Способ получения круглого сортового проката

 

Использование: при винтовой прокатке сортового проката из легированных металлов и сплавов. Нагретую заготовку прокатывают реверсивно на стане винтовой прокатки за три или более пропуска в валках , имеющих два обжимных участка с различными углами наклона образующей к оси прокатки при сумме углов 12-42 . После достижения логарифмического коэффициента вытяжки, составляющего 0.1-0,7 от суммарного , прокатку заготовки продолжают при среднем значении угла наклона обжимных участков валков, измененном в 1,2-4,0 раза. 2 ил.

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 21 В 19/02, 1/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

1. (21) 4882815/27 (22) 14.11.90 (46) 15.05.93. Бюл. М 18 (71) Московский HcTwyr evans u cnnaeos . (72) И.Н.Потапов. С,П.Галкин, Е.А.Харитонов, В.K.Ìèõàéëîâ, В.П.Пахомов, В.С.Душин, П.М..Финагин и M.À.Ìèíòàõàíîâ (73) Московский институт стали и сплавов (56) Заявка Японии ЬВ 59-225802, кл. 8 21 8 1/16, 1984.. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРУГЛОГО СОРТОВОГО ПРОКАТА

Изобретение касается обработки металлов давлением, в частности технологии получения круглого сортового проката, пре. имущественно из легированных металлов и сплавов.

Целью изобретения является повышение выхода годного при обработке легированных металлов и сплавов.

Способ иллюстрируется фиг,1 и 2.

Рабочие валки 1 для реверсивной прокатки заготовки до достижения логарифмического коэффициента вытяжки, составляющего 0,1 — 0,7 от суммарного, имеют: поочередно работающие обжимные участки А1" и А1 для прокатки заготовки в прямом и обратном направлениях; калибрующий участок К>, размещенный между об жимнымяи. Углы наклона обжимных участков

А}" иА} косипрокаткисоставляютсоответственно а1" и à1 .

Последующая прокатка ведется в валках П по одному из двух вариантов: — нереверсивно (фиг.1), в валках, имеющих обжимной участок Az с углом наклона

„„5Ll „„1816236 АЗ (57) Использование: при винтовой прокатке сортового проката из легированных металлов и сплавов. Нагретую заготовку и рокатывают .реверсивно на стане винтовой прокатки за три или более пропуска в валках, имеющих два обжимных участка с различными углами наклона образующей к оси прокатки при сумме углов 12-42 . После достижения логарифмического коэффициента вытяжки, составляющего 0.1-0,7 от суммарного, прокатку заготовки продолжают при среднем значении угла наклона обжимных участков валков, измененном в 1,2 — 4,0 раза, 2 ил, образующей к оси прокатки а2, и калибрующий участок К2; — реверсивно (фиг.2), в валках, имеющих обжимные участки Ар", А2 и калибрующий

Kz, Углы наклона образующих обжимных участков к оси прокатки составляют соответственно а " и а ". Способ, предусматривающий многопроходную реверсивную прокатку, ориентирован на малопластичные и высокопрочные металлы и сплавы, деформации которых с коэффициентами вытяжки за проход более

2,0 — 2,5 практически невозможна. К аким материалам относятся литые быстрорежущие стали, жаропрочные сплавы на никелевой основе, многие сплавы титана и др.

Кроме того, данный способ эффективен для обработки металлов, структура которых ослаблена легкоплавкими эвтектиками с присутствием окислов серы, фосфора, кремния.

Способ реализуется следующим образом.

Нагретая до температуры горячей деформации заготовки (слиток) из пегирова :

1816236 ат(2)ср (1 2-4 О) а (1)ср

При ограничении на суммарное значение иэ ограничительной части формулы а1 р+ а2 р - 12-42О.

После получения в валках П проката, требуемого диаметра способ завершен в полном объеме. Далее следуют заключительные операции охлаждения, отделки, упаковки.

