Способ продольной периодической прокатки штучных заготовок Советский патент 1982 года по МПК B21H8/00 

(54) СПОСОБ ПРОДОЛЬНОЙ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ПРОКАТКИ ШТУЧНЫХ ЗАГОТОВОК

1

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к прокатному производству, и может быть использовано при продольной прокатке различных периодических профилей путем деформации штучных заготовок.

Известен способ прокатки периодических профилей, при котором осуществляют прокатку заготовки с нарастанием и убыванием обжатия в периодически калиброванных валках с ограничением уширения металла в калибре, то есть без образования усов в местах разъема валков 1.

Однако получить этим способом периодические профили с отношением плош,ади большего сечения к плош,ади меньшего свыше двух практически не удается, что неприемлемо для большинства существующих периодических профилей; при этом способе возникает пробуксовка валков относительно деформируемой заготовки на участках с убыванием обжатия, что ухудшает качество готового профиля.

Известен спосО(б продольной периодической прокатки щтучных заготовок, при котором осуществляют неравномерный нагрев исходной заготовки по зонам и деформирование в периодически калиброванных валках с нарастанием и убыванием обжатия по длине заготовки 2.

Недостатком способа продольной прокаташ периодических профилей является наличие неравномерного по величине крутящего момента по длине периода формируемого профиля, что, особенно при прокатке профилей с большими перепадами высот сечений, приводит к ускоренному износу и выходу из строя деталей привода стана из-за неравномерных динамических

10 нагрузок в период их работы.

Целью изобретения является повышение качества изделий и повышение производительности способа.

Для достижения цели в способе про15дольной периодической прокатки штучных заготовоск, при котором осуществляют неравномерный нагрев исходной заготовки по зонам и деформирование в периодически калиброванных валках с нарастанием и

20 убыванием обжатня по длине заготовки, нагрев зон исходной заготовки, предназначенных для деформирования с нарастанием обжатия до максимально допустимого обжатия, осуществляют до температуры на

25 50-300° С больше по сравнению с зонами, предназначенными для деформирования с убыванием обжатия до минимально допустимого, причем лри перепаде обжатий от максим ального до минимального, равном

