Система калибровки валков

Авторы патента:

B21B1/02 - для прокатки крупных заготовок, например болванок, слитков, заготовок, в которых форма поперечного сечения не имеет существенного значения

Владельцы патента RU 2490079:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Череповецкий государственный университет" (RU)

Изобретение предназначено для исключения образования трещин и разрывов в профильном прокате круглого сечения из непрерывнолитых труднодеформируемых сталей специального назначения, прокатываемом на сортопрокатных станах. Система калибров включает последовательно чередующиеся овальные и ребровые овальные калибры, а также круглый чистовой калибр. Плавность переходов в элементах поперечного сечения профиля при деформации обеспечивается за счет того, что овальные калибры выполнены с соотношением длин осей 2,0-2,5, ребровые овальные калибры, кроме предчистового, выполнены с соотношением длин осей овала 1,1-1,3, а предчистовой овальный калибр - соотношением длин осей 3,0-3,5, при этом отношение площади на просвет предшествующего ребрового овального калибра к площади овального калибра составляет 1,30-1,45, а отношение площади предшествующего овального калибра к площади ребрового овального калибра составляет 1,20-1,30. Противолежащие радиусы закруглений ребрового овала предчистового калибра на его длинной оси равны радиусу чистового круглого калибра. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

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

Известна система калибровки валков типа овал-круг для прокатки круглых профилей, согласно которой отношение площади на просвет круглого калибра, предшествующего предчистовому, к площади предчистового (вытяжка в предчистовом калибре) составляет 1,18-1,30, а отношение площадей на просвет овального предчистового и круглого чистового калибра (вытяжка в чистовом калибре) составляет 1,20-1,35 [1].

Недостатки известной системы калибровки валков состоят в том, что она не пригодна для прокатки круглых профилей из труднодеформируемых непрерывнолитых сталей, так как при прокатке в деформируемой полосе возникают трещины и разрывы.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является система калибровки валков, включающая последовательное чередование овальных и ребровых овальных калибров, а также круглый чистовой калибр, в которой средние по величине вытяжки составляют 1,2-1,5 [2].

Недостатки данной системы калибровки состоят в том, что в ней не регламентировано соотношение длин осей овалов, которое предопределяет степень проработки структуры металла и равномерность деформации полосы. Это приводит к появлению трещин и разрывов в полосе при прокатке круглых профилей из непрерывнолитых труднодеформируемых сталей.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в исключении образования трещин и разрывов в полосе.

Для решения поставленной технической задачи в известной системе калибровки валков для прокатки круглых профилей из непрерывнолитых труднодеформируемых сталей, включающей последовательное чередование овальных и ребровых овальных калибров, а также круглый чистовой калибр, согласно предложению, овальные калибры выполнены с соотношением длин осей 2,0-2,5, ребровые овальные калибры, кроме предчистового, выполнены с соотношением длин осей овала 1,1-1,3, а предчистовой ребровой овальный калибр - с соотношением длин осей 3,0-3,5, при этом отношение площади на просвет предшествующего ребрового овального калибра к площади овального калибра составляет 1,30-1,45, а отношение площади предшествующего овального калибра к площади ребрового овального калибра составляет 1,20-1,30.

В варианте реализации способа противолежащие радиусы закруглений ребрового овала предчистового калибра на его длинной оси равны радиусу чистового круглого калибра.

На фигуре цифрами обозначены номера калибров валков последних пяти клетей чистовой группы сортопрокатного стана: калибр 1 и калибр 3 - овальные; калибр 2 и калибр 4 - ребровые овальные; калибр 5 - круглый чистовой.

Сущность изобретения состоит в следующем. Система калибровки валков «овал-ребровой овал» формирует плавные переходы в элементах поперечного сечения прокатываемой полосы, и обеспечивает распространение пластической деформации по всему ее сечению, что способствует интенсивной проработке изначально литой микроструктуры. За счет того, что в паре смежных калибров «овальный калибр - ребровой овальный калибр» овальный калибр выполнен с соотношением длин осей А_o:В_o=2,0-2,5, а ребровой овальный калибр с соотношением длин осей овала А_r:В_r=1,1-1,3 (см. Фиг.), неравномерность деформации, которую полоса приобрела в овальном калибре, компенсируется неравномерностью деформации, приобретенной в последующем ребровом овальном калибре. Благодаря этому после деформации в такой паре калибров металл суммарно претерпевает равномерную деформацию по всему поперечному сечению, накопления неравномерности деформации не происходит, и при последующем обжатии в овальном калибре трещины и разрывы не возникают.

