Способ производства фасонного проката

Авторы патента:

Вольшонок Игорь Зиновьевич (RU)

Иванов Дмитрий Михайлович (RU)

Русаков Андрей Дмитриевич (RU)

Рыжик Мария Петровна (RU)

Трайно Александр Иванович (RU)

B21B1/08 - для прокатки заготовок специального профиля, например рельсов, тавров, швеллеров, углового профиля (прокатка металла неограниченной длины с повторяющимся профилем, который используется в качестве полуфабриката для производства особых изделий B21H 8/00)

Владельцы патента RU 2491139:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" (RU)

Изобретение предназначено для снижения ресурсозатрат при изготовлении стальных фасонных профилей. Способ включает нагрев заготовок и последующее их многопроходное деформирование в горизонтальных и вертикальных валках с калибрами. Экономичность изготовления качественных изделий повышается за счет того, что в качестве заготовки используют изношенные рельсы, состоящие из головки, шейки и подошвы, которые в первых одном-трех проходах разрезают по шейке в продольном направлении на две плети, затем, исходя из условия восстановления механических и эксплуатационных свойств стали, плеть с головкой рельса обжимают в полособульбовый профиль с суммарной вытяжкой не менее 2, а плеть с подошвой рельса обжимают в Т-образный профиль с суммарной вытяжкой не менее 1,5, причем нагрев заготовок-рельсов ведут до температуры 1000-1195°С. 1 ил., 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при получении стальных фасонных профилей.

Известны способы производства фасонного проката в виде швеллеров, включающие получение стальных заготовок с выплавкой, разливкой стали и обжимной прокаткой, нагрев заготовок и последующее их многопроходное деформирование в горизонтальных и вертикальных валках с калибрами [1, 2].

Недостаток известных способов состоит в том, что получение стального фасонного проката требует высоких трудовых, материальных и энергетических затрат.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является способ производства фасонного проката, включающий непрерывную разливку выплавленной стали в заготовку сдвоенного поперечного сечения с соединительной перемычкой, разделение сдвоенных заготовок с удалением перемычки, нагрев заготовок до температуры 1200-1300°C и последующую прокатку с суммарной вытяжкой не менее 5 [3].

Реализация этого способа требует больших ресурсозатрат на производство, связанных с выплавкой стали, разливкой и прокаткой заготовок.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в снижении ресурсозатрат.

Для решения технической задачи в известном способе производства фасонного проката, включающем нагрев заготовок и последующее их многопроходное деформирование в горизонтальных и вертикальных валках с калибрами, согласно изобретению в качестве заготовки используют изношенные рельсы, состоящие из головки, шейки и подошвы, которые в первых одном-трех проходах разрезают по шейке в продольном направлении на две плети, затем плеть с головкой рельса обжимают в полособульбовый профиль с суммарной вытяжкой не менее 2, а плеть с подошвой обжимают в Т-образный профиль с суммарной вытяжкой не менее 1,5, причем нагрев рельсов ведут до температуры 1000-1195°C.

На фигуре изображена последовательность преобразования поперечного профиля рельса по проходам в фасонный прокат. Номера проходов обозначены римскими цифрами. Рельс (Фиг.) содержит головку 1, шейку 2 и подошву 3.

Сущность изобретения состоит в следующем. В процессе эксплуатации рельса происходит преимущественный фрикционный износ его головки 1 и накопление в структуре металла головки 1, шейки 2 и подошвы 3 усталостных явлений в виде зародышевых трещин. По этой причине изношенные рельсы периодически заменяют на новые.

Нагрев изношенного стального рельса (т.е. заготовки) до температуры 1000-1195°C обеспечивает его разупрочнение, снятие эксплуатационного наклепа. Последующее разрезание рельса в первых одном-трех проходах на две плети обеспечивает формирование двух полуфабрикатов, приближенных по форме поперечного сечения к готовым фасонным профилям -полособульбовому и Т-образному (тавровому), что в известных способах достигается только после обжатия квадратной заготовки в черновых проходах.

Разделение рельса вдоль на две плети более чем за 3 прохода, усложняет технологию и увеличивает ресурсозатраты на осуществление процесса.

Экспериментально установлено, что многопроходное обжатие плети с головкой 1 рельса, которая имеет износ и усталостные повреждения, с вытяжкой λ_а не менее 2, обеспечивает устранение усталостных явлений и полное восстановление исходных механических и функциональных свойств стали. При вытяжке λ_а менее 2 не достигается высокое качество полособульбового фасонного проката.

