Способ горячей прокатки толстых листов из медных сплавов



 


Владельцы патента RU 2515802:

Алдунин Анатолий Васильевич (RU)

Изобретение предназначено для повышения качества толстолистового проката из труднодеформируемых медных сплавов с пониженной технологической пластичностью. Способ включает нагрев плоской заготовки и ее многопроходное обжатие в рабочих валках. Исключение образования в прокате внутренних дефектов обеспечивается за счет того, что нагрев заготовки ведут до температуры 750-850°C, а обжатие в каждом из проходов регламентировано математической зависимостью. 1 табл., 6 пр.

 

Способ горячей прокатки толстых листов из медных сплавов

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при получении толстых листов из труднодеформируемых медных сплавов с пониженной технологической пластичностью.

Известен способ прокатки листов из медных сплавов, включающий нагрев слитков до температуры 820°C и последующую многопроходную горячую и холодную прокатку с регламентированными обжатиями [1].

Недостаток известного способа состоит в том, что при прокатке медных сплавов с низкой технологической пластичностью в листах образуются внутренние дефекты в виде трещины и разрывов, что ухудшает качество металлопродукции и снижает выход годного.

Ближайшим аналогом к предлагаемому изобретению является способ прокатки толстых листов из медных сплавов, включающий нагрев плоской заготовки, многопроходную горячую прокатку в диапазоне температур 780-450°C и последующую холодную прокатку [2].

Недостатки известного способа состоят в том, что при прокатке толстых листов из медных сплавов с пониженной технологической пластичностью деформация, производимая рабочими валками, затухает по толщине заготовки и не распространяется на всю ее толщину. Неравномерность деформации по толщине приводит к образованию в центральных слоях листов трещин и разрывов. Это снижает качество и выход годного толстолистового проката.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в повышении качества и выхода годных толстых листов из медных сплавов с низкой технологической пластичностью.

Для решения технической задачи в известном способе горячей прокатки толстых листов из медных сплавов, включающем нагрев плоской заготовки и ее многопроходное обжатие в рабочих валках, согласно изобретению нагрев заготовки ведут до температуры 750-850°C, а обжатие в каждом из проходов устанавливают по соотношению:

ε a 0 + e a 1 h 0 D e 0,19 f ,

где h0 - толщина заготовки перед проходом;

D - диаметр рабочих валков;

f - коэффициент внешнего трения;

a0=-0,9038+0,0272·µ3;

a1=0,2490+0,1848·µ3;

µ - коэффициент Пуассона медного сплава при температуре деформации.

Сущность изобретения состоит в следующем. В процессе горячей прокатки плоской заготовки из медных сплавов в толстый лист при обжатии в каждом из проходов имеет место неравномерная деформация по ее толщине: деформация максимальна у контактных поверхностей заготовки, взаимодействующих с рабочими валками, неравномерно и быстро затухает к ее середине, что не исключает образования внутренних дефектов в виде трещин и разрывов.

В процессе проведения экспериментов была определена эмпирическая зависимость минимально допустимого относительного обжатия 8 от температуры и других параметров прокатки и свойств медного сплава, при котором в процессе обжатия между рабочими валками деформация гарантированно проникает на всю толщину заготовки. Поэтому при выполнении условия:

ε a 0 + e a 1 h 0 D e 0,19 f

прокатка толстых листов из медных сплавов происходит без образования в них внутренних трещин и разрывов. Указанное экспериментально определенное соотношение было получено для условий прокатки медных сплавов толщиной 10-90 мм. Исключение образования внутренних дефектов, в свою очередь, повысило выход годного толстолистового проката.

Экспериментально установлено, что при температуре нагрева выше 850°C вследствие окисления границ зерен медного сплава в процессе прокатки происходит образование трещин в раскате, что снижает выход годного. Снижение температуры менее 750°C ухудшает пластичность медных сплавов и равномерность ее деформации по толщине заготовки. Это стимулирует образование дефектов и приводит к снижению выхода годного.

Также экспериментально установлено, что при относительном обжатии за проход

ε < a 0 + e a 1 h 0 D e 0,19 f

деформация со стороны рабочих валков не распространяется на всю толщину плоской заготовки, что ведет к образованию в ней внутренних дефектов и снижению выхода годного.

Примеры реализации способа

Литую плоскую заготовку толщиной h0=100 мм из медного сплава марки БрБ2 с химическим составом, мас.%:

Fe Si Ni Al Pb Be Cu+примеси
0,15 0,15 0,5 0,15 0,005 2,1 остальное

нагревают в газовой печи до температуры Т=800°C, подают к реверсивному стану дуо с диаметром стальных рабочих валков D=700 мм. По справочным данным определяют коэффициент внешнего трения при горячей прокатке f=0,3 и коэффициент Пуассона данного медного сплава при температуре деформации µ=0,5.