Однако достижение полной равномерности деформации по сечению прокатываемой заготовки после двух проходов в паре «овальный калибр - ребровой овальный калибр» достигается при регламентированном коэффициенте вытяжки в овальных калибрах λ_o=1,30-1,45, и в последующих ребровых овальных калибрах λ_r=1,20-1,30, что соответствует отношению площадей на просвет предшествующего ребрового овального калибра и овального калибра, равного 1,30-1,45, а ребрового овального калибра и предшествующего овального калибра - равного 1,20-1,30.

В процессе прокатки круглого профиля происходит непрерывное охлаждение металла. Поэтому если в предчистовом ребровом овальном калибре 4 соотношение длин осей составляет 3,0-3,5, то последующее обжатие в круглом чистовом калибре сопровождается диабатическим деформационным разогревом металла и повышением его технологической пластичности. Причем поскольку радиусы закруглений R ребрового овала предчистового калибра 4 на его длинной оси равны радиусу R чистового круглого калибра 5, указанные радиусные контактные участки поверхности полосы, уже сформированные в предчистовом калибре 4, в чистовом круглом калибре 5 не подвержены деформированию. Поэтому, несмотря на более низкую их температуру, исключается образование трещин и разрывов.

Экспериментально установлено, что если соотношение длин осей в овальных калибрах будет менее 2,0, а соотношение длин осей в ребровом овальном калибре будет более 1,3, возрастает неравномерность накопленной деформации по сечению и не исключено появление на прокатываемой полосе трещин. В то же время, увеличение соотношения длин осей в овальных калибрах более 2,5 и длин осей в ребровом овальном калибре менее 1,1 также ведет к накоплению неравномерности деформации по сечению и образованию разрывов.

При отношении площади на просвет предшествующего ребрового овального калибра к площади на просвет последующего овального калибра менее 1,30 ухудшается проработка литой структуры осевой части полосы, что является причиной внутренних разрывов. Увеличение отношений указанных площадей более 1,45 приводит к появлению разрывов на поверхности вследствие неравномерности вытяжек по сечению.

При отношении площади на просвет овального калибра к площади на просвет последующего ребрового овального калибра более чем 1,3 возникают трещины на поверхности полосы, а при указанном отношении площадей менее, чем 1,2 - внутренние разрывы полосы.

При соотношении длин осей овала предчистового калибра более 3,5 в чистовом круглом калибре возможно возникновение трещин на полосе. При соотношении длин осей менее 3,0 на готовых прутках из труднодеформируемых сталей имеет место невыполнение круглого профиля и трещины, что недопустимо.

Увеличение радиуса закругления ребрового овала более радиуса R чистового калибра, как и снижение его, ведет к образованию трещин на поверхности готового профиля.

Параметры системы калибровки валков

На горизонтальных и вертикальных валках клетей 1-4 чистовой группы сортопрокатного стана 250 с помощью токарной обработки выполняют ручьи, которые при установке в клеть образуют систему вытяжных калибров «овал-ребровой овал».

Длины осей овального калибра 1 составляют: A_o1=66,0 мм, В_o1=29,3 мм (здесь и далее цифровой нижний индекс у буквы соответствует номеру калибра). Отношение L₁ длин осей овала калибра 1 равно: L₁=A_o1:B_o1=66 мм: 29,3 мм=2,25.

Площадь на просвет овального калибра 1 выполнена равной S₁=739,37 мм², а отношение площади на просвет данного овального калибра к площади на просвет предыдущего ребрового овального калибра составляет λ₁=1,37. Длины осей ребрового овального калибра 2 составляют: А_r2=54 мм, В_r2=45 мм. Отношение длин осей овала калибра 2 равно: L₂=А_r2:В_r2=54 мм:45 мм=1,20.

Площадь на просвет овального калибра 2 выполнена равной S₂=591,5 мм². Отношение площади на просвет предыдущего овального калибра S₁ к площади на просвет данного ребрового овального калибра S₂ равно:

λ₂=S₁:S₂=739,37 мм²:591,5 мм²=1,25.

Длины осей овального калибра 3 составляют: А_o3=48 мм, В_o3=21 мм. Отношение длин осей овала калибра 3 равно: L₃=А_o3:В_o3=48 мм:21 мм=2,29.

Площадь на просвет овального калибра 3 выполнена равной S₃=431,75 мм². Отношение площади на просвет предыдущего ребрового овального калибра S₂ к площади на просвет данного овального калибра S₃ равно:

λ₃=S₂:S₃=591,5 мм²:431,75 мм²-1,37.

Длины осей предчистового ребрового овального калибра 4 составляют: А_r4=42 мм B_r4=12,5 мм. Отношение длин осей овала калибра 4 равно:

L₄=А_r4:B_r4=40 мм:12,5 мм=3,20.

Противолежащие радиусы R закруглений ребрового овала предчистового калибра на его длинной оси равны радиусу R=10 мм чистового круглого калибра 5.

Площадь на просвет предчистового ребрового овального калибра 4 выполнена равной S₄=345,4 мм. Отношение площади на просвет предыдущего овального калибра S₃ к площади на просвет предчистового ребрового овального калибра S₄ равно:

λ₄=S₃:S₄=431,75 мм²:345,4 мм²=1,25.

Ручьи верхнего и нижнего валков 5-й клети выполнены по радиусу R=10 мм и образуют круглый чистовой калибр.

Устройство работает следующим образом. Непрерывнолитые заготовки квадратного сечения 80×80 мм из труднодеформируемой стали марки 31Х19Н9МВБТ нагревают в методической печи с газовым отоплением до температуры t=1280°С и подают к черновым клетям сортопрокатного стана 250, где производят их обжатие в ящичных вытяжных и ребровом овальном калибре в полосу овального сечения площадью S₀=1012,94 мм².

После выхода из ребрового овального калибра с вертикальными валками полосу задают горизонтальную клеть чистовой группы с овальным калибром 1 (см. Фиг.) с соотношением длин осей овала L₁=2,25 и площадью на просвет S₁=739,37 мм², где производят ее прокатку с вытяжкой λ₁=1,37. Благодаря регламентированному соотношению длин осей овала и отношению площадей смежных калибров, равному вытяжке полосы, достигается механическое измельчение исходно литой микроструктуры.

Затем полосу задают в ребровой овальный калибр 2 вертикальной клети и обжимают с вытяжкой λ₂=1,25. При соотношении длин осей овала L₂=1,20 достигается выравнивание по сечению суммарной накопленной деформации, полученной после проходов в калибрах 1 и 2.

Выходящая из ребрового овального калибра 2 полоса поступает в овальный калибр 3. Поскольку на входе в этот калибр суммарная накопленная деформация по сечению полосы равномерна, трещин и разрывов в полосе из труднодеформируемой стали при обжатии с вытяжкой λ₃=1,37 не происходит.

Неравномерно деформированную полосу задают в ребровой овальный калибр 4 вертикальной клети, где обжимают с вытяжкой λ₄=1,25. За счет того, что отношение длин осей овала калибра 4 составляет L₄=3,20, разница вытяжек по сечению полосы не приводит к появлению трещин и разрывов, но имеет место интенсивный адиабатический (деформационный) разогрев металла в очаге деформации. При этом на противолежащих сторонах длинной оси поперечного овального сечения полосы формируются закругления с радиусами R=10 мм.

Подогретая за счет тепла деформации овальная полоса поступает в горизонтальную клеть с круглым чистовым калибром 5 с радиусрм R=10 мм. Поскольку в предыдущем ребровом калибре 4 отношение длин осей овальной полосы сформировано равным L₄=3,20, обжатие по высоте обеспечивает вытяжку полосы λ₅=1,1 при полном заполнении чистового калибра. Выходящая из круглого чистового калибра 5 готовая полоса диаметром 20 мм не имеет трещин и разрывов.