Аналогичное восстановление механических и эксплуатационных свойств стали для плети с подошвой 3 достигается после многопроходного обжатия с меньшим значением допустимой вытяжки λ_б - не менее 1,5, так как шейка 2 и подошва 3 рельса в процессе его эксплуатации повреждаются меньше, чем головка 1. При вытяжке λ_б менее 1,5 снижается качество Т-образного фасонного проката.

Экспериментально установлено, что нагрев рельса до температуры выше 1195°C не оказывает влияния на качество фасонных профилей, но увеличивает энергозатраты. Снижение температуры нагрева рельса менее 1000°C приводит к потере пластичности стали в заключительных проходах и невыполнению формы и размеров фасонных профилей.

Примеры реализации способа

Изношенные рельсы железнодорожные типа Р 75 с головкой 1 размерами 75×60 мм, шейкой 2 высотой 104,4 мм и подошвой 3 шириной 150 мм загружают в методическую печь с шагающим подом и нагревают до температуры Т=1100°C.

Очередной нагретый рельс выдают на печной рольганг и транспортируют к двухниточному крупносортному стану 800.

В первом проходе в горизонтальных валках производят надрез шейки 2 рельса на половину ее толщины (профиль I), после чего во втором проходе осуществляют разделение рельса на две плети (профиль II). Левую (на Фиг.) плеть с головкой 1 обжимают в вертикальных валках (профиль IIIa), затем в предчистовой клети с горизонтальными валками (профиль IVa) и завершают обжатие в чистовой клети с получением готового полособульбового профиля Va для изготовления дверной петли.

Суммарную вытяжку полосы в проходах IIIa-Va поддерживают равной λ_а=2,8, что превышает 2,0. Благодаря этому обеспечивается высокое качество полособульбового фасонного проката.

Одновременно с этим на второй, параллельной нитке крупносортного стана 800, осуществляют прокатку таврового профиля. Для этого плеть с подошвой 3 задают в вертикальные валки и обжимают в профиль IIIб.

Выходящую полосу затем обжимают в предчистовой горизонтальной клети (профиль IVб). Завершают прокатку второй плети в чистовой горизонтальной клети с получением готового таврового профиля Vб. Суммарная вытяжка полосы в калибрах IIIб-Vб составляет λ_б=3,4, что превышает минимально допустимую, равную 1,5.

От готового полособульбового и Т-образного фасонного проката отбирают пробы и производят испытание механических свойств.

В таблице представлены варианты реализации способа производства фасонного проката и потребные ресурсозатраты Q (относительная себестоимость производства тонны проката).

Таблица.
Режимы прокатки и показатели их эффективности
№ п/п	Число режущих клетей N	Т_н, °С	λ_а	λ_б	Механические свойства фасонного проката	Q, %
№ п/п	Число режущих клетей N	Т_н, °С	λ_а	λ_б	полособульбовый	Q, %	Т-образный
δ_т, МПа	δ₅, %	δ_т, МПа	δ₅, %
1.	1	950	1,9	1,4	550	8	580	9	55
2.	1	1000	2,0	1,5	680	15	780	16	32
3.	2	1100	2,8	3,4	690	16	790	16	30
4.	3	1195	4,6	6,7	685	15	785	16	32
5.	4	1230	7,4	8,3	610	9	700	8	50
6.	0	1150	15	15	690	16	770	16	100

Из данных, представленных в таблице следует, что при реализации предложенного способа (варианты №2-4) обеспечивается снижение ресурсозатрат. При запредельных значениях заявленных параметров (варианты №1 и №5) ресурсозатраты возрастают, а также ухудшаются механические свойства готовых фасонных профилей. Наибольшие ресурсозатраты требуются для реализации известного способа [3] (вариант №6) с предварительными выплавкой стали, непрерывной разливкой и прокаткой слитков в заготовки.

Технико-экономические преимущества предложенного способа состоят в том, что использование в качестве заготовок для прокатки изношенных рельсов позволяет исключить расходы, связанные с выплавкой, разливкой и прокаткой литого металла в заготовки, а также сократить потребное число проходов при прокатке, так как разделение рельса по шейке на две плети обеспечивает получение полуфабрикатов, близких по форме к готовому фасонному прокату и с мелкодисперсной микроструктурой стали. Прокатка плети с головкой рельса при вытяжке не менее 2, а также прокатка плети с подошвой рельса при вытяжке не менее 1,5 с температурой нагрева 1000-1195°C обеспечивает полное «залечивание» зародышевых усталостных микротрещин, благодаря чему механические свойства фасонного проката не уступают свойствам фасонного проката, полученного с использованием сталеплавильного передела.

