Способ прокатки с созданием заданного напряженного состояния по сечению заготовки и заготовка для его осуществления

Способ предназначен для повышения качества передельных сортовой или листовой заготовок и готового прокатанного профиля. Способ включает деформацию заготовок в пределах допустимого для данного материала температурного интервала. Создание сжимающих напряжений при прокатке в поверхностных слоях, а растягивающих напряжений - в средних слоях заготовки, имеющих лучшее качество по сравнению с металлом поверхности и сердцевины и поэтому менее чувствительных к растягивающим напряжениям, что исключает образование поверхностных рванин, обеспечивается за счет того, что прокатку осуществляют с более высокими температурами нагрева поверхностных слоев относительно средних слоев и регламентированным соотношением параметров прокатки, используя при этом заготовку регламентированной толщины. 2 н.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением методом горячей прокатки и может быть использовано для получения передельных сортовой или листовой заготовок и готового крупного профиля.

Известен способ прокатки [1], в котором заданное напряженное состояние по сечению заготовки создают путем обеспечения определенного соотношения параметров прокатки:

для прокатки с действием продольных сжимающих напряжений во внешних слоях заготовки с целью предотвращения и развития наружных дефектов,

или:

для прокатки с действием продольных сжимающих напряжений во внутренних слоях заготовки с целью предотвращения и развития внутренних дефектов,

где

Δh=(hн-hк)/2;

hн, hк - толщина заготовки до и после обжатия в валках;

D - диаметр валков;

σso, - сопротивление деформации металла осевой зоны и внешних слоев соответственно;

β - коэффициент напряженного состояния, величина которого принимает значение от 1,0 до 1,15.

Известна заготовка для осуществления указанного способа, толщина которой определена соотношением параметров прокатки в виде:

обеспечивающем наличие продольных сжимающих напряжений во внутренних слоях прокатываемой заготовки.

Здесь обозначения те же, что и в выражениях (1) и (2).

Недостатком известного способа по выражению (1) является то, что наличие сжимающих напряжений во внешних слоях заготовки обусловлено действием растягивающих напряжений во внутренних слоях, наиболее ослабленных наличием металлургических дефектов, свойственных осевым зонам слитков и заготовок из них.

Недостатком известного способа по выражению (2) и заготовки по выражению (3) является то, что прокатка в условиях действия сжимающих напряжений во внутренних слоях сопровождается действием растягивающих напряжений во внешних слоях заготовки, что при недостаточной пластичности металла может привести к образованию поверхностных рванин и к развитию имеющихся на поверхности металлургических дефектов.

Задачей изобретения является снижение вероятности образования и развития имеющихся внутренних дефектов при прокатке в условиях действия продольных сжимающих напряжений во внешних слоях заготовки и исключение образования поверхностных рванин и развития имеющихся поверхностных металлургических дефектов в условиях действия продольных сжимающих напряжений во внутренних слоях заготовки.

Поставленная задача достигается тем, что прокатку заготовок осуществляют при температуре наружных слоев выше температуры средних слоев.

При этом соотношения параметров прокатки, обеспечивающих заданное напряженное состояние по сечению заготовки, приводятся к следующему виду:

при действии продольных сжимающих напряжений в средних и внешних слоях заготовки, и к виду:

при действии продольных сжимающих напряжений во внутренних и внешних слоях заготовки, а выражение, определяющее толщину заготовки, прокатываемую при действии продольных сжимающих напряжений во внутренних и внешних слоях принимает следующий вид:

В условиях, когда металл внутренних слоев заготовки опережает течение наружных слоев, он испытывает действие напряжений сжатия из-за помех течению со стороны внешних слоев. Соответственно, внешние слои испытывают напряжения растяжения [1]. Чтобы исключить появление растягивающих напряжений во внешних слоях заготовки, прокатку до заданного сечения проводят в условиях действия в них продольных сжимающих напряжений путем обеспечения параметров прокатки по соотношению (1).

В условиях, когда металл внешних слоев заготовки течет с опережающей скоростью относительно металла внутренних слоев, увлекая его за собой действием растягивающих напряжений, внешние слои испытывают напряжения сжатия [1]. Чтобы исключить появление растягивающих напряжений во внутренних слоях заготовки прокатку до заданного сечения проводят в условиях действия в них продольных сжимающих напряжений путем обеспечения параметров прокатки по соотношению (2). При этом внешние слои испытывают растягивающие напряжения.

Чтобы избежать негативного влияния растягивающих напряжений на развитие поверхностных дефектов, поверхность заготовки дополнительно нагревают до температуры выше, чем температура нижележащих средних слоев

Более высокая температура поверхностных слоев относительно средних слоев металла заготовки приводит к тому, что сопротивление деформации поверхностных слоев - ниже, чем сопротивление деформации металла средних слоев заготовки σscp, т.е.

Это в отличие от прототипа вызывает преимущественную деформацию поверхностных слоев относительно средних, что приводит к возникновению сжимающих напряжений в поверхностных слоях заготовки во всех случаях прокатки. При этом область действия растягивающих напряжений с наружных слоев заготовки переводится на средние слои, не имеющие дефектов, свойственных как поверхности, так и внутренним слоям, и поэтому обладающие более высокой деформируемостью.

Прокатка с соотношением параметров по выражению (4) обеспечивает действие продольных сжимающих напряжений в средних и внешних слоях заготовки при наличии растягивающих напряжений во внутренних слоях.

Прокатка с соотношением параметров по выражению (5) обеспечивает действие продольных сжимающих напряжений во внутренних и внешних слоях заготовки при наличии растягивающих напряжений в средних слоях.

Повышение температуры поверхностных слоев относительно средних позволяет увеличить величину разовых обжатий Δh как по условиям захвата полосы, так и по усилиям прокатки. Как видно из анализа выражений (6) и (7) по сравнению с выражением (3), это позволяет осуществлять прокатку более толстых заготовок и увеличить общий уков в условиях действия сжимающих напряжений во внутренних слоях заготовки, что обеспечивает в них заварку металлургических дефектов.

Примеры конкретного исполнения.

1. При прокатке блюмов сечением 220×230 мм из стали марки ЭИ268 с нагревом слитков массой 4,57 т до температуры 1340°С (по печи) получено 100% брака из-за образования поверхностных рванин по всему периметру блюмов.

Подстуживание слитков этой же плавки в печи до температуры 1260°С в течение 1-1,5 часов привело к появлению более грубых поверхностных рванин. Однако нагрев подстуженных слитков той же плавки в течение 30 минут до температуры 1350°С (по печи) полностью исключил брак при прокатке, т.к. при этом было выдержано условие по выражению (7).

2. При прокатке слитков массой 7,5 т сечением 860×760 мм вверху и 770×660 мм внизу для получения блюмов 420×370 мм, используемых для прокатки из них круглого проката диаметром до 350 мм, был получен более высокий отсев по УЗК по сравнению с такими же кругами, прокатанными из слитков массой 7,0 т сечением 820×760 мм вверху и 740×510 мм внизу слитка. При этом брак первого передела по рванинам в донной части был снижен в 2 раза, что полностью соответствует условиям (1), (2) и (3), т.к. прокатка более крупного сечения приводит к растягивающим напряжениям во внутренних слоях заготовки и к сжимающим во внешних.

Чтобы получить сжимающие напряжения при прокатке более крупных сечений в соответствии с выражением (5) и (6), необходимо, во-первых, увеличить обжатие заготовок - Δh, а во-вторых, уменьшить соотношение величины сопротивления деформации внутренних слоев к сопротивлению деформации металла средних слоев.

Для этого слитки массой 7,5 т из стали марок 20Г2, 45 и других нагревали до температуры 1340°С (по печи) с выдержкой до 1 часа, затем производили подстуживание до 1260-1280°С в течение 1 часа и перед выдачей слитков в прокат осуществляли подогрев поверхности слитков до температуры 1340°С в течение 30 минут, что позволило увеличить величину обжатия (Δh) до 110/2=55 мм за счет более высокой температуры поверхности и снизить соотношение величин сопротивления деформации внутренних слоев к средним до 0,85.