В таблице приведены варианты выполнения системы калибровки валков и их эффективность.

Таблица
Параметры калибров чистовой группы клетей
№п/п	Овальные калибры	Ребровые овальные калибры	Предчистовой калибр	Дефекты полосы
L	λ	L	λ	L	λ	Радиус
1.	1,9	1,29	1,0	1,10	2,9	1,19	0,9·R	трещины
2.	2,0	1,30	1,1	1,20	3,0	1,20	R	отсутств.
3.	2,25	1,37	1,2	1,25	3,25	1,25	R	отсутств.
4.	2,5	1,45	1,3	1,30	3,5	1,30	R	отсутств.
5.	2,6	1,50	1,4	1,32	3,6	1,35	1,1·R	трещины,
								разрывы

Из данных, представленных в таблице, следует, что при реализации предложенной системы калибровки (варианты 2-4) исключается образование трещин и разрывов при прокатке полос из непрерывнолитых труднодеформируемых сталей. В случаях запредельных значений заявленных параметров (варианты 1 и 5) на прокатанных полосах имеются трещины и разрывы. Также трещины и разрывы образуются на полосах из непрерывнолитых труднодеформируемых сталей, прокатанных с использованием известной системы калибровки валков [2].

Технико-экономические преимущества предложенного способа состоят в том, что при его реализации достигается диспергирование микроструктуры непрерывнолитых труднодеформируемых сталей и высокая равномерность накопленной деформации после каждой пары смежных проходов «овальный калибр - ребровой овальный калибр». Наличие в предчистовом овальном калибре закруглений по радиусам, равным радиусу чистового круглого калибра, способствует исключению образования трещин и разрывов на поверхности полосы, охлажденной при контактном взаимодействии с валками.

В качестве базового объекта при расчете экономической эффективности предложенной системы калибровки принята известная система калибровки [2]. Использование предложенного способа обеспечивает повышение рентабельности производства профилей круглого сечения из непрерывнолитых труднодеформируемых сталей специального назначения за счет увеличения выхода годной металлопродукции на 15-20%.

Литературные источники

1. Патент РФ №2237529, МПК В21В 1/02, 2004 г.;

2. Мастерков В.А., Берковский B.C. Теория пластической деформации и обработка металлов давлением. М.: Металлургия, 1989, с.224-227.

1. Система калибров валков для прокатки круглых профилей из непрерывнолитых труднодеформируемых сталей, состоящая из последовательно чередующихся овальных и ребровых овальных калибров и круглого чистового калибра, отличающаяся тем, что овальные калибры выполнены с соотношением длин осей 2,0-2,5, ребровые овальные калибры, кроме предчистового, выполнены с соотношением длин осей овала 1,1-1,3, а предчистовой овальный калибр - с соотношением длин осей 3,0-3,5, при этом отношение площади предшествующего ребрового овального калибра к площади овального калибра составляет 1,30-1,45, а отношение площади предшествующего овального калибра к площади ребрового овального калибра составляет 1,20-1,30.

2. Система калибров по п.1, отличающаяся тем, что противолежащие радиусы закруглений ребрового овала предчистового калибра на его длинной оси равны радиусу чистового круглого калибра.

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.

Способ редуцирования непрерывнолитых слябов // 2465078

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

Способ прокатки с созданием заданного напряженного состояния по сечению заготовки и заготовка для его осуществления // 2453385

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

Способ прокатки слябов из слитков // 2453384

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

Способ прокатки // 2405637

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.

Способ получения субмикрокристаллической структуры в нелегированном титане // 2389568

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

Способ горячей прокатки и заготовка для его осуществления // 2389567

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

Способ продольного разделения проката // 2379138

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

Стальной слиток // 2368454

Изобретение относится к черной металлургии. .

Способ прокатки металлов // 2366522

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

Листопрокатный стан с удлиненными рабочими валками // 2499637

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 производства заготовок на прокатных станах // 2525954

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.

Способ производства удлиненных изделий из титана // 2541251

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.

Способ производства квадратной заготовки // 2623976

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.

Способ производства крупногабаритных толстых металлических листов или плит // 2634863

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.