Способ прокатки сортовых профилей

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при получении стальных профилей из непрерывнолитых заготовок. Способ включает многопроходное обжатие заготовок в вертикальных и горизонтальных валках с вытяжными калибрами, где в первых двух-четырех проходах обжатие осуществляют при рассогласовании угловых скоростей валков, образующих калибр, на 2-8%, и коэффициенте вытяжки в калибре равном 1,2-1,5, что обеспечивает расширение размерного сортамента прокатываемых сортовых профилей. 1 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при получении стальных профилей из непрерывно литых заготовок.

Известны способы прокатки сортовых профилей, включающие последовательное обжатие заготовки в горизонтальных и вертикальных валках с вытяжными калибрами [1, 2].

Недостатки известных способов состоят в том, что они не позволяют получить высококачественный сортовой прокат с большим поперечным сечением из непрерывно литых заготовок.

Ближайшим аналогом к предлагаемому изобретению является способ прокатки сортовых профилей из шарикоподшипниковой стали, включающий нагрев непрерывно литых заготовок и их многопроходное обжатие в вертикальных и горизонтальных валках с вытяжными калибрами [3].

Недостаток известного способа состоит в том, что получение качественных сортовых профилей из шарикоподшипниковой стали достигается при суммарном коэффициенте вытяжки λ_Σ≥15. Это сужает размерный сортамент производимых сортовых профилей. В частности, при использовании стандартной непрерывно литой заготовки квадратного сечения 150×150 мм с площадью поперечного сечения S₀=150·150=22500 мм² возможно получение качественного сортового проката из шарикоподшипниковой стали с максимальной площадью поперечного сечения, равной:

$$S_{\max }=\frac{S_0}{\lambda }=\frac{22500}{15}=1500{\text{ мм}}^{\text{2}}$$ ,

что соответствует прутку круглого сечения диаметром D_max=43,7 мм. Прутки большего диаметра из шарикоподшипниковой стали будут иметь несоответствующее качество и отбраковываются.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в расширении размерного сортамента сортовых профилей.

Для решения поставленной технической задачи в известном способе прокатки сортовых профилей из непрерывно литых стальных заготовок, включающем их многопроходное обжатие в вертикальных и горизонтальных валках с вытяжными калибрами, согласно изобретению обжатие в первых двух-четырех проходах осуществляют с рассогласованием угловых скоростей валков, образующих калибр, на 2-8%, и с коэффициентом вытяжки в калибре 1,2-1,5.

Сущность изобретения состоит в следующем. Непрерывно литая заготовка из шарикоподшипниковой стали имеет неравномерную макро и микроструктуру, ликвацию химических элементов и пористость. Для получения высококачественного сортового профиля необходима полная механическая проработка литой структуры при обжатии заготовки в калибрах. Эксперименты показали, что при сочетании рассогласования угловых скоростей горизонтальных и вертикальных валков, образующих вытяжные калибры в первых двух-четырех проходах и коэффициенте вытяжки в каждом из этих калибров 1,2-1,5, в очаге деформации происходит увеличение сдвиговой компоненты деформации, что повышает эффективность разрушения литой структуры, приводит к дополнительному измельчению структурных составляющих, неметаллических включений, устранению карбидной сетки. Интенсификация проработки структуры непрерывно литой заготовки при рассогласовании угловых скоростей валков в первых двух-четырех проходах позволяет снизить минимально допустимую вытяжку, при которой сортовой прокат имеет высокое качество по микроструктуре и свойствам. Для шарикоподшипниковой стали в этом случае допустимая вытяжка становится равной λ_Σ≥13. Это позволяет получать из непрерывно литой заготовки квадратного сечения 150×150 мм высококачественные прутки круглого сечения диаметром D_max=47,0 мм и менее (против прутков диаметром D_max=43,7 мм, полученных в соответствии со способом - ближайшим аналогом [3]).

Экспериментально установлено, что при рассогласовании угловых скоростей валков, образующих калибр, менее 2%, и коэффициенте вытяжки в этом калибре менее 1, 2, сдвиговые деформации малы, что не позволяет улучшить проработку литой структуры и расширить размерный сортамент сортовых профилей в сторону увеличения. Увеличение рассогласования угловых скоростей более 8% или коэффициента вытяжки более 1,5 не ведет к дальнейшему повышению эффективности проработки литой структуры стали, а лишь увеличивает износ ручьев калибров, что нецелесообразно.

Как показали эксперименты, наиболее эффективно механически изначально литая структура стали измельчается за счет рассогласования угловых скоростей вращения валков на 2-8% в первых двух-четырех проходах. Рассогласование угловых скоростей валков в пятом и последующих проходах к расширению размерного сортамента сортовых профилей не приводит.

Примеры реализации способа

Непрерывно литую заготовку квадратного сечения 150×150 мм из шарикоподшипниковой стали марки ШХ15СГ-В нагревают до температуры 1150°С и подают к сортовому стану 350. В первом проходе заготовку обжимают между верхним и нижним горизонтальными валками с ящичным калибром с вытяжкой λ=1,4. За счет изменения скоростей электродвигателей главного привода угловую скорость вращения верхнего валка поддерживают на 5% выше, чем нижнего (величина рассогласования угловых скоростей φ=5%). Выходящую из первой клети заготовку задают во вторую клеть с вертикальными валками и обжимают в ящичном калибре с вытяжкой λ=1,4 при рассогласовании угловых скоростей валков φ=5%. Затем заготовку вновь обжимают в валках с ящичным калибром третьей клети с горизонтальными валками с вытяжкой λ=1,4 при рассогласовании угловых скоростей верхнего и нижнего валков φ=5%.

Полученную полосу в дальнейшем обжимают в системе вытяжных калибров «овал»-«круг» за 12 проходов в пруток круглого сечения диаметром D=46 мм. Коэффициент суммарной вытяжки λ_Σ при этом составляет: λ_Σ=13,54.

Благодаря использованию в первых трех проходах рассогласований угловых скоростей валков и оптимальных вытяжек готовые прутки имеют следующие свойства:

σв	δ5	НВ	Карбидная сетка	Структурная полосчатость	Оксиды
МПа	%	ед.	балл	балл	балл
700	22	200	1	2	1

Таким образом, прутки с увеличенным диаметром D=46 мм полностью удовлетворяют требованиям потребителей и пригодны для производства тел качения подшипников.

Варианты реализации способа прокатки сортовых профилей представлены в таблице.

Таблица
Режимы прокатки и максимально допустимый диаметр прутков
	Кол-во проходов с рассогл. угловых скоростей валков
№ п/п		φ, %	λ	λΣ, не менее	Dmax, мм
1.	1	1	1,1	15	43,7
2.	2	2	1,2	13	46,9
3.	3	5	1,4	13	47,0
4.	4	8	1,5	13	47,0
5.	5	9	1,6	15	43,7
6.	--	--	1,5	15	43,7

Как следует из данных, приведенных в таблице, при реализации предложенного способа (варианты №2-4) достигается снижение минимально допустимого коэффициента суммарной вытяжки λ_Σ и расширение размерного сортамента сортовых профилей, прокатываемых из непрерывно литых заготовок, в сторону увеличения допустимого диаметра прутков. При запредельных значениях заявленных параметров (варианты №1 и №3), а также реализации известного способа [3] (вариант №6) минимально допустимый коэффициент суммарной вытяжки возрастает, а размерный сортамент сортовых профилей сужается.

Технико-экономические преимущества предложенного способа заключаются в том, что обжатие в первых двух-четырех проходах в вытяжных калибрах с рассогласованием угловых скоростей валков 2-8% и коэффициентом вытяжки за проход 1,2-1,5 приводит к появлению в очаге деформации между катающими поверхностями более быстрого и более медленного валков дополнительных сдвиговых деформаций, что интенсифицирует проработку изначально литой структуры стали, приводит к ее диспергированию, разрушению карбидной сетки, строчечных неметаллических включений, измельчению оксидов, сульфидов, глобулей, снижению карбидной ликвации. По этой причине снижается минимально допустимый коэффициент суммарной вытяжки и расширяется размерный сортамент прокатываемых сортовых профилей.

В качестве базового объекта принят известный способ [3]. Использование предложенного способа обеспечит повышение рентабельности производства сортовых профилей за счет увеличения числа заказов и объемов производства на 7-10%.

Источники информации

1. Грудев А.П. и др. Технология прокатного производства. М., Металлургия, 1994, с.273.

2. Патент Российской Федерации №2291205, МПК В21В 1/08, 2007 г.

3. Патент Российской Федерации №2243834, МПК В21В 1/46 2005 г.

Способ прокатки сортовых профилей из непрерывнолитых стальных заготовок, включающий многопроходное обжатие заготовок в вертикальных и горизонтальных валках с вытяжными калибрами, отличающийся тем, что в первых двух-четырех проходах обжатие осуществляют при рассогласовании угловых скоростей валков, образующих калибр, на 2-8% и коэффициенте вытяжки в калибре, равном 1,2-1,5.