30 5-8%, перепад температур нагрева зон заготовки выбирают 70±20°С, при перепаде обжатий 45-50% перепад температур нагрева зон заготовки выбирают 280±20°С, а промежуточные температуры нагрева определяют по линейной зависимости. Прокатка периодических профилей с большими перепадами высот сечений характеризуется наличием большой величины рассогласования максимального и минимального крутяш,их моментов по длине периода профиля: при формировании участков профиля с нарастанием обжатия и постоянным максимальным обжатием величина крутящего момента достигает своего наибольшего значення, в то время как при формировании участков профиля с убыванием обжатия и постоянного минимального обжатия величина круТяшего момента достигает своего наименьшего значения по длине периода профиля. Это связано с неравномерностью заготовок по длине периода и, соответственно, неравномерностью давления металла на валки. Результатом рассогласования значений крутящего момента по длине периода профиля является повы-шенный износ деталей прнвода .стана из-за наличия неравномерных динамических нагрузок при их работе и ускоренный выход из строя, что вынуждает снижать скорость вращения валков при прокатке нериодических профилей (особенно с односторонним располол ением периодического контура) н уменьшать производительность стана. Относительно выравнять величину крутящего момента по длине периода профиля можно за счет увеличения полного давления металла на валки при формировании участков профиля с убыванием обжатия и постоянным минимальным обжатием на определенную величину. Этим дабиваются увеличения значения крутящего момента при формировании участков профиля с убыванием н постоянного минимального обжатия, что позволяет относительно выравнять величину крутящего момента но длине периода профиля и добиться основного эффекта изобретения. Добиться дополиительного увеличения полного давления металла на валки при формировании участков профиля с убыванием обжатия и постоянным минимальным обжатием можно за счет снижения температуры соответствующего объема металла деформируемой заготовки, т. е. уменьшить пластические свойства металла на данном участке заготовки PI создать условия для относительного увеличения давления на валки на участке заготовки, деформация которого происходит с убыванием обжатия и постоянного минимального . Таким образом, основного эффекта изобретения добиваются путем деформации заготовки с неодинаковой температурой нагрева по ее длине, т. е. обладающей различными пластическими свойствами металла соответствующих участков по длине: участки заготовки, деформируемые с меньщими обл атиями, нагреты до температуры меньшей, чем участки заготовки, подвергающиеся большим обжатиям. Для достил ения основного эффекта способа при прожатке заготовки с обжатиями 10-15% на участках с максимальным обжатием и 8-10% на участках с минимальным обжатием достаточно, создать перепад температур нагрева участков 50-60° С и этнм добиться относительного выравнивания давлений прокатки но длине профиля. При прокатке заготовки с обл атиями 60- 65% н больше на участках с максимальным обжатием и 8-10% на участках с .минимальным обжатием для относительного выравнивания давлений прокатки по длине профиля необходимо создать перепад температур нагрева участков 270-300° С, т. е. перекрыть весь диапазон реально используемых температур нагрева заготовки при прокатке периодических профилей. Чем больше перепад участков заготовки, тем больше перепад давлений по длине профиля и, следовательно, больший износ деталей привода стана. В этой связи граничные темнературы диапазона н выбор необходимого температурного перепада нагрева участков заготовки можно связать с обжатиями следующим образом. При перепаде обжатий участков с максимальным и минимальным обл атиями порядка 5-8% необходимый перепад температур нагрева участков заготовки выбирается в 70±20°С. При перепаде участков порядка 45-50% необходимый перепад температур нагрева участков заготовки выбирается в 280 + 20° С. Про.межуточные значения температурных значений нагрева участков заготовки в зависимости от перепада выбираются исходя из линейной зависимости (при условии равенства ширины, высоты, марки стали ис.кодных заготовок). В случае перепада обжатий участков с максимальным и миннмальным обжатием свыше 45-50% увеличивать температзфный диапазон перепада нагрева участ1ков заготовки технологически не целесообразно и практически трудно осуществимо. В этом случае нсиользуют максимально возможный при выбранной температуре прокатки перепад температур нагрева участков заготовки с тем, чтобы добиться при данных условиях прокатки максимально возможного выравнивания давлений по длине профиля;

Производя соответствующие расчеты ре.:жима обжатий при прокатке определенното профиля и калибровки валков, опреде..ляют оптимальное соотношение перепадов температур нагрева заготовяш по ее длине, позволяющее максимально обеспечить достижение основного эффекта предлагаемого способа прокатки периодических профилей.

Нижний предел диапазона возможных рассогласований температур участков заготовки по ее длине, равный 50° С, выбран минимальным из условия возможности до стиження основного эффекта предлагаемого способа п обусловлен технологическими .факторами возможности создания нерепа,да температур по длине заготовки и сохранения его вплоть до начала пластической деформации соответствующих участков. Верхний предел диапазона возможных рассогласований температур по длине заготовки, равный 300° С, выбран максимальным J13 условия возможности осуществления процесса прокатки профиля без превышения допустимых давлений и крутящих моментов па валки, а также из условия предотвращения создания- повышенных внутренних напряжений в готовом профиле изза перепада температур по длине его пе.риода.

В качестве иримера конкретного использования предлагаемого сиосо,ба может служить проведенная экспериментальная прокатка одностороннего периодического профиля зуба многоковшового экскаватора.

Нагретую заготовку задавали в клеть стана 330 и осуществляли обжатие заготовки за один ироход до получения готового профиля в периодически калиброванном верхнем и гладком нижнем валках диаметром 400 мм. Высота иредчистовой заготовки ирямоугольного сечения равнялась 42 мм, длина заготовки составляла 500 мм. Прокатку заготовок из Ст. 5 производили с обжатием 70-80% на участках с максимальным обжатием длиной 200 мм и 8-10% на участках с минимальным обжатием длиной 100 мм каждый. Давление металла на валки замеряли месдозами, крутящий момент замеряли при помопди снятия показаний с токосъемников, установленных на шейках шпинделей, температуру нагрева заготовки при помощи термодатчиков. Скорость прокатки составляла 60 об/мин.