В данном способе организована двухстадийиая обработка с различными по стадиям средними углами наклона образующих обжимных участков к оси прокатки. Переход от первой стадии ко второй выполняется по достижении логврифмиче45

55 ного металла или сплава подается на реверсивную прокатку в валках 1. B первом проходе заготовка деформируется обжимным участком валков А1" и калибрующим участком К>. После выхода раската из очага де- 5 формации валки сводятся на новый калибр меньшего диаметра. реверсируется направление их вращения. Раскат задается в валки для обжатия в реверсивном направлении, при этом работает обжимной участок А1 и 10

R калибрующий К1, Далее вновь производится пропуск в прямом направлении, B. описанной последовательности осуществляется прокатка заготовки не менее, чем за три пропуска до достижения логарифмиче- 15 ского коэффициента вытяжки, составляющего 0,1-0,7 от суммарного, Реверсивную прокатку ведут в валках, у которых сумма углов наклона образующих обжимных уча- стков к оси прокатки а1" и а1 составляет 20

12-42О, A среднее значение Qi р = — (а1" + ср 1, л

+ Q1 ) соответственно равно 6-21, Далее в зависимости от уровня пластических свойств, сопротивления деформации 25 и состоянии структуры металла дефОрмация раската может осуществляться как эа один проход (фиг.1), так и эа несколько проходов в реверсивном режиме (фиг.2). Прокатка вы-: полняется в валках П, Причем, согласно предписания способа, прокатка ведется при среднем значении угла наклона образующей обжимных участков валков а2 р, измененном в .1,2-4,0 раза по сравнению с предшествующим значением а1 р и суммар- 5 ном значении а р + аг р = 12 — 42, В случае иереверсивйого режима прокатки а р = Qg, а в случае реверсивного Q2 р = — (Cr2 + ср 1 и

+ W ). Т.е. получение проката согласно спо- 40 соба директивно связано с соблюдением соотношения; ского коэффициента вытяжки, составля-. ющего 0.1-0,7 от суммарного. Э ксплуатируемый положительный эффект в предлагаемом способе основан на уп равляемом взаимодействии и вэаимодополненный условий пластического формоиэменения металла на стадиях деформации с различными значениями а р) . На каждой иэ стадий наибольшей пластической деформации и наиболее интенсивной проработке структуры металла подвергаются различные области поперечного сечения раската. Посредством управляющего воздействия на пластическое течение„металла через соотношение (1) достигается такое расположение зон наибольшей деформации, при котором они стыкуются с гарантированным перекрытием и в совокупности охватывают все поперечное- сечение раската, Позонная проработка металла максимально благоприятна для повышения деформируемости легированных металлов и сплавов за счет включения e действие дислокационного.скольжения;максимально возможного объема металла. Природный ресурс пластичности легированного металла в. этом случае используется с, наибольшей полнотой, Одновременно с сокращением.вероятности образования разрывов, повышается результирующая равномерность и. интен-сивность проработки структуры металла, Глубина проникновения зоны интенсив-. ной пластической деформации пропорцио- нальна величине частного обжатия (обжатия за 1/3 оборота заготовки) и возрастает с увеличением угла наклона образующей обжимного участка к оси прокатки.

При деформации с меньшими значениями Q1 Р (или.а ) зона наиболее интенсивНоА турбулентно-сдвиговой деформации располагается преимущественно в периферийных слоях раската. В них локализуется преимущественно проработка и уплотнение . структуры металла;

При деформации. выполняемой валкаI ми с большим в 1 .2-4,0 раза углом наклона образующей обжимного участка к оси про- . катки, зона максимальной. турбулентно- сдвиговой деформации, благодаря росту частных обжатий, смещается в центральную часть раската, На этой стадии идет активное устранение дефектов осевой зоны. В дислокационное скольжение интенсивно вовле.каются новые кристаллографические системы, латентные при предшествующей прокатке. Деформация развивается за счет физического ресурса пластичности центральных слоев металла, не испытавшего на

1816236 предыдущей стадии интенсивной деформации.