Тогда в соответствии с выражением (6) максимальная толщина заготовки, обеспечивающая сжатие во внутренних слоях, равна:

,

что после снятия конусности слитка обеспечивает сжимающее напряжение во внутренних слоях на всем протяжении прокатки, а за счет выполнения соотношения (7), при более высокой температуре поверхностных слоев относительно средних, поверхностные слои также испытывают напряжение сжатия, что исключает образование поверхностных рванин и развитие поверхностных металлургических дефектов.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Патент RU №2311974.

1. Способ прокатки с заданным напряженным состоянием по сечению заготовки, включающий деформацию заготовок в пределах температурного интервала, допустимого по условиям деформируемости для данного сплава или стали, отличающийся тем, что прокатку осуществляют при более высокой температуре нагрева поверхности заготовки относительно температуры ее средних слоев в условиях действия продольных сжимающих напряжений в средних и внешних слоях заготовки путем обеспечения следующего соотношения параметров прокатки:

или во внутренних и внешних слоях заготовки путем обеспечения следующего соотношения параметров прокатки:

где Δh=(hн-hк)/2 - величина обжатия под одним валком;
hн, hк - толщина заготовки соответственно до и после прокатки;
, σscp, σso - сопротивление деформации металла соответственно внешних, средних и внутренних слоев заготовки;
β - коэффициент Лоде (напряженного состояния), изменяющийся в пределах 1,0…1,15;
D - диаметр валков.

2. Заготовка для прокатки с заданным напряженным состоянием по ее сечению в условиях действия продольных сжимающих напряжений во внутренних и внешних слоях способом по п.1, характеризующаяся тем, что толщина ее сечения определена из выражения:

где Δh=(hн-hк)/2 - величина обжатия под одним валком;
hн, hк - толщина заготовки соответственно до и после прокатки;
, σscp, σso - сопротивление деформации металла соответственно внешних, средних и внутренних слоев заготовки;
β - коэффициент Лоде (напряженного состояния), изменяющийся в пределах 1,0…1,15;
D - диаметр валков.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к прокатке слябов из слитков на реверсивных станах. .

Изобретение относится к прокатному производству, а именно к способам прокатки сортовых профилей в сдвоенном виде с продольным разделением раската в потоке стана, а именно квадратных профилей.

Изобретение относится к области деформационной обработки металлов давлением и может быть использовано в металлургии для изготовления сортового проката из нелегированного титана, например, медицинского назначения.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением методом горячей прокатки преимущественно заготовок из труднодеформируемых сталей и сплавов. .

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к прокатному производству, и может быть использовано при производстве симметричных и несимметричных профилей.

Изобретение относится к черной металлургии. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к технологии реверсивной прокатки на обжимных и толстолистовых станах. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением, более конкретно к прокатному производству, и может быть использовано для получения длинномерных заготовок с мелкозернистой структурой.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к технологии прокатки в калиброванных валках двух блюмов или узких слябов из прямоугольного непрерывно-литого толстого и широкого сляба.

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при прокатке круглой стали среднего и большого диаметра (d>100 мм) с использованием чистовой двухвалковой клети.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при редуцировании прокаткой слябов из сталей с пониженными пластическими свойствами

Изобретение относится к титановому материалу для горячей прокатки, который обеспечивает снижение содержания дефектов, возникающих на его поверхности (в случае плоского материала или рулона полосового материала - на поверхности листа, на боковых поверхностях и на кромках) вследствие горячей прокатки, и к способу его получения

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано на сортопрокатных станах при получении профильного проката круглого сечения из непрерывнолитых труднодеформируемых сталей специального назначения

Изобретение предназначено для повышения возможностей прокатного оборудования. Толстолистовой прокатный стан включает последовательно установленные нагревательные печи для прокатываемых слябов, рольганг для транспортировки нагретых слябов, вертикальную прокатную клеть, рольганг поворота слябов, черновую реверсивную клеть с горизонтальными рабочими валками для прокатки листа и разбивки его ширины с установленным за ней рольгангом задачи раската в клеть, чистовую прокатную клеть и средства порезки листов на мерные длины. Расширение сортамента за счет увеличения длины прокатываемых слябов, повышение производительности стана, устойчивости прокатки, уменьшение расхода металла, серповидности, поперечной разнотолщинности и создание условий для низкотемпературной прокатки обеспечивается за счет того, что рабочие валки черновой клети выполнены с удлиненными бочками, длина L которых превышает максимальную ширину прокатываемых листов, при этом ширина и длина рольганга поворота и длина рольганга задачи раската в клеть равны L ⋅ 2 , а ширина роликов рольганга задачи раската в клеть - не меньше L. 3 ил.