Производят расчет параметров а0 и а1:

а0=-0,9038+0,0272·µ3=-0,9038+0,0272·0,53=-0,9004;

а1=0,2490+0,1848·µ3=0,2490+0,1848·0,53=0,2 721,

после чего рассчитывают минимальное значение относительного обжатия в первом проходе, при котором пластическая деформация от рабочих валков проникает на всю толщину заготовки:

ε = a 0 + e a 1 h 0 D e 0,19 f = 0,9004 e 0,2721 65 700 e 0,19 0,3 = 0,0684 .

С помощью нажимных механизмов устанавливают межвалковый зазор и производят обжатие плоской заготовки в первом проходе с толщины h0=100 мм до толщины h1=90 мм с относительным обжатием εф, равным:

ε ф = h 0 h 1 h 0 = 100 м м 90 м м 100 м м = 0,10 > ε = 0,0684 .

Поскольку фактическое значение относительного обжатия εф превышает минимальное значение ε, пластическая деформация от верхнего и нижнего рабочих валков более равномерна и проникает на всю толщину плоской заготовки, что предотвращает образование трещин и разрывов в ее внутренних слоях.

Аналогичным образом производят расчет εф для второго и последующих проходов, устанавливая фактическое обжатие в каждом из них в соответствии с соотношением εф≥ε. Прокатку осуществляют до получения листов толщиной 20 мм.

Благодаря тому что в каждом из проходов пластическая деформация от валков проникает на всю толщину прокатываемой заготовки и является равномерной, исключается образование трещин и разрывов в ее внутренних слоях, выход годных толстых листов из труднодеформируемых медных сплавов повышается и достигает значения Q=99,7%.

Варианты реализации предложенного способа и показатели их эффективности приведены в таблице.

Из данных, приведенных в таблице, следует, что при реализации предложенного способа (варианты №2-4) исключено образование в толстом листе из медных сплавов внутренних трещин и разрывов, благодаря чему достигается увеличение выхода годного металлопроката.

Таблица
Режимы горячей прокатки медного сплава марки БрБ2 и выход годного
№ п/п T, °C ε Внутренние дефекты Q, %
1. 740 ε < a 0 + e a 1 h 0 D e 0,19 f трещины, разрывы 78,8
2. 750 ε = a 0 + e a 1 h 0 D e 0,19 f нет 99,6
3. 800 ε > a 0 + e a 1 h 0 D e 0,19 f нет 99,7
4. 850 ε > a 0 + e a 1 h 0 D e 0,19 f нет 99,6
5. 860 ε < a 0 + e a 1 h 0 D e 0,19 f трещины, разрывы 78,7
6.[2] 700 не регламентировано трещины, разрывы 75,3

При запредельных значениях заявленных параметров (варианты №1 и №5), а также реализации известного способа (вариант №6) имеет место образование трещин и разрывов в толстолистовом прокате из труднодеформируемых медных сплавов с пониженной технологической пластичностью, что, в свою очередь, ведет к снижению выхода годного.

Технико-экономические преимущества предложенного способа состоят в том, что нагрев заготовки до температуры 750-850°С и последующее обжатие в каждом из проходов не менее значения, определенного по экспериментально определенному соотношению, обеспечивает проникновение пластической деформации и ее равномерное распределение по всей толщине листа. Благодаря этому, как показали испытания, имеет место повышение качества и выхода годных толстых листов из медных сплавов с низкой технологической пластичностью.

В качестве базового объекта принят ближайший аналог. Использование предложенного способа обеспечит повышение рентабельности производства листов толщиной 8-50 мм из труднодеформируемых медных сплавов на 25-35%.

Источники информации

1. Берман С.И. Медно-бериллевые сплавы, их свойства, применение и обработка. М.: Металлургия, 1966, с.209, 254.

2. Патент Российской Федерации №2223157, МПК B21B 3/00, 2004 г.