В результате такой суперпозиции схем деформации достигается равномерная проработка структуры металла во всем объеме раската, повышается деформируемость легированных металлов и, как следствие, снижаются технологические отходы.

Для формирования положительного эффекта и достижения цели изобретения существенно важно следующее обстоятельство. Зона, подвергшаяся на первоначальной стадии деформации наибольшей проработке и наибольшемууплотнению, качественно усиливает интенсивность уплотнения соседних объемов металла на последующей стадии, как бы выполняя функции дополнительного рабочего инструмента (жесткой оправки или пластичной оболочки).

Изменение в 1,2 — 4,0 раза среднего угла наклона образующей обжимного участка к оси прокатки следует осуществлять, когда наступит достаточно полная деформационная проработка структуры металла в зоне преимущественной проработки и останется достаточная деформация на окончательную прокатку для обесйечения равномерности и ро работки.

В результате прямых экспериментов по прокатке легированных металлов и сплавов установлено, что такая ситуация складывается по достижении логарифмического ко- эффициента вытяжки, составляющего

0,1 — 0,7 от суммарного.

Этой соразмерностью способа обеспечивается высокая равномерность по зонной проработки структуры металла при максимальном использовании природного потенциала пластических свойств всего объема деформируемого металла. Нарушение указанного соотношения ведет к потере эффекта равномерности проработки металла. В структуре получаемого проката имеется грубая остаточная неоднородность, которая недопустимо повышает уровень брака по разноэернистости макро- и микрозерна легированного металла. Кроме того резко возрастает опасность образования разрушения металла в зонах, испытавших максимальную деформацию на одной из стадий прокатки. Суммарное значение логарифмического коэффициента вытяжки должно составлять 0,7 — 2,0. Такие степени деформации гарантируют полную проработку литой структуры большинства легированных металлов и сплавов.

Решающим образом на соразмерность между ai р и а2 Р влияет соотношение меж50 дефектами и достаточно плотной периферийной зоной целесообразно начинать деформировать с больших углов a> на первой стадии, переходя к меньшим значениям а2 Р на второй. Слитки и заготовки с плотной осевой зоной, развитым транскристаллитным строением и ослабленной структурой вблизи периферии требуют начальной деформации при меньших значениях а Р с переходом к большим а, \

45 ду упругими и вязкими характеристиками конкретного материала, Для материалов с наиболее сильными упругими свойствами и слабыми вязкими характеристиками, т.е, обладающими значительной способностью передавать деформирующие усилия и сдвиговые движения от периферии к центру, необходимое рассредоточение зон интенсивной деформации достигается при минимальных различиях в углах конусности обжимных участков ai Р и а Р, составляющих 1,2 — 2,0. В эту группу материалов входят в частности жаропрочные сплавы на никелевой основе с интерметаллидным упрочнением типа

ХН51ВМТЮКФР, ХН55ВМКЮ. ХН77ТЮР и т.п.

По мере снижения упругих свойств и роста вязких, т.е. по мере усиления способности материала к локализации сдвигового пластического течения в периферийной зоне, для рассредоточения областей максимальной деформации, необходимо адекватно увеличивать различие между а Р и а2 Р. Для металлов типа быстрорежущих сталей Р6М5, Р6М5К6 и др., инструментальных сталей типа Х12, Х12М, титановых сплавов отношение углов наклона образующих обжимных участков по стадиям следует соблюдать в пределах 2,0-3,0, А для металлов с доминирующими вязко-пластическими свойствами, типа нэхромов, коррозионностойких сталей, сплавов на основе меди, циркония требуются максимальйые отношения углов вблизи верхней границы 3,3 — 4,0.

