Способ прокатки сортового металла Советский патент 1980 года по МПК B21B1/02 

Изобретение относится к обработк давлением и касается производства сортового проката. Известен способ поперечно-винто.вой прокатки, включающий деформацию заготовки с рабочими валками, устан ленными на угол подачи 20-45° 1. . При прокатке в двухвалковом калибре на участке до встречи заготов ки с направляющим инструментом возн кают опасные растягивающие напряжения, которые приводят к нарушению сплошности металла. Вероятность такого, разрушения возрастает при дефо мации непрерывнолитых заготовок, в осевой зоне которых имеются поры и несплошности. При прокатке в трехвалковом калибре , вследствие симметричного воздействия деформирующих усилий наиболее интенсивная проработка структуры происходит в некото рой прилегающей к периферии кольцевой области, которая характеризуетс наличием активных сжимающих и сдвиговых деформаций. В осевой зоне заготовки получают развитие только сж мающие напряжения, а сдвиговые дефо мации, способствующие раздроблению структуры, отсутствуют. Вследствие этого, сортовой металл, полученный по этому способу, имеет интенсивно проработанную структуру периферийной зоны и раздробленную в меньшей степени структуру центральной части. Наиболее близок к изобретению способ прокатки сортового металла, включающий деформацию путем последовательного чередования формоизменения поперечного сечения заготовки по системе многогранник-круг продольной прокаткой 2. Процесс продольной прокатки характеризуется сравнительно малыми обжатиями за проход (вытяжка в системе круг-многогранник-круг составляет 1,1-1,3) . 1алые обжатия за проход предопределяют низкую эффективность проработки структуры и увеличивают дробность деформации. Поэтому для получения качественного проката требуются, большие суммарные вытяжки, которые реализуются н.з установках (станах) с большим количеством сложного и дорогостоящего оборудования. При продольной прокатке вследствие значительной неравномерности деформации, на поверхности раската возникают продольные растягивающие напряженим, которые при иеблагопрнятнЕлх условиях приводят к разрушению поверхности и образованию трещин. Поверхностные дефекты служат концентраторами напряжения и при последующей прокатке значительно увеличиваются.

Цель изобретения - улучшение проработки структуры.

Поставленная цель достигается тем что деформацию многогранного сечения осуществляют винтовой прокаткой в безоправочном калибре, образованном тремя валками, развернутыми на угол подачи.

Процесс прокатки сортового, металла по описываемому способу осуществляют следующим образом.

Нагретая сплошная катаная или непрерывнолитая заготовка (слиток) прямоугольного или круглого поперечного сечения деформируется продольной прокаткой в калибрах, обеспечивающих получение многогранного (6-8-гранного) профиля. Дальнейшая деформация многогранного сечения, полученного продольной прокаткой, производится в трехвалковом стане винтовой прокатки ,

Процесс винтовой прокатки осуществляется с большими вытяжками за проход. Такие вытяжки в сочетании с геликоидальным характером истечения металла способствуют интенсивной проработке структуры, В то же время наличие граней на исходной заготовке изменяет схему напряженно-деформированного состояния металла. При обжатии в начальный момент металл примыкающий к ребру, принудительно, перемещается к центру сечения заготовки, образуя недеформированные объемы. Аналогичные элементы, расположенные у свободной поверхности и не подверженные воздействию инструмента, образуют также недеформированные объемы и перемещаются в поперечном направлении от центра заготовки. Поскольку объемы металла, примыкающие к ребрам на свободной поверхности и под валком обладают равным сопротивлением деформации вдоль своих осей симметрии и не деформируются область наибольших обжатий смещается к осевой зоне заготовки. В осевой зоненаряду с повышением сжимающих напряжений возникают также и сдвиговые деформации, способствующие более интеНСивной проработке структуры центральных слоев заготовки. При дальнейшем движении заготовки по очагу деформации .поперечное сечение раската становится круглым, что приводит к изменению схемы напряженно-деформированного состояния, В перифе-рийной части заготовки получают развитие интенсивные сдвиговые и радиальные сжимающие напряжения, а в

центральной части наблюдаются только напряжения сжатия, Такая схема способствует более интенсивной проработке структуры металла в периферийной и примыкающей к ней кольцевой зоне.