Способ горячей прокатки толстых листов из медных сплавов, включающий нагрев плоской заготовки из медного сплава и ее многопроходное обжатие в рабочих валках, отличающийся тем, что нагрев заготовки ведут до температуры 750-850°C, а обжатие в каждом из проходов устанавливают по соотношению:

где h0 - толщина заготовки перед проходом, мм;
D - диаметр рабочих валков, мм;
f - коэффициент внешнего трения;
а 0=-0,9038+0,0272·µ3;
a 1=0,2490+0,1848·µ3;
µ - коэффициент Пуассона медного сплава заготовки при температуре деформации.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к обработке металлов давлением, например, к производству тонких лент из сплавов систем Al-Mg, Al-Mg-Mn и может быть использовано для производства упаковочной тары в пищевой промышленности.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к термомеханической обработке двухфазных титановых сплавов в процессе получения толстых листов и плит.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам изготовления тонких листов из жаропрочного псевдо-альфа-титанового сплава. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к способам изготовления тонких листов методом холодной прокатки из высокопрочных псевдо- -титановых сплавов, которые могут быть использованы в аэрокосмической, химической отраслях промышленности, машиностроении, медицине и других областях народного хозяйства.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам обработки полуфабрикатов из титанового сплава ВТ6, и может быть использовано в машиностроении, авиадвигателестроении и медицине.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к способам изготовления фольги холодной прокаткой из сплавов на основе алюминидов титана (интерметаллидных титановых сплавов), основанных на орторомбической фазе Ti2AlNb.
Изобретение относится к деформационно-термической обработке с изменением физико-механических свойств металла и может быть использовано в машиностроении, авиадвигателестроении и медицине при изготовлении полуфабрикатов из титана.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству высокопрочных труб из двухфазных сплавов на основе титана, преимущественно из псевдо- и ( + )-сплавов.

Изобретение относится к металлургии, конкретно к прокатному производству, и может быть использовано при получении высокопрочного листового проката из алюминиевых сплавов.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам изготовления тонких листов из псевдо-альфа титановых сплавов. Способ изготовления тонких листов из псевдо-альфа титановых сплавов включает деформацию слитка в сляб, механическую обработку сляба, многопроходную прокатку сляба на подкат, резку подката на листовые заготовки, их сборку в пакет и его прокатку и адъюстажные операции. Многопроходную прокатку сляба осуществляют в несколько этапов. После разрезки подката на листовые заготовки проводят их адъюстажные операции. Сборку листовых заготовок в пакет осуществляют с укладкой таким образом, чтобы направление листов предыдущей прокатки было перпендикулярно направлению листов последующей прокатки. Прокатку пакета ведут на готовый размер, а затем из него извлекают полученные листы и проводят адъюстажные операции. При осуществлении способа обеспечивается получение микроструктуры листов, обеспечивающей высокий и равномерный уровень прочностных и пластических свойств. 1 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области прокатки и предназначено для регулирования плоскостности во время прокатки алюминиевой полосы или фольги. Технический результат - повышение качества полосы или фольги. Устройство согласно изобретению содержит пару рабочих валков, выполненных с возможностью приема полосы или фольги в зону контакта валков между ними. Оно также содержит множество устройств подачи флюида, выполненных с возможностью направления флюида на одну или более из множества зон на поверхности по меньшей мере одного из валков и средство для нагрева одной или более из множества зон на поверхности валка посредством одного или более нагревательных устройств. Согласно способу регулирования во время прокатки формы полосы или фольги направляют криогенный флюид на одну или более из множества зон на поверхности одного или более валков через одно или более устройств подачи криогенного флюида. При этом зоны равномерно распределены по ширине валка. Нагревают одну или более из множества зон на поверхности валка посредством одного или более нагревательных устройств для регулирования радиального размера валка по его ширине. 2 н. и 27 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к трубному производству, а именно к холодной прокатке труб из α- и псевдо-α-сплавов на основе титана. Способ изготовления холоднодеформированных труб из α- и псевдо-α-сплавов на основе титана включает выплавку слитка, ковку слитка в β- и α+β-области с окончанием ковки в α+β-области в промежуточную заготовку с уковом от 2 до 3, прошивку осуществляют при температуре на 30-50°C выше Тпп, многоконусными валками и оправкой с заданной геометрией с подачей воды в зону деформации, раскатку заготовки производят при температуре на 10-90°C ниже Тпп, правку трубной заготовки - при температуре 350-400°C, холодную прокатку производят с коэффициентом вытяжки 1,5-4,5 за несколько этапов, чередуя с проведением промежуточных отжигов при температуре, равной 600-750°C, и последующую термообработку на готовом размере при температуре 580÷650°C. Обеспечиваются высокие механические свойства получаемых труб, а также высокое качество поверхности труб. 4 ил., 3 табл.

