Способ изготовления биметаллической проволоки и заготовка для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК B23K20/04 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для получения продольной прокаткой и волочением биметаллической проволоки преимущественно для сварки и наплавки.

Цель изобретения - уменьшение трудоемкости изготовления проволоки и потерь легирующих элементов, расширение технологических возможностей, повышение стабильности процесса прокатки и увеличение выхода годной стали.

На чертеже показана предлагаемая заготовка.

Способ включает в себя сборку заготовки из пластичной оболочки и сердечника, нагрев до температуры прокатки и горячую продольную прокатку собранной заготовки

с получением катанки, охлаждение, термообработку и волочение катанки. Температуру оболочки нагретой заготовки перед ее задачей в первую клеть прокатного стана уменьшают путем охлаждения на задающем рольганге в течение 10-40 с на 50-120°С по сравнению с температурой сердечника, а прокатку ведут с интенсивным охлаждением поверхности раската во всех межклетьевых промежутках.

Способ осуществляют использованием заготовки, включающей в себя сердечник из труднодеформируемой и оболочку из пластичной сталей с суммарным содержанием в них легирующих элементов, соответствующем заданному химическому составу готовой проволоки, в которой оболочка выполнена из

О

ю

00

о (Ј

легированной стали, причем часть легирующих элементов, окисляющихся и сублимирующих при температурах нагрева и деформации, введена в состав сердечника, а другая часть - как в состав сердечника, так и в состав оболочки.

Способ осуществляют следующим образом.

В качестве оболочки 2 используют прошитую на прошивном стане трубную заготовку из легированной пластичной стали, а в качестве сердечника 1 - полученный из деформированного слитка круглый пруток. Так как в предлагаемом способе часть легирующих элементов перенесена в оболочку, то пластичность сердечника увеличивается и приближается к пластичности оболочки что создает более благоприятные условия для прокатки.

Сердечник 1 запрессовывают в оболочку 2 и нагревают в собранном виде в печи прокатного стана до температуры максимальной пластичности, Нагретую заготовку выдают из печи и перед задачей в первую клеть прокатного стана охлаждают на рольганге, добиваясь снижения температуры оболочки на 50-120°С в течение 10-40 с, причем охлаждение можно производить на воздухе или душированием водой. Для хранения температуры торцов заготовки последние экранируют теплозащитными экранами или даже специально подогревают горелками. Уменьшив температуру оболочки, добиваются сближения уровней пластичности сердечника и оболочки, ч го улучшает условия прокатки заготовки, обеспечивает более стабильный ее процесс.

В конечном итоге становится возможной прокатка катанки малых сечений без образования плены и разрывов оболочки, увеличивается выход годной стали. Для сохранения -температурного градиента между сердечником и оболочкой раскат в процессе прокатки интенсивно охлаждают в меж- клетьевых промежутках, сохранению этого градиента способствуеттакже интенсивный разогрев труднодеформируемого сердечника.

Температуру оболочки в предлагаемом способе уменьшают на 50-120°С в течение 10-40 с по сравнению с температурой сердечника, так как при уменьшении температуры менее,чемна50°С, в за готовке сохраняется большая разница между уровнем пластичности оболочки и сердечника, ухудшаются условия прокатки; при уменьшении температуры более.чем на 120°С, оболочка становится малопластичной, резко увеличиваются усилия прока гки; охлаждение в течение более 40 с не обеспечивает нужного градиента

0

5

0

5

0

5

температур вследствие процесса теплопередачи между оболочкой и сердечником, при охлаждении менее 10 с оболочка не успевает охладиться.

Заготовка включает в себя сердечник 1, выполненный из труднодеформируемой стали, легирующими элементами которой являются элементы, окисляющиеся и сублимирующие при температурах нагрева и горячей деформации, и оболочку 2, выполненную из легированной, но пластичной стали, легирующими элементами которой являются оставшиеся химические элементы. Распределение химических элементов между сердечником и оболочкой по заданному их суммарному содержанию в проволоке определено из следующих соображений

Количество легирующих элементов в единице длины монолитной проволоки составляет AoFo, где АО - содержание элемента, %, FO - площадь поперечного сечения, мм 2

При разделении этого же количества элемента между сердечником и оболочкой должно выдерживаться равенство

A0Fo AiFi + A2F2,

где AI и А2 - содержание элемента в сердечнике и оболочке, соответственно,

FI и F2 - площадь поперечного сечения сердечника и оболочки соответственно, мм2.

Решая это выражение относительно AI и А2, выразив FO, Fi, Fa через диаметр проволоки D и диаметр сердечника в проволоке d, получим соотношения: А0-А2(1 -К).

К

Ар - К AI -,

0

5

0

5

где К - j-jj

Поскольку окислякщиеся и сублимирующие элементы (первая группа элементов)- -молибден, никель, кобальт, вольфрам, ванадий)- вводят только в состав сердечника, следовательно, нет необходимости производить расчет их содержания в оболочке.

Расчет величин AI и А2 (содержание элемента соответственно в сердечнике и оболочке) производят только для остальных легирующих элементов: хром, марганец, кремний, титан, бор, алюминий и т.д. (вторая группа элементов), причем расчет производят по приведенным соотношениям.