Этот характер изменения схемы напряженно-деформированного состояния в начальной и конечной стадиях процесса винтовой прокатки позволяет значительно повысить интенсивность приработки как периферийных, так и центральных слоев заготовки, тем самым получить прокат с более равномерной структурой по поперечному сечению образца,

В процессе винтовой прокатки, благодаря плавному нарастанию обжатий и благоприятной схеме напряженного состояния при наличии минимальных (поверхностных растягивающих напряжений, обеспечивается устранение наружных дефектов. При этом прокат характеризуется высоким качеством поверхности без наличия трещин, плен и других дефектов.

Применение процесса винтовой прокатки, осуществляемого с большими вытяжками за проход, позволяет значительно снизить число проходов, уменьшив тем самым дробность деформации и количество оборудования.

Дальнейшая деформация прутков круглого поперечно.го сечения вновь производится продольной прокаткой в калибрах, обеспечивающих получение многогранного профиля. В процессе продольной прокатки периферийная зона с проработанной структурой служит как бы продолжением деформирующего инструмента и способствует значительному уменьшению неравномерности деформации, обеспечивает более интенсивную проработку металла в осевой зоне. Кроме того, высокое качество поверхности прутков, полученных винтовой прокаткой, исключает вероятность разрушения поверхностных слоев металла.

Последующая деформация многогранного профиля осуществляется снова винтовой прокаткой, а затем вновь продольной прокаткой и так далее до получения готового сорта.

При использовании слитка многогранного поперечного сечения на первой стадии обработки применяют винтовую прокатку.

Пример, Непрерывнолитой слиток диаметром 300 мм прокатывается до круга диаметром 100 мм. Нагретый слиток.деформируется на стане продольной прокатки в калибре, образующем шестигранный профиль с диаметром описанной окружности 300 мм и вписанной окружностью 250 мм. При этом вытяжка составляет 1,2, Прокат. ку полученного шестигранника осуществляют в стане винтовой прокатки

до получения прутка диаметром 185 мм Вытяжка, осуществляемая на стане винтовой прокатки, составляет 2,1. Дальнейшая прокатка прутка диаметром 185 мм производится в стане продольной прокатки до получения шестигранника с диаметром описанной OKPS ности 185 мм и вписанной - 165 мм. Полученный шестигранник деформируется до готового профиля диаметром 100 мм на стане винтовой прокатки.

Применение предлагаемого способа позволяет сократить число проходов до 4 при 9-11 проходах, осуществляемых продольной прокаткой. Сортовой профиль имеет высокое качество поверхности без наличия трещин, плен. Прутки характеризуются равномерно проработанной мелкозернистой структурой. Разнозернистость по поперечному сечению не превышает 5-10%.

Таким образом, применение предлагаемого способа позволяет улучшить проработку структуры; уменьшить число проходов, а следовательно, дробность деформации и сократить количество требуемого оборудования; значительно повысить качество поверхности за счет устранения наружных дефектов в процессе винтовой прокатки.

Формула изобретения

Способ прокатки сортового металла, включающий деформацию путем многократного чередования формоизменения поперечного сечения заготовки по системе многогранник-круг, при0чем деформацию круглого сечения осуществляют продольной прокаткой, о тличающийся тем, что, с целью улучшения проработки структуры, деформацию многогранного сечения

s осуществляют винтовой прокаткой в безоправочном калибре, образованном тремя валками, развернутыми на угол подачи.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР №500822, кл. В 21 В 1/02, 1972.

2.Полухин П.И. и др. Прокатное производство. М., Металлургия,

1968, с. 294.