Побочным эффектом от использования предложенного способа является повышение экологической безопасности производства за счет исключения сталеплавильного передела.

В качестве базового объекта принят ближайший аналог [3]. Использование предложенного способа обеспечит повышение рентабельности производства стального фасонного проката на 40-50%.

Литературные источники, использованные при составлении описания изобретения:

1. Патент РФ №2169050, МПК В21В 1/08, 2001.

2. Патент РФ №2272683, МПК В21В 1/08, 2006.

3. Патент РФ №2208483, МПК В21В 1/16, 2003.

Способ производства фасонного проката, включающий нагрев заготовки и последующее ее многопроходное деформирование в горизонтальных и вертикальных валках с калибрами, отличающийся тем, что в качестве заготовки используют изношенный рельс, состоящий из головки, шейки и подошвы, причем в первых одном - трех проходах рельс разрезают по шейке в продольном направлении на две плети, затем плеть с головкой рельса обжимают в полособульбовый профиль с суммарной вытяжкой не менее 2, а плеть с подошвой рельса обжимают в Т-образный профиль с суммарной вытяжкой не менее 1,5, причем нагрев рельса ведут до температуры 1000-1195°С.

Способ прокатки полосовых асимметричных профилей с клиновидными утолщениями // 2440201

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при прокате полосовых асимметричных профилей с клиновидными утолщениями в виде периодических выступов типа периодической лемешной полосы 142Д, преимущественно для изготовления долотообразных лемехов сельскохозяйственного назначения.

Способ прокатки рельсов // 2429090

Изобретение относится к области сортовой прокатки и может быть реализовано при производстве железнодорожных рельсов на непрерывно-реверсивных рельсобалочных станах.

Способ прокатки шестигранных прутков // 2418642

Изобретение относится к металлургии, а именно к сортопрокатному производству, и может быть использовано при горячей, теплой и холодной прокатке шестигранных коротких прутков из черных и цветных металлов, а также различных сплавов преимущественно малотоннажных партий на одноклетьевых станах дуо.

Двутавровый горячекатаный колонный профиль // 2411091

Способ калибровки дублирующих косорасположенных калибров // 2410171

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при калибровке и последующей прокатке железнодорожных рельсов или других аналогичных профилей с применением опорных конусов.

Способ прокатки рельсов типа р65 // 2409431

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к прокатному производству, и может быть использовано при прокатке железнодорожных рельсов. .

Способ производства рельсового профиля из нержавеющей марки стали // 2409430

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при прокате рельсового профиля из нержавеющей марки стали аустенитного класса, коррозионностойкой к внешним воздействиям, для соединения концов рельсов с крестовиной стрелочного перевода по обоим окончаниям [1].

Способ прокатки рельсов типа р50 // 2405638

Способ прокатки двутавров // 2403996

Изобретение относится к сортовой прокатке и может быть реализовано при прокатке двутавровых профилей преимущественно на непрерывных станах, снабженных универсальными четырехвалковыми клетями.

Способ перекатки рельсов // 2509615

Изобретение предназначено для расширения сортамента профилей в сторону увеличения площади поперечного сечения стальных сортовых и фасонных профилей, получаемых путем переработки прокаткой железнодорожных рельсов, выведенных из эксплуатации. Способ включает нагрев рельсов и последующее многопроходное обжатие в валках с калибрами. Местное уменьшение сопротивления деформации рельсовой стали обеспечивается за счет того, что рельсы вначале нагревают до температуры 950-1150°С, затем подвергают локальному подогреву до температуры 1250-1290°С в местах сопряжения головки и подошвы рельса с шейкой в проходной тоннельной печи с газовыми горелками, после чего производят осадку рельса по высоте на 10-30% путем прокатки в валках диаметром 700-900 мм. Кроме того, локальному подогреву до температуры 1200-1250°С дополнительно подвергают среднюю часть шейки, а нагрев рельсов производят в безокислительной атмосфере. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл., 1 пр.

Способ перекатки железнодорожных рельсов // 2511201

Изобретение предназначено для повышения выхода годных сортовых профилей и фасонных профилей, получаемых путем переработки прокаткой железнодорожных рельсов, выведенных из эксплуатации. Способ включает нагрев рельса до температуры аустенитизации и последующее многопроходное обжатие в валках с калибрами. Исключение образования дефектов типа «закат» в процессе переработки заготовок обеспечивается за счет того, что нагрев рельсов ведут до температуры 980-1250°C, в первых 2-3 проходах рельс обжимают по высоте на 10-40% в универсальных четырехвалковых калибрах, при этом между валками, обращенными к шейке рельса, устанавливают зазор, величина которого на 2-5 мм превышает толщину шейки рельса на входе в соответствующий калибр. Кроме того, обжатие шейки рельса производят в валках, на бочках которых выполнены кольцевые проточки глубиной 5-8 мм со скругленной формой профиля, с чередованием положения кольцевых проточек по проходам, расположенных на краях бочек валков и в их центрах. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

Способ прокатки рельсов, устройство для прокатки рельсов и рельс, изготовленный указанным способом // 2530609

Изобретение предназначено для прокатки стальных рельсов. Способ включает изготовление рельсовой заготовки (5), содержащей участок (2) подошвы, участок (3) головки и участок (4) шейки, соединяющий участок подошвы с участком головки, чистовую прокатку рельсовой заготовки для формования стального рельса (6). Оптимизация режима обжатий разных участков заготовки, уменьшение фактора падения температуры концов рельсовой заготовки обеспечивается за счет того, что прокатку производят в многоклетьевом непрерывном тандемном чистовом стане, содержащем по меньшей мере три четырехвалковые универсальные клети (U1, U2 и U3) и по меньшей мере две двухвалковые эджерные клети (E1, E2), при этом универсальные клети содержат вертикальный валок для формования нижнего участка (2a) подошвы и вертикальный валок для формования участка (3a) головки рельса, и два профилированных горизонтальных валка для формования сторон (6a, 6b) рельса и, в частности, участка (4a, 4b) шейки рельса, причем рельсовую заготовку пропускают только один раз через чистовой стан, при этом по меньшей мере вертикальные валки во всех универсальных клетях для формования нижнего участка (2a) подошвы являются гладкими валками, и по меньшей мере одна из универсальных клетей содержит гладкий вертикальный валок для формования участка (3a) головки. Изобретение также относится к устройству для осуществления указанного способа и к изделию, изготовленному таким способом, 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

Прокатка угловых профилей // 2530682

Группа изобретений предназначена для прокатки угловых профилей. Клеть для прокатки угловых профилей содержит расположенные на общем основании установленные горизонтально верхний (2) и нижний (3) калиброванные валки, совместно определяющие плоскость прокатки, перпендикулярную направлению продвижения прокатываемого материала (6), и межвалковый зазор с открытыми или закрытыми калибрами, располагающийся в этой плоскости, и по меньшей мере пару установленных не горизонтально обжимных роликов (4, 5), обжимающих прокатываемый материал (6) с боков и определяющих плоскость прокатки, расположенную перпендикулярно направлению продвижения прокатываемого материала (6), причем плоскость прокатки, определяемая парой калиброванных валков (2, 3), и плоскость прокатки, определяемая по меньшей мере парой обжимных роликов (4, 5), не совпадают, а плоскость прокатки, определяемая парой обжимных роликов (4, 5), расположена в направлении движения прокатываемого материала (6) за и/или перед плоскостью прокатки калиброванных валков (2, 3). Компактный тандемный прокатный стан содержит по меньшей мере одну такую прокатную клеть, а изготовление профилей также предусматривает использование таких прокатных клетей для возможности производства изделий с расширением размерного ряда. 4 н. и 14 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ горячей многопроходной прокатки рессорных полос // 2532186

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к изготовлению прокаткой рессорных полос. Осуществляют многопроходную прокатку заготовки путем обжатия и профилирования каждой половины заготовки в клетях с разными окружными скоростями рабочих валков и увеличения в ходе прокатки переднего натяжения полосы. В каждом проходе на входе в очаг деформации и выходе из очага деформации измеряют соответствующие скорости движения поверхности рессорной полосы, контактирующей с валком, вращающимся с большей скоростью. При достижении равенства указанных скоростей на входе в очаг деформации и выходе из очага деформации завершают проход на достигнутой к этому моменту величине обжатия. Следующий проход начинают с того сечения, в котором были достигнуты размеры готовой рессорной полосы в предыдущем проходе. В результате повышается качество готовой продукции и производительность. 2 ил., 1 табл.