Для этого сначала задаются содержанием AI каждого элемента второй группы в) сердечнике, затем определяют содержание А2 этого же элемента в оболочке, которое зависит от ранее заданной величины AI. Затем производят проверку с учетом наличия всех элементов в сердечнике и оболочке, далее методом последовательных приближений уточняют величины AI и А2. Можно

производить расчет содержания каждого элемента второй группы и другим путем: задаваться содержанием А2 этого элемента в оболочке и по этому значению вычислять величину АЧ, затем производить уточнение.

Пример, Для получения сварочной проволоки диаметром 5,5 мм с сердечником диаметром 2,25 мм из стали 10Х16Н25АМ6 использовали оболочку наружным диаметром 100 мм и внутренним диаметром 64 мм, полученную прошивкой трубной заготовки на стане винтовой прокатки, и сердечник диаметром 64 мм, полученный прокаткой слитков на обжимном и сортовом станах. В качестве материала оболочки использовали сталь 12X17 по ГОСТ 5632-72, материала, сердечника - сталь 06Х15Н60М15. Из химических элементов готовой проволоки сублимирующими при температурах горячей деформации являются молибден и никель, поэтому эти элементы полностью введены в состав сердечника, хром введен в составы как сердечника, так и оболочки, что позволяет снизить разницу в уровнях их пластичности.

Расчет содержания основных легирующих элементов приведен в табл.1.

При сборке заготовки сердечник запрессовывали в оболочку, нагревали до 1180°С и выдавали из печи. Перед задачей заготовок в первую клеть оболочку охлаждали на рольганге в разных режимах (на 30°С за 6 с; на 50°С за 10 с, на 80°С за 26 с, на 120°С за 40 с и на 150°С за 50с). Заготовки прокатывали на стане 250 на катанку диаметром 7 мм, при прокатке раскат интенсивно охлаждали в межклетьевых промежутках. Катанку после волочения и термообработки волочили на проволоку диаметром 5,5 мм. В готовой проволоке общее содержание элементов в весовых частях соответствовало стали 10Х16Н25АМ6, т.е. заданному составу. После получения оценивали сквозной выход годной стали.

Для сравнения эту же сталь заплавляли в оболочку из стали 10 и прокатывали на стане 250 на круг диаметром 20 мм, удаляли оболочку и волочили на проволоку диаметром 5,5 мм, оценивали выход годной стали и трудоемкость.

Результаты сравнения приведены в табл.2.

Как видно из табл.2, при охлаждении оболочки перед прокаткой на 50-120°С в течение 10-40 с обеспечиваются наиболее высокий выход годной стали и минимальная

трудоемкость.

Таким образом, предлагаемые способ и заготовка позволяют расширить технологические возможности способа, уменьшить трудоемкость изготовления проволоки на

0,2-2,8 н/ч/т и увеличить выход годной стали на 4,1-15,9%, что обеспечивает экономию стали около 80 т при объеме производства проволоки 800 т в год. Экономический эффект составит 72000 руб. в год.

Формула изобретения

1.Способ изготовления биметаллической проволоки, включающий сборку составной заготовки в виде оболочки из пластичной стали и сердечника из труднодеформируемой стали, ее нагрев до температуры прокатки и прокатку в клетях прокатного стана, охлаждение полученной катанки, ее термообработку, волочение, отличающийся тем, что, с целью расширения

технологических возможностей за счет получения сварочной проволоки, уменьшения трудоемкости и повышения выхода годного, перед задачей составной заготовки в первую клеть прокатного стана осуществляютохлаждение оболочки на рольганге в течение 10...40 с, уменьшая ее температуру на 50...120°С в сравнении с температурой сердечника, а в процессе прокатки осуществляют интенсивное охлаждение поверхности раската во всех межклетьевых промежутках.

2.Заготовка для изготовления биметаллической проволоки, содержащая сердечник из труднодеформируемой стали и оболочку из пластичной стали с суммарным

содержанием легирующих элементов в них, соответствующим заданному химическому составу готовой проволоки, отличающаяся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, уменьшения трудоемкости изготовления и повышения выхода годного, оболочка выполнена из легированной стали, при этом легирующие элементы, окисляющиеся и сублимирующие при температурах нагрева и деформации,

введены только в состав сердечника, остальные легирующие элементы введены как в состав сердечника, так и в состав оболочки.

Таблица

Изобретение относится к заготовкам и способам получения продольной прокаткой и волочением биметаллической проволоки преимущественно для сварки и наплавки. Цель изобретения - расширение технологических возможностей, уменьшение трудоемкости изготовления и повышение выхода годной стали. Для этого используют заготовку, состоящую из оболочки из легированной стали и сердечника из труднодеформируемой стали, в которой часть легирующих элементов, окисляющихся и сублимирующих при температуре нагрева и деформации, введена только в состав сердечника, а другая часть - как в состав сердечника, так и в состав оболочки. Перед задачей в первую клеть стана температуру оболочки нагретой заготовки уменьшают охлаждением на рольганге в течение 10-40 с на 50-120°С по сравнению с температурой сердечника. Дальнейшую прокатку проводят с интенсивным охлаждением поверхности раската во всех межклетьевых промежутках, Распределение легирующих элементов в сердечнике и оболочке соответствующим образом и указанные режимы прокатки способствуют сближению уровней пластичности сердечника и оболочки, что обеспечивет более стабильный процесс прокатки. 2 с.п. ф-лы, 2 табл., 1 ил. Ё

Таблица2