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при изготовлении броневых листов из (α+β)-титанового сплава. Способ изготовления броневых листов из (α+β)-титанового сплава включает подготовку шихты, выплавку слитка состава, мас.%: 3,0-6,0 Al; 2,8-4,5 V; 1,0-2,2 Fe; 0,3-0,7 Mo; 0,2-0,6 Cr; 0,12-0,3 О; 0,010-0,045 С; <0,05 N; <0,05 Н;<0,15 Si; <0,8 Ni; остальное - титан. Далее слиток деформируют в сляб, механически его обрабатывают и проводят прокатку сляба на подкат, резку подката на заготовки и стадийно прокатывают заготовки на листы, а затем осуществляют термическую обработку. Листы характеризуются высокими прочностными и баллистическими свойствами. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 3 табл.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу изготовления тонких листов из двухфазного титанового сплава с микрокристаллической структурой, которая, в частности, пригодна для сверхпластической деформации при нагреве. Способ включает подготовку шихты, выплавку слитка, деформацию слитка в сляб в три стадии, механическую обработку сляба, прокатку сляба на подкат, резку подката на заготовки, прокатку заготовок на листы, термическую обработку и формовку. Выплавляют слиток титанового сплава, содержащий, мас.%: 3,5-6,5 Al, 4,0-5,5 V, 0,05-1,0 Mo, 0,5-1,5 Fe, 0,10-0,2 O, 0,01-0,03 C, 0,005-0,07 Cr, 0,01-0,5 Zr, 0,001-0,02 N, остальное - титан, с величинами прочностных алюминиевого [ A l ] э к в п р = 6 , 0 − 1 1 , 5 5 и молибденового [ M o ] э к в п р = 3 , 5 − 5 , 6 эквивалентов. Получают высокопрочный листовой прокат толщиной <3 мм с высокими пластическими свойствами при комнатной температуре и пригодный для СПД при нагреве. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил., 3 табл.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к способам изготовления тонких листов из высокопрочного псевдо-альфа-титанового сплава Ti - 6,5Al-2,5Sn-4Zr-1Nb-0,7Mo-0,15Si. Способ получения тонких листов из титанового сплава Ti - 6,5Al-2,5Sn-4Zr-1Nb-0,7Mo-0,15Si включает предварительную обработку слитка ковкой или штамповкой слитка в β-области с получением сляба, горячую прокатку сляба в рулонный подкат ведут в два этапа. На первом - при температуре Тпп+(100-150)°C с суммарной деформацией 60-80%, на втором - при температуре Тпп±30°C с суммарной деформацией 50-90% с деформацией в проходе, равной 10-15%, до толщины рулонного подката, равного 2-4 мм, с последующим отжигом и травлением. Далее проводят холодную прокатку за два или более этапов со степенью деформации 10-20% с промежуточными и окончательным отжигами и адьюстажными обработками. После горячей прокатки и каждого этапа холодной прокатки производят отжиг при температуре 900±10°C в течение 10-20 минут. Повышается технологичность изготовления и качество тонких листов из труднодефомируемого титанового сплава на стандартном оборудовании при снижении трудоемкости и стоимости процесса. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к изготовлению плоского проката из высоколегированного титанового сплава. Способ изготовления плит из высоколегированного титанового сплава Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr включает деформацию слитка в сляб путем ковки при температурах в β- и (α+β)-областях, при окончательном деформировании в (α+β)-области, последовательные прокатки сляба в β- и (α+β)-областях. Первую горячую прокатку проводят со степенью деформации 50÷90% после нагрева сляба до температуры на 80÷120°C выше Тпп и с охлаждением полученного раската до комнатной температуры, а вторую горячую прокатку выполняют со степенью деформации 40÷80% после нагрева до температуры на 30÷50°C ниже Тпп. Затем плиты отжигают при температуре равной 510÷590°C и длительности 6-10 часов. Проводят ультразвуковой контроль и осуществляют финишную термообработку при температуре 700-750°C и времени выдержки 0,5-1,5 часа и охлаждение на воздухе. На этапе ультразвукового контроля минимизируется уровень акустических структурных шумов, что обеспечивает получение однородной структуры в плите, а также стабильность и равномерность механических свойств. 2 ил., 2 табл., 1 пр.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к деформируемым сплавам на основе алюминия системы Al-Fe-Si в виде тонколистового проката, фольги, листов, плит, прессованных профилей, проволоки и др. Из деформированных полуфабрикатов могут быть получены изделия, предназначенные для использования в качестве упаковочного материала пищевых продуктов, изделия, используемые в строительстве в качестве отделочно-декоративного материала, химической промышленности для хранения и транспортировки различных химических веществ и т.д. Способ получения деформированных полуфабрикатов из алюминиевого сплава включает приготовление расплава, содержащего алюминий, железо и кремний, получение слитка путем кристаллизации расплава, получение деформированных полуфабрикатов путем деформации слитка и отжиг деформированных полуфабрикатов, при этом расплав готовят на основе алюминия, полученного по технологии инертного анода, при следующем соотношении компонентов в расплаве, мас. %: железо - 0,5-1,6, кремний - 0,25-0,4, алюминий - остальное, при отношении железа к кремнию, составляющем 2-4, кристаллизацию расплава проводят со скоростью охлаждения не менее 20 К/с, деформацию слитка проводят по меньшей мере в 2 этапа с промежуточным отжигом между этапами при 300-450°C, на первом этапе со степенью деформации не менее 90%, на последующем этапе со степенью деформации не менее 60%, отжиг готового деформированного полуфабриката проводят при 300-400°C, при этом получают деформированные полуфабрикаты со структурой, содержащей алюминиевую матрицу с содержанием кремния до 0,1 мас. % и равномерно распределенными частицами фазы Al8Fe2Si со средним поперечным размером не более 1 мкм и массовой долей от 0,5 до 2%. Техническим результатом изобретения является создание нового деформированного сплава, выполненного в виде тонколистового проката, плиты, фольги и проволоки с высоким комплексом механических и электрических свойств, в частности с временным сопротивлением после отжига, превышающим 130 МПа, электропроводностью более 60% IACS, относительным удлинением, превышающим 20%. 4 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл., 3 пр.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению холоднодеформированных бесшовных труб из титанового сплава Ti-3Al-2,5V. Способ включает производство слитков, ковку слитка в цилиндрическую заготовку за несколько переходов с чередованием деформации в β- и (α+β)-областях. Заготовку механически обрабатывают, прессуют пруток, высверливают, прессуют трубную заготовку, производят правку и механическую обработку поверхности. Трубную заготовку подвергают окислительному отжигу, далее подвергают холодной прокатке путем по меньшей мере двух проходов со степенью деформации 45-60% при осуществлении промежуточных и конечной термообработки. Проводят адъюстажную обработку и ультразвуковой контроль. Трубную заготовку подвергают холодной прокатке путем по меньшей мере трех проходов со степенью деформации 45-75% для получения трубы. Осуществляют конечную термообработку. Полученные трубы подвергают адъюстажной обработке и ультразвуковому контролю. Изготовленные трубы малого диаметра характеризуются высокими механическими свойствами. 1 ил., 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к горячекатаным оцинкованным листам. Высокопрочный горячеоцинкованный стальной лист, содержит лист из стали, содержащей, в маc.%: С от 0,075 до 0,400, Si от 0,01 до 2,00, Mn от 0,80 до 3,50, Р от 0,0001 до 0,100, S от 0,0001 до 0,0100, Al от 0,001 до 2,00, О от 0,0001 до 0,0100, N от 0,0001 до 0,0100, железо и неизбежные примеси - остальное, и горячеоцинкованный слой, сформированный на поверхности стального листа. При этом в диапазоне от 1/8 до 3/8 толщины стального листа, центром которого является 1/4 толщины стального листа от поверхности стального листа, структура стального листа содержит от 40 об.% до 90 об.% ферритовой фазы, фазу остаточного аустенита, составляющую 5 об.% или менее, а отношение нерекристаллизованного феррита ко всей ферритовой фазе составляет 50 об.% или менее. Отношение диаметров кристаллических зерен в ферритовой фазе в упомянутом стальном листе составляет от 0,75 до 1,33. Упомянутое отношение диаметров кристаллических зерен определено как отношение среднего диаметра зерен упомянутой фазы в направлении прокатки к среднему диаметру зерен упомянутой фазы в направлении ширины листа, а отношение длин твердых структур, диспергированных в виде островков в ферритовой фазе, составляет от 0,75 до 1,33. Упомянутое отношение длин твердых структур определено как средняя длина упомянутых структур в направлении прокатки к средней длине упомянутых структур в направлении ширины листа, и дополнительно среднее соотношение сторон включений, содержащихся в стальном листе, составляет от 1,0 до 5,0. Поверхностный слой стального листа выполнен в виде обезуглероженного слоя, имеющего толщину от 0,01 до 10,0 мкм, при этом средний диаметр зерен оксидов в обезуглероженном слое составляет от 30 до 500 нм, а средняя плотность оксидов в обезуглероженном слое находится в диапазоне от 1,0×1012 оксидов/м2 до 1,0×1016 оксидов/м2. Технический результат заключается в повышении сопротивления замедленному разрушению листа. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 21 табл.
Наверх