Способ изготовления сортового металлопроката из фрагментов рельс // 2541211

Способ относится к обработке металлов давлением, а именно к области производства сортового металлопроката. Повышение прочности и эксплуатационной надежности сортового проката обеспечивается за счет того, что его изготавливают из старогодных или некондиционных рельс, при этом рельс перед разделкой предварительно делят поперек на мерные отрезки, которые нагревают и в нагретом состоянии делят на головку, шейку и подошву рельса, затем сразу или с дополнительным подогревом производят прокатку головки, шейки и подошвы рельса при температуре горячей пластической деформации, равной 1150-1200°С. 5 ил.

Способ производства стальных сортовых профилей // 2544711

Изобретение относится к прокатному производству стальных сортовых профилей. Способ включает получение заготовок, их нагрев и последующую многопроходную продольную прокатку в вертикальных и горизонтальных валках с калибрами. Снижение затрат на производство при одновременном повышении экологической безопасности производства обеспечивается за счет того, что заготовки получают путем продольной резки выведенных из эксплуатации нефтегазопроводных труб, нагрев заготовок ведут до температуры 1100-1280°C, а прокатку осуществляют с суммарной вытяжкой не менее 1,5. В вариантах реализации способа после продольной резки поверхность заготовок подвергают дробеметной очистке и/или очистке вращающимися металлическими щетками. Кроме того, нагрев заготовок ведут в газовой печи с окислительной атмосферой. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 пр.

Способ изготовления профиля. // 2569625

Изобретение относится к металлическим строительным и железнодорожным конструкциям. Способ включает непрерывную отливку ленты из малоуглеродистой или низколегированной стали при непрерывном перемещении жидкой стали относительно зоны ее заливки и кристаллизации. Увеличение момента инерции профиля при изгибе и радиуса инерции, без изменения материалоемкости и толщины полок профиля, увеличение технологичности изготовления профиля обеспечивается за счет того, что отлитую ленту после кристаллизации стали остужают до температуры 950…1100°C, подают в клеть стана продольной прокатки и обжимают с формированием профиля в виде пары взаимно ортогональных прямоугольных элементов, соединенных друг с другом по радиусу криволинейным участком, больший диаметр которого, а также высота сечения сформированного профиля регламентированы математическими зависимостями. 5 ил., 1 табл.

Способ производства крупногабаритного шпунтового профиля // 2571026

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам производства крупногабаритных шпунтовых профилей типа Ларсен. Способ включает нагрев заготовки, прокатку профиля и его охлаждение. Повышение точности размеров профиля и снижение его удельного веса обеспечивается за счет того, что используют заготовку, полученную посредством продольного роспуска демонтированной магистральной трубы большого диаметра на 2÷4 части с поперечной выпуклостью, заготовку нагревают в проходной роликовой нагревательной печи в положении выпуклостью вверх до температуры 950÷1050°C со скоростью 60÷120°C/мин, в этом положении задают в прокатный стан и прокатывают в шпунтовой профиль за 4 прокатных прохода, с регламентированными скоростью прокатки и общей вытяжкой, далее прокатанный шпунтовой профиль при температуре 760÷820°C охлаждают со скоростью 150÷250°C/сек до температуры 350÷460°C в роликовой закалочной машине, при этом фиксируют в ее роликах взаимное положение горизонтальных и наклонных полок шпунтового профиля для предотвращения его продольного искривления, затем складывают в пакет по 4 штуки, обрезают по концам в пакете на ленточной пиле на требуемую длину и охлаждают на воздухе. 2 ил.

Способ изготовления шпунтового профиля повышенной жесткости // 2571029

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам производства крупногабаритных шпунтовых профилей типа Ларсен. Способ включает нагрев заготовки, прокатку профиля и его охлаждение. Повышение точности размеров профиля и его изгибной жесткости обеспечивается за счет того, что используют заготовку, полученную посредством продольного роспуска демонтированной магистральной трубы большого диаметра на 2÷4 части с поперечной выпуклостью, производят нагрев заготовки в проходной нагревательной печи до температуры 570÷650°C и многопроходную прокатку в шпунтовой профиль, при этом непосредственно перед каждым прокатным проходом производят локальный подогрев до температуры 950÷1050°C, со скоростью 450÷600°C/сек, продольных зон заготовки, подвергающихся в последующем прокатном проходе интенсивной деформации 15÷45% с формированием в углах прокатываемого шпунтового профиля радиусов, а после каждого прокатного прохода производят фиксацию геометрических размеров и взаимного расположения горизонтальных и вертикальных полок прокатываемого шпунтового профиля посредством ускоренного локального охлаждения упомянутых зон. Во втором прокатном проходе на средней горизонтальной полке может быть сформирована периодическая выпукло-вогнутая поверхность с повышенной жесткостью на изгиб. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 пр.