины к11 мм. Исследования сплошности соединения показали, что непровары отсутствуют. Испытания на прочность сцепления слоев по ГОСТу показали, что прочность составляет 260 - 420 МПа.

(Формула изобретения

35

Способ получения заготовки для го рячей прокатки биметаллического листа, включающий предварительную очист ку соединяемых поверхностей пластин, изготовленных из материала с различными коэффициентами термического расширения, сборку их в пакет, обжим и

та, прокатанного до толщины 112 мм из

пакета № 2, дал отрицательный результат - поверхность расслоений составляла 90%. Пакеты № 3 и № 4 были изготовлены с обжимом и обваркой по торцовому контуру, нагреты, прокатаны: пакет № 3 - до толщины 105 мм, пакет № 4 - до толщины 55 мм. Ультразвуковая дефектоскопия этих листов показала, что годная поверхность листа толщиной 105 мм составляет « 80%, а листа толщиной 55 мм«70%. Имеют место расслоения и разрывы плакирующего слоя по краям листов, а также непровары из-за газового пузыря в листе 55 мм в виде полосы, расположенной у края листа. Испытания на прочность сцепления слоев по ГОСТу показали, что прочность сцепления составляет 210-330 МПа.

Пример 2. В лабораторных условиях был испытан предлагаемый спог

5

соб получения заготовки. Было изготовлено 4 заготовки, у которых основной слой составляли карточки стали 22К размерами 25x135x170 мм, а плакирующий - карточки стали 08Х18НЮТ размерами 5x123x150 мм, Плакируемую поверхность основного слоя зачищали абразивным кругом, одновременно придавая ей вогнутость с радиусом R(420, рассчитанным по формуле (1) при L 150 мм, мм, мм,Ј 0,2 мм, мм. Затем поверхность очищали спиртом. Плакирующий слой изгибали местным нагревом и на прессе до радиуса изгиба, равного 300 мм, что составляет 0,715 от R4, зачищали и протирали спиртом. Заготовки собирав ли, обжимали в тисках и обваривали

гревали до температуры 1200 С и про- катьтали на стане дуо-210 с относительными обжатиями 14% до толщины к11 мм. Исследования сплошности соединения показали, что непровары отсутствуют. Испытания на прочность сцепления слоев по ГОСТу показали, что прочность составляет 260 - 420 МПа.

(Формула изобретения

Способ получения заготовки для горячей прокатки биметаллического листа, включающий предварительную очистку соединяемых поверхностей пластин, изготовленных из материала с различными коэффициентами термического расширения, сборку их в пакет, обжим и

обварку пакета по торцовому контуру, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости изготовления, повышения качества биметаллического листа и уменьшения отходов,

плакируемую поверхность пластины, выполненной из материала с меньшим Коэффициентом температурного расширения, изготавливают вогнутой с радиу,СО№

R

2 4-Fh+S-H) H™

н2-Ј

h+THj

где L -длина заготовки;

t - толщина пластины второго металла;

h-толщина листа после прокатки;

$ - допускаемая разнотолщинность плакирующего слоя;

Н- толщина края пакета,

715514978

пластину плакирующего металла выпол-рующего металла обращают выпуклой

Няют изогнутой с радиусомстороной к плакируемой поверхности

пластины, выполненной из материала

R(0,7-0,95)R1.с меньшим коэффициентом температура при сборке пакета пластину плаки-ного расширения.