При прокатке профиля по существующей технологии заготовку нагревали равномерно по длине до 1100-1150° С. Давление металла на валки на участках профиля с нарастанием обжатия достигало 85-90т (крутящий момеит достигал 3,2-3,3 тм), в то время как на участках профиля с убыванием обжатия и минимальным постоянным обжатием давление составляло 10-

15 т (крутящий момент 0,7-0,9 тм). Перепад минимального и максимального давлений и моментов прокатки составлял соответственно 75-80 т и 2,5-2,6 тм. При прокатке профиля с нагревом крайних участАКОВ заготовки до 950- 1000°С и средней части заготовки до 1100-1150°С (крайние участки заготовки длиной шшло 100 мм обжимались с меньщими обжатиями, чем средний участок заготовки длиной около 200 мм), удалось повысить полное давление металла на валки на участках профиля с убыванием обжатия и постоянного минимального обжатия до

35-45 т (крутящий момент прокатки до 1,4-1,8 мм), что позволило сократить рассогласование минимального и максимального давлений и моментов прокаики соответственно до 45-50 т и 1,5-1,7 тм. Нагрев заготовок производили в проходной индукционной иечи. При этом уменьшались динамические нагрузки на шестеренную клеть стана, шппндели и переходные муфты привода стана, на электродвигатель, появилась возможность повысить скорость прокатки щтучных заготовок до 80- 85 об/мин, т. е. увеличить производительность стана с сохранением гостированного качества готового изделия.

При прокатке профиля с нагревом крайних участков заготовки до 1100° С п средней части заготовки до 1150° С (т. е. рассогласование температур составляло 50° С) был достигнут минимальный эффект способа, что позволило сократить рассогласование минимального и максимального давлений и крутящих моментов прокат1кн соответственно до 73-78 т и 2,4-2,5 тм. Уменьшение рассогласования температур соответствующих участков заготовки не позволило добиться положительного эффекта из-за наличия теплообмена менее и более нагретыми объемами металла заготовки, что в процессе деформации заготовки практически ликвидировало перепад температур.

При прокатке профиля с нагревом крайних участков заготовки до 900° С и средней части заготовки до 1200°С (рассогласование температур составляло 300° С) был достигнут максимальный эффект способа, что позволило сократить рассогласование минимального и максимального давлений и крутящих моментов прокатки соответственно до 5-10 т п 0,15-0,20 тм. Дальнейшее увеличение рассогласования температур привело к резкому возрастанию давле. и крутящего момента при обжатии крсппнх участков зсгот;:Г:К, ЧТО по технологическим параметрам было не допустимо при прокатке на стане 330.

Необходимо отметить , что способ предполагает его использование при прокатке длинных заготовок в процессе их деформации путем дискретного нагрева или

охлаждения соответствующих участков заготовки по ее длине.

Экономическая эффективность исиользования способа прокапки достигается за счет возможности увеличения производительности прокатного стана на 5-10%, уменьшения износа деталей привода стана и составит только при прокатке периодического профиля зуба многоковшового экскаватора около 66 тыс. руб. I

Формула изобретения

Способ продольной периодической лрокатки штучных заготовок, при котором осуш;ествляют неравномерный нагрев исходной заготовки по зонам и деформирование в периодичеоки калиброванных валках с нарастанием и убыванием обжатия по длийе заготовки, отличающийся тем, что, с целью повышения качества изделий и повышения производительности, нагрев зон исходной заготовки, предназначенных для деформации с нарастанием обжатия до максимального допустимого обжатия, осуществляют до температуры на 50-300° С больше по сравнению с зонами,,

цредназначенными для деформирования с убыванием обжатия до минимально допустимого, причем при перепаде обжатий от максимального до минимального, равном 5-8%, перепад температур нагрева зон заготовки выбирают 70±20°С, при перепадеобжатии 45-50% перепад температур нагрева ЗОИ заготовки выбирают 280±20°С,, а промежуточные температуры нагрева определяют но линейной зависимости.

Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе:

1.Воронцов М. Н. Периодические профили продольной прокатки. М., «Металлургия, 1978, с. 23-24.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2681459/25-27, кл. В 21 К 8/00, 03.10.78 (прототип).