Способ прокатки слитков
Использование: прокатка слитков на блюминге при транспортировании слитка к стану мостовым краном с керновым захватом . Сущность изобретения: после нагрева слитка его захватывают керном с углом конусности 120-130° и вдавливают в слиток на глубину, определяемую по регламенчированнрй зависимости. Прокатку слитка до первой кантовки ведут с суммарным обжатием до первой кантовки, равным 5-11-кратной глубине отпечатка . 1 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (s>)s В 21 В 1/02
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1 (21) 4798876/27 (22) 06.03.91 (46) 23.08.92. Бюл. ЬЬ31 (71) Днепропетровский металлургический институт (72) Ю.В.Зильберг, М.M,Ðîäìàí, С.B.Ðåaÿкин, В.Ф.Зверев, П.П.Мороз, А.Г.Маликов, В.M.Ðàêèòÿíñêèé и Е.А.Боровенский (56) Бейнон P,Е, Калибровка валков и расположение прокатных станов. — M.: Металлургиэдат, 1961. . Гинцбург Я;С., Андрацкий К,К. Прокатка качественной стали. — М.: Металлургиздат, 1953, с. 91, 94-121.
Изобретение относится к металлургии, а именно к обработке металлов давлением и может быть использовано при прокатке слитков, когда металл передают к блюмингу мостовым краном с керновым захватом и на его поверхности образуется углубление от внедрения керна.
Известен способ прокатки на блюмйнге, валки которого имеют множесгвенные выступы. Данный способ обеспечивает лучшую прорабатываемость поверхности металла аыкатываемость ч асти мелких дефектов, . Прйменительно к выкатывземости отпечатка от керна данный способ неэффективен, так как глубина последнего (до 50 мм) на порядок больше высоты выступа.
Известен способ, включающий удаление поверхностного слоя металла по всем четырем граням огневой или механической зачисткой перед прокаткой.
БЦ 1755971 А1 (54) СПОСОБ ПРОКАТКИ СЛИТКОВ (57) Использование: прокатка слитков на блюминге при транспортировании слитка к стану мостовым краном с керновым захватом, Сущность изобретения: после нагрева слитка его захватывают керном с углом конусности 120-130 и вдавливают в слиток на глубину, определяемую по регламентированной зависимости. Прокатку слитка до первой кантовки ведут с суммарным обжатием до первой кантовки, равным 5 — 11-кратной глубине отпечатка, 1 табл.
Однако такое удаление приводит к большим невозвратным потерям металла (до 7 — ОЯ равным объему удаляемого слоя, необходимости иметь соответствующее оборудование, дополнительному расходу кислорода для огневой или инструмента для механической зачистки, содержать дополнительный обслуживающий персонал, Наиболее близким по технической сущности является способ, и редусматрива ющий возможность устранения дефекта при прокатке, если углубление от керна имеет пологие края и соотношение диаМетра к глубине (5 — 6):1.
Однако данный способ имеет существенный недостаток, состоящий в том, что он не учитывает, что на практике наиболее часто при прокатке слитка до первой кантовки грани с отпечатком от кернов находятся на необжимаемой боковой поверхности, При обжатии в первых проходах до кантовки за
1755971
20
55 счет высотной деформации и уширения, углубление от керна меняется таким образом, что оно углубляется и угол выхода боковых стенок отпечатка на поверхность металла уменьшается приближаясь к 90О, При последующей прокатке после первой кантовки такое углубление превращается в трещину.
Кроме того обеспечить формоизменение углубления-от керйа указанной формы и одновременно надежно удерживать слиток на весу и транспортировать без срыва кернами, имеющими угол конусности в расчетных пределах около 140 практически невозможно. Последнее обстоятельство требует для надежного удерживания и транспортировки такого внедрения керна в тело слитка, когда кроме плоского дна и пологого участка появляется цилиндрический участок в углублении, боковые стенки которого выходят на поверхность металла под углом 90 (при этом соотношение между диаметром и глубиной отпечатка от керна находится в рекомендуемых пределах (5-6):1), В этом случае в процессе деформации кромки углубления, выходящие на поверхность, смыкаются быстрее, чем происходит подъем частиц металла со дна углубления и образуется трещина, раскатать которую далее невозможно. В соответствии с этим способом на практике чаще всего используют керны с коническим участком, однако угол канусности не регламентируется. Последнее является существенным недостатком, так как от угла конусности керна может зависеть выкатываемость углубления на слитке. С уменьшейием угла конусности. керна (что часто делается на практике для надежного захвата слитка, удержания и транспортировки
его к стану) соответственно увеличивается угол выхода боковой стенки углубления к поверхности и при прокатке на месте углубления от керна неизбежно образуется трещина.
Существенным недостатком известного способа является то, что он не регламентирует нужную глубину внедрения керна в металл, так как не учитывает механические свойства металла слитка, усилие сжатия, действующее по оси керна, определяемое конструкцией захвата и режим деформации.
В результате чего при недостаточном внедрении керна в слиток возможен срыв его c захвата, а при слишком глубоком - образование на прокате дефектов в виде трещин.
B ряде случаев прокатку на блюминге ведут так, что отпечаток от керна попадает под деформирующее воздействие валков на контактной поверхности в первых проходах до кантовки. В этих условиях известный способ, кроме названных выше обладает тем недостатком, что не регламентирует минимальное обжатие при котором должно происходить полное исчезновение отпечатка от керна до кантовки. При этом если до кантовки он не выкатался (удлинился в соответствии с вытяжкой и несколько уменьшилась его глубина), то уже приобрел такую форму, усуглубляемую при деформации после второй кантовки уже невозможно. Наличие дефекта от кернового захвата на прокатке (когда слиток взят керновым захватом за среднюю часть, а не за обрезаемую головную либо донную) сразу переводит прокатанные из него штанги в брак либо требует дополнительной обрези по длине или обточки поверхности, что приводит к большим потерям металла, Целью изобретения является устранение поверхностного дефекта при прокатке слитка.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу прокатки слитка, включающему захват слитка керновым захватом с кернами заданной конусности 120-130О, вдаливающиеся в слиток на глубину, опре еляемую из зависимости: п=-(0,17 — 0,21) Р/а где Р— сила сжатия кернового захвата, кг;
h — глубина вдавливания, мм; сг — предел текучести материала слитка, кг/мм, а прокатку слитка ведут с суммарным обжатием до первой кантовки, равным 5-1 кратной глубине отпечатка.
При использовании кернов, имеющих рекомендуемый угол конусности, внедряющихся в тело на заданную глубину, на металле образуется коническое углубление, которое полностью раскатывается при прокатке с заданным обжатием. Выбор угла конусности, выполненный экспериментальным путем, обусловлен тем, что при углах конусности меньше 120 образуется углубление, в котором в результате прокатки смыкание кромок впадины опережает уменьшение ее высоты за счет обжатия и в результате впадина превращается в трещину. При углах конусности более 130 глубина внедрения керна в металл уменьшается настолько, что возникает опасность срыва слитка при подьеме.
Для реализации предлагаемого способа необходимо, чтобы керн, имеющий коническую и цилиндрическую части, входил в металл на заданную формулой приобретения глубину, равную части высоты конического участка, при этом в теле слитка образуется конусное углубление. Ограничение внедрения керна на часть конического участка, а не на всю его длину обусловлено тем, что при нагреве слитков на практике возможно существенное колебание температуры металла, сильно влияющее на величину предела текучести. что может привестй к снижению
1755971
15
20 керны с диаметром цилиндрической части, равным 14 мм для испытания предлагаемого способа и 12 мм — прототипа. Для подачи слитка к стану использовали керновый за30 хват с рычажной системой, обеспечивающей силу сжатия, действующую по оси керна, равную 2,9 массы слитка, т.е, 200 кг.
Использовали керны с углами конусности
110, 120, 130. 140 . На две противополож35 ные грани слитка с помощью кернов захвата нанесли углубления различной глубины согласно предполагаемому изобретению, прототипу и другим режимам.
Согласно соотношению, приведенному
40 в формуле изобретения необходимая глуби-" на внедрения керна (h) с заданными углами конусности составляет.
h=(0,17-0,21) / Р/0, (2) последнего и увеличению заглубления керна в слиток с образованием впадины, имеющей не только коническую, но и цилиндрическую часть, Экспериментально установлено, что появление цилиндрической части (вертикальный выход стенки углубления на поверхность металла) практически исключает возможность раскатки углубления и приводит к образованию трещин (даже при соотношении диаметра и глубины впадины более 6;1) при любом допустимом обжатии даже если угол конусности керна находится в рекомендуемом интервале.
При определении глубины пластического внедрения керна в металл использовали условие равенства силы сжатия захвата, действующей по оси керна и реакции метал- ла при вхождении керна на нужную глубину .
P=F ст7 (1 +л//2 ), (1) где P — сила сжатия захвата, действующая по оси керна:
F — площадь поперечного сечения конического участка керна, соответствующего глубине внедрения его в металл; с т (1 +л/2 } — напряжение внедрения плоскОго керна в металл.
Учитывая, что F-- a D /4, определили эначе2 ние D из выражения, С ) где Π— диаметр углубления от керна на поверхности металла, И далее из тригонометрических соотношений, зная рекомендуемый угол наклона боковой стенки углубления, равный углу конусности керна (120-130 ), определили глубину внедрения керна в металл h
При окончательном представлении соотношения (2) постоянные величины tg и локруглилидо второго знака после запятой, что вполне достаточно для технических решений.
Учитывая, что уровень обжатий металла после первой кантовки всегда больше, чем до нее, то определяющей, в смысле устранения дефекта от кернового захвата, является деформация до первой кантовки. Минимальный рекомендуемый ее уровень гарантирует выкатывание дефекта на грани, контактирующей с валками, максимальный регламентирует деформацию дефекта йа грани. попадающей в зазор между валками.
Экспериментально установлено, что при рекомендуемом в формуле изобретения обжатии, форме и глубине отпечатка от керна, последний полностью исчезает при прокатке, если он попадает на обжимаемую в первом проходе грань слитка. При обжатии меньшем рекомендуемых пределов дефект сохраняется после кантовки слитка, попадая на боковую грань,и превращается в трещину после второй кантовки. Если углубление в первых проходах до кантовки попадает на боковую грань слитка,то при рекомендуемом в формуле изобретения обжатии не происходит существенного формоиэменения впадины и после кантовки и обжатия углубление полностью исчезает. Если обжатие превысит указанное значение, сужение впадины, находящейся на боковой грани; достигнет критического значения и после кантовки при последующем обжатии она превратиться в трещину, .Пример. Проводили испытания способа прокатки слитка.
Отлили из свинца слитки массой 70 кГ с размерами 150х150х270 мм. Изготовили
h=(0,17 — 0,21) ч Р/оу =(0.17-0,21) /2СО/2 =
-1,7 — 2,1 мм сг7 — для свинца равно в среднем 2 кг/мм .
Прокатку слитков в диапазоне обжатий проводили по двум вариантам, встречающимся на практике; 1 — когда грань слитка с отпечатком от керна в первых проходах находится в зазоре между валками и попадает на контактную поверхность после первой кантовки, 2 — когда грань с отпечатком попадает на контактную поверхность в первых проходах до первой кантовки. Слитки обжимали по двум взаимно перпендикулярным граням с обжатиями B диапазоне 6,4-24,2 мм, что
1755971
Наличие (+) либо отсутствие (-) трещин после прокатки
Наличие (+) либо отсутствие (-) срыва слитка с кернового захвата
Примечание
Обжатие
Глубина внедрения керна, мм
Угол конусности керна, град
Н М опытов
1,6
4h
5h
7h
9h
114
124
4
4h
5h
7h
9h
iih
i2h
110
f,9
4h
5h
7h
9h
11
12h составляет (4-12)h. Прокатку проводили на стане 200, валки которого в масштабе 1 5 моделировали валки стана 950.
При моделировании способа согласно прототипу внедряли керн в тело слитка на 5 глубину 2,0 и 2,4 мм при длййе конусной части 2,0 мм. Угол конусности составлял около 140, соотношение межДу диаметром отпечатка и его глубиной составляло соответственйо 6 и 5:1, Прй внедрейии керна йа 10
22 мм образовывался конуснйй отпечаток, а на 2,4 мм — кроме конусного образовывался и цилиндрический участок длиной 0,4 мм, Результаты проведенных испытаний оценивали по удержанию слитка на весу керновым захватом либо срыву слитка с захвата, также по наличию либо отсутствию трещин на металле после прокатки исайи слитка с отпечатком от керна (таблица).
Иэ таблйцы видно, что поставленная цель достигается только при использовании способа в соответствии с формулой йредполагаемого изобретения (см. опыты 37-40;
42-45; 47-50; 64 67; 69 72; 74-77; 149, 150, 152, 153, 155, 156, 167, 168, 170, 171, 173„
174), В остальйых случаях; выходящих эа границы, обозначенные формулой изобретения (в том числе прототип) либо сохраняется дефект в виде трещины после прокатки, 7
8 9
11
12
13
14
16
17
18 либо происходит срыв слитка с кернового захвата.
Предполагаемый способ позволяет экономить металл за счет ликвидации дефекта в виде трещины от кернового захвата, надежно удерживать слиток на весу и транспортировать к стану.
Формула изобретения
Способ прокатки слитков, включающий нагрев слитка, его захват и транспортирование краном с керновым захватом, последующую прокатку с кантовками, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения качества поверхности проката эа счетустранения поверхностнйх дефектов от воздействия захвата, используют керны с углом конусности 120 — 130О, которые вдавливают в слиток на глубину, определяемую по зависиМОСТИ
Л-(0,17-0,21). ГРIСЛ где h — глубийа вдавливания, мм;
P -ócèèèå сжатия кернового захвата, кг; сг,- предел текучести материала слитка, кг/мм . а прокатку слитка ведут с суммарным обжатием до первой кантовки, равным 5-11кратной глубине отпечатка, 1755971
3 (2,1
110
2,2
110
1,6
120
37 120
38
1,9
120
2,1
120
120
2,2
130
1,6
130
1,7
19
21
22
23
26
27
28
29
31
32
33
34
42
43
44
47
48
49
52
53
54
56
58
59
61
62
64
66
67
Продолжение таблицы
"Т 7
4Ь
5h
7h
9h
11h
12h
4h
5h
7h
9h
11h
12h
4h
5h
7h
9h
11h
12h
5h
7h
9h
11h
12h
5h
7h
9h
11h
12Ь .
5h
7h
9h
11Ь
12h
4h
5h
7h
9h
11h
12h
4Ь
5h
7h
9h
11h
5h
7h
9h
11Ь, 1.2h
f75597f
5h
7h
9h
11h
f2h
1.9
71
72
73
74
76.
77
5h
7h
9h
1ih
12h
f 30
2,1
130
2,2
4h 5h
9h
11h
12h
140
4h
5h
7h
9h
11Ь
12h
1,7
4h
5h
7h
9h
11h
124
4h
5h
7h
9h I fh
12h
140
1,9.
97
99
101
102
103
4Ь
5h
7h
9h
11h
f2h
2,1
140
104
2,1
140
105 106
107
108
2,2
109
140
4h
5h
7h
911
1ih
124
110
111
112
113
4Ь
5h
7h
9h
ffh
1,6
: .116
117
118
119
69 130
79
81
82
83
84
86:
87
88
89
91 .;
92:
93
94
96., 114
115 110
3 . Т 4
Продолжение табл
5 j б
13 175597) 14
Продолжекиее« таблицы
» «««» «««»»»»» «»»»
1 2 3 4 5 6 7
4h
5h
4h
5h
4h
5h
4h
5h
120
121
122
123
124
126 .
127
128
129
131
132
133
134
136
137
138
139
141.
142
143
144.
146
147
148
149
150
151
152
153
154
156
157
158
159
161
162
163
164
1.65
166
167
168
110 !
110
110
110
120
120
120
120
120
120
130
130
1,7
1,9
2,1
2,2
1,6
1,7
1,9
2,1
2,2
2,2
1,6
1,7
4h
5h
7h
9h.
1 1Ь
12h
4h
5h
7h
9h
114
12Ь
4h
5h.
7Ъ
9h
11h
12h
4h
5h
7h
9h
114
12Ь
4h, 5h
4h
" 5h
4h
5b
5h
9h
114
124
1755971
4h
6h
1,9
4Ь
5h
2,1
2,2
130
140
4Ь
5h
7х
187
188
189
140
4h
5h
1,9
4h
5h
2,1
140
2,2
140
Прототип
2,0
140
20 8 140
Прототип
2,4
140
2,4
Прототип
Прототип
140
2,0
169
171
172
173
174
176
177
178
179
180
181
182
183
184
186
191
192
193
194
195
196
197
198
199
201
202
203
204
206
207.
209
2!1
212
213
214
216
217
130
4Ь
5h.
7h
9h
11Ь
12Ь
4h
5h
7h
9h
11h
12h
4Ь
5h
7h
9h
11h
i2h
4h
5h
7h
9h
11h
12h
4h
5h
7h
9h
11h
12Ь
4h
5h
7h
Продолжение таблицы
+
1755971
3 4 (5
1 2
6 j 7
218
219
1th
12h
Прототип
2,4 Прокатка грани с отпечатком до первой кантовки.
Редактор
Заказ 3043 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035. Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
220 140
221
222
223
224
225
4h
5h
7h
9h
114
12h
Составитель M. Родман
Техред М;Моргентал Корректор А, Мотыль