В зависимости от состояния структуры поверхности и характера распределения не- . сплошностей исходных заготовок решается вопрос о конкретном (больше, меньше) распределении значений at и а2 Р между стадиями. Распределение a> Р и a2 Р по стадиям должно быть таким, чтобы основная масса дефектов подвергалась уплотняющему воздействию на первой стадии. Это дает возможность в наибольшей степени реализовать потенциальный ресурс пластичности конкретных слитков. Слитки и заготовки с преимущественно центральными

1816236

Пример. На станах МИСиС способ применен для получения круглого проката диаметром 55 мм из слитков диаметром

150 мм следующих марок и способов выплавки: труднодеформируемый никелевый 5 сплав ЖС6КП, слиток вакуумного переплава; быстрорежущая сталь Р6М5, слиток вакуумно-дугового переплава; коррозион настой кая сталь 12X18H10T, непрерывнолитая заготовка, 10

Слитки нагревали до температуры максимальной деформируемости сплава привинтовой прокатке, Конкретно но маркам она составила: ЖС6КП вЂ” 1150 С; Р6М5—

1100ОС 12X18H10T — 1180 С. Прокатку осу- 15 ществляли в валках. развернутых на угол . подачи 20 и угол раскатки 18О.

Слитки из сплава ЖС6КП прокатывали реверсивно с диаметра 150 мм на диаметр

135 мм за пять проходов, при этом был до- 20 стигнут логарифмический коэффициент вытяжки, составляющий 0,1 от суммарного.

Прокатку вели в валках с a>" - 7О; a) = 4О; а1 = 5,5 . Далее раскат прокатывали в валках с измененными углами наклона образу- 25 ющих обжимных участков валков. к оси прокатки, Их значения составили az" = 9; . а -. 5 ; а2 Р - 7 . При этом а Р изменено по отношению к а1 Р в .1,2 раза. Прокатку раската с диаметра 135 мм на.окончатель- 30 ный прокат диаметром 55 мм вели реверсивно эа 7 проходов. В аналогичной последовательности получали прокат из сталей Р6М5 и 12Х18Н10Т. Слитки из стали

Р6М5 прокатывали с ф150 мм íà р 100 мм 35 (доля достигнутого коэффициента вытяжки составляет 0;4 от суммарного) реверсивно за три прохода при углах a>" = 11" a> - 3 ;

a> Р = 7.

Последующую прокатку.с $100. на >6 55 .40 выполняли также реверсивно за три прохода в валках сcgzn =12О: а2 =20О; Q2CP =-160 при соблюдении отношения az / ai = 2,3.

Прокатку слитков из стали 12X18H1QT выполняли сф150 MM наЯ 75 мм (доля достигнутого коэффициента вытяжки 0,7 от суммарного) реверсивно эа три прохода в валках с углами: а1" = 13О; a> = 4; a>ср =

= 8.5О, а затем нереверсивно за один проход сф75 мм наф55 мм в валках с а2 Р = az =

= 34 . Это соответствует рациональному для данной марки изменению az Р в 4.0 раза.

Прокатка слитков на всех стадиях проходила устойчиво без образования поверхностных дефектов и кольцевых разрушений.

Полученный прокат подвергали всестороннему анализу по качеству поверхности, состоянию макро- и микроструктуры, механическим свойствам. Результаты показали, что на поверхностй в объеме проката отсут- . ствуют недопустимые дефекты и. несплошности; структура . металла плотная, проработанная равномерно по сечению: уровень пластических и вязких характеристик металла на 40 — 60 превышает нормативные требования. . Формула изобретения

Способ получения круглого сортового .проката, включающий реверсивйую винтовую прокатку за три и более пропуска e . валках, имеющих два обжимных участка, о тл и ч а ю щ и:й с я тем, что, с целью повышения еыхода годного при обработке легированных металлов и сплавов, реверсивную прокатку заготовки ведут до достижения логарифмического коэффициента вытяжки, составляющего 0,1-0,7 от суммарного, после чего прокатку заготовки продолжают при среднем значении угла наклона образующей обжимных участков валков к оси прокатки, измененномв 1,2-4,0 раза, при сумме углов наклона 12-42О, ci

+rC ) с к риа2

Составитель С.Галкин

Техред М.Моргентал. Корректор О.Кравцова.Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Заказ 1647 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

11303S, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5