Способ предназначен для повышения износостойкости валков, производительности процесса, уменьшения технологической обрези при производстве заготовок на прокатных установках. Способ включает изготовление промежуточной заготовки и ее последующую прокатку на прокатной установке с задачей ее переднего конца в начальный момент прокатки в прокатную установку. Улучшение условий захвата заготовки и благоприятная схема прокатки обеспечиваются за счет того, что перед задачей в прокатный стан промежуточную заготовку формируют, обжимая ее передний конец одновременно четырьмя бойками в четырехбойковом ковочном устройстве на прессе с формированием конической части с углом конусности, не превышающим угол трения на участках контакта переднего конца промежуточной заготовки с валками прокатной установки, при этом обжатие бойками производят с образованием вогнутых поверхностей на углах переднего конца промежуточной заготовки посредством использования четырех бойков с соответствующей формой рабочих поверхностей. 3 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к производству удлиненных изделий из титана, или титанового сплава, или заготовок таких изделий. Для повышения качества изделий и упрощения их производства заявлен способ, который заключается в подготовке массы титана или титанового сплава (10), плавке этой массы посредством электрической дуги и способом гарнисажной плавки (20), литье одного или нескольких слитков преимущественно цилиндрической формы и диаметра менее 300 мм из расплавленной массы (30), а затем волочении одного или нескольких из этих слитков при температуре 800°С-1200°С посредством волочильного стана (40) для применения, например, в области авиации. 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано для изготовления квадратных заготовок из стальных непрерывнолитых слябов. Способ включает изготовление стального непрерывнолитого сляба и его многопроходную прокатку. Расширение технологических возможностей оборудования листопрокатных станов за счет производства раската для изготовления квадратной заготовки без использования обжимно-заготовочных станов обеспечивается за счет того, что многопроходную прокатку осуществляют в валках листового стана с относительным единичным обжатием не более 35% и суммарным относительным обжатием не менее 40% в раскат прямоугольного сечения толщиной не более 150 мм, при этом используют валки с гладкой бочкой шириной не менее (B+150) мм, где B - ширина непрерывнолитого сляба, затем производят автоматизированный продольный роспуск раската в заготовку квадратного сечения со стороной квадрата от 90 до 150 мм на машине газовой резки при давлении горючего газа не менее 245 кПа и давлении режущего кислорода не менее 1400 кПа со скоростью резки не более 190 мм/мин. 4 табл.

Изобретение относится к области прокатного производства. Способ включает изготовление литых слябов, порезку слябов по длине, их нагрев в печи и последующую прокатку на реверсивном толстолистовом стане горячей прокатки, при этом перед нагревом в печи слябы, одинаковые по толщине и химическому составу, в количестве не менее двух соединяют между собой по ширине. Снижение расхода металла на боковую обрезь по ширине листа обеспечивается за счет того, что прокатку на реверсивном толстолистовом стане производят вдоль линии соединения слябов, при этом ширину соединяемых слябов подбирают таким образом, чтобы ширина полученного соединенного сляба соответствовала бы ширине готового толстого листа или плиты с учетом уширения при прокатке, обжатия по ширине сляба при его прокатке на стане и величины боковой обрези, а длину соединяемых слябов ограничивают их максимально возможной длиной при загрузке в нагревательную печь. Соединение слябов осуществляют путем электрошлаковой сварки, при этом материал электродов и состав защитного шлака подбирают таким образом, чтобы химический состав материала сварного шва и его механические свойства соответствовали химическому составу и механическим свойствам материала свариваемых слябов. Перед сваркой и в процессе сварки слябы подогревают, а после сварки слябы подвергают замедленному охлаждению со скоростью, обеспечивающей отсутствие дефектов в материале сварного шва и околошовной зоны соединенных слябов. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением методом горячей прокатки и может быть использовано для получения передельных сортовой или листовой заготовок и готового крупного профиля

Наверх