Способ изготовления шпунтового профиля повышенной жесткости



Способ изготовления шпунтового профиля повышенной жесткости
Способ изготовления шпунтового профиля повышенной жесткости

 


Владельцы патента RU 2571029:

Общество с ограниченной ответственностью "Инновационные металлургические технологии" (ООО "ИНМЕТ") (RU)

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.

 

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам производства крупногабаритных шпунтовых профилей типа Ларсен при утилизации демонтированной магистральной трубы БД и ее повторного применения в стальном прокате без сталеплавильного передела в условиях компактного мобильного металлургического комплекса, расположенного на ремонтируемой нитке магистрального трубопровода.

Известен способ производства шпунтовой сваи (RU 2064350, В21В 1/08, опубл. 27.07.1996), в котором прокатку шпунтового профиля производят на универсально-балочном стане из непрерывно литой или катанной слябовой заготовки, при этом первый этап включает подготовительную и черновую прокатку, которую осуществляют на обжимной клети в реверсивном режиме за 7 или 9 проходов, а второй этап включает предчистовую и чистовую прокатку, которую осуществляют в непрерывном режиме, за 4 предчистовых прохода, используя калибры корытного типа при черновой, предчистовой и чистовой прокатке, с уклоном стенок, близким к уклону полок готового профиля. Начиная с первого предчистового калибра, прокатку ведут с распрямленной стенкой профиля.

Недостатком известного способа являются избыточные размеры исходной непрерывнолитой заготовки 255×520 мм, приводящие к необходимости применения мощной прокатной обжимной клети 1300 с приводом 2500÷3000 кВт. Общее количество прокатных проходов в известной технологии составляет 12÷14, что приводит к необходимости высокой скорости прокатки для предотвращения остывания подката, особенно его хвостовой части, причем неравномерность температуры по длине подката приводит к снижению точности профиля, его искривлению в процессе прокатки, необходимости правки профиля в холодном состоянии. Применение мощного прокатного стана, высокие капитальные затраты на строительство и запуск увеличивают сроки окупаемости, а избыточная суммарная прокатная деформация приводит к повышенным производственным затратам.

Известен также способ прокатки Z-образных шпунтовых свай из Н-образного полуфабриката (RU 2145263, В21В 1/08, опубл. 10.02.2000). Способ заключается в том, что полуфабрикат обрабатывают с использованием прокатных средств, определяющих плоскость прокатки с обеспечением положения перемычки Н-образного сечения полуфабриката в основном параллельной данной плоскости прокатки, причем получают сваю с Z-образным сечением, имеющую плоскую перемычку, образующую угол α0 с плоскостью прокатки, два боковых крыла, образующих угол β0 с плоскостью прокатки, и прихваты, выполненные на конце каждого крыла.

Недостатком известного способа является избыточное количество прокатных проходов 9÷10 и высокая мощность прокатного стана, наличие сложной калибровки прокатных валков, низкая точность конечного профиля.

Изобретение направлено на устранение указанных недостатков.

Технический результат изобретения - повышение точности размеров и жесткости шпунтового профиля, при снижении его удельного веса и общих затрат на его производство.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе, включающем нагрев заготовки, прокатку шпунтового профиля, его ускоренное охлаждение, правку и порезку на требуемую длину, предлагается использовать заготовку, полученную посредством продольного роспуска демонтированной магистральной трубы большого диаметра на 2÷4 части с поперечной выпуклостью, производить нагрев заготовки в проходной нагревательной печи до температуры 570÷650°C и многопроходную прокатку в шпунтовой профиль, причем в первом проходе прокатывать предварительный профиль, симметричный относительно вертикальной оси, с тремя горизонтальными полками и двумя наклонными полками, во втором проходе свободные фая горизонтальных полок отгибать с получением двух вертикальных продольных бортов, в третьем проходе вертикальные борта осаживать с заострением, в четвертом проходе загибать борта в шпунтовой замок в направлении наклонных полок, при этом непосредственно перед каждым прокатным проходом производить локальный подогрев до температуры 950÷1050°C, со скоростью 450÷600°C/сек, продольных зон заготовки, с шириной зоны локального нагрева ЗЛН=(1,5÷3,5)∗h, где h - толщина заготовки, подвергающихся интенсивной деформации 15÷45% в последующем прокатном проходе, с формированием в углах прокатываемого шпунтового профиля радиусов R=(0,05÷0,15)∗h, где h - толщина заготовки, а после каждого прокатного прохода производить фиксацию геометрических размеров и взаимного расположения горизонтальных и вертикальных полок прокатываемого шпунтового профиля посредством ускоренного локального охлаждения до температуры 350÷460°C упомянутых зон со скоростью 180÷250°C/сек. Кроме того, во втором прокатном проходе, на средней горизонтальной полке, прокатными валками, на одном из которых нанесены периодические выпуклости, а на втором - периодические вогнутости, прокатывать периодическую выпукло-вогнутую поверхность с повышенной жесткостью на изгиб.

На Фиг. 1 представлена схема прокатки с ЗЛН шпунтового профиля по прокатным проходам, на Фиг. 2 показан вид сверху на прокатную клеть при первом прокатном проходе.

Способ осуществляют следующим образом.

Очищенная от старой изоляции, демонтированная магистральная труба с ремонтируемой нитки магистрального трубопровода транспортируется на производственную площадку компактного мобильного металлургического комплекса, разворачиваемого в непосредственной близости от ремонтируемого участка трубопровода. На участке приемки трубы она подвергается входному осмотру на наличие поверхностных дефектов. При наличии поверхностных дефектов производится ремонт и восстановление поврежденных участков трубы. Подготовленная к переработке труба длиной 10,5÷11,0 метров подается на установку термической резки и продольно распускается на 2÷4 заготовки 1 в виде полос с поперечной выпуклостью (Фиг. 1). Заготовки 1 последовательно укладываются на печной рольганг выпуклостью вверх и по рольгангу подаются в проходную нагревательную печь. В нагревательной печи заготовки 1 нагреваются до температуры 570÷650°C. Нагретая заготовка 1 без изменения пространственного положения по рольгангу задается в прокатный стан и прокатывается в шпунтовой профиль за 4 прокатных прохода со скоростью прокатки 0,15÷1,5 м/сек и общей вытяжкой 8÷12%. На Фиг. 1 показана схема прокатки заготовки 1 в шпунтовой профиль по прокатным проходам. В первом проходе прокатывают предварительный профиль, симметричный относительно вертикальной оси с тремя горизонтальными полками 2 и двумя наклонными полками 3, во втором проходе свободные фая горизонтальных полок 2 отгибают с получением двух вертикальных продольных бортов 4, в третьем проходе вертикальные борта 4 осаживают с заострением 5, в четвертом проходе загибают борта 4 в шпунтовой замок 6 в направлении наклонных полок 7. При этом непосредственно перед каждым прокатным проходом производят локальный подогрев до температуры 950÷1050°C, например, газовыми горелками 10, со скоростью 450÷600°C/сек, продольных зон заготовки 1, с шириной зоны локального нагрева ЗЛН=(1,5÷3,5)∗h, где h - толщина заготовки 1, подвергающихся интенсивной деформации 15÷45% в последующем прокатном проходе, с формированием в углах прокатываемого шпунтового профиля радиусов R=(0,05÷0,15)∗h, где h - толщина заготовки 1, а после каждого прокатного прохода производят фиксацию геометрических размеров и взаимного расположения горизонтальных и наклонных полок прокатываемого шпунтового профиля посредством ускоренного локального охлаждения до температуры 350÷460°C упомянутых зон водо-воздушными форсунками 9 со скоростью 180÷250°C/сек (Фиг. 2). Кроме того, во втором прокатном проходе, на средней горизонтальной полке 8 прокатными валками 11, на одном из которых нанесены периодические выпуклости, а на втором - периодические вогнутости, прокатывают периодическую выпукло-вогнутую поверхность, с повышенной жесткостью на изгиб.

Оптимальные режимы термомеханической обработки обеспечивают получение шпунтового профиля со следующими механическими характеристиками: σв=540÷600 Н/мм2, σт=325÷415 Н/мм2, δ5=16÷20%, что соответствует ГОСТ 19281-89 «Прокат из стали повышенной прочности». Невысокие скорость прокатки и общая вытяжка обеспечивают низкие металлоемкость и энергоемкость прокатного стана, мощность главного привода прокатного стана составляет 500÷750 кВт, что в 7÷8 раз ниже мощности привода прокатного стана по известному способу (RU 2064350, В21В 1/08, опубл. 27.07.1996). Предварительный нагрев до 570÷650°C и локальный подогрев до 950÷1050°C снижают общий расход газа на нагрев заготовки в 1,8÷2,0 раза. Кроме того, локальный нагрев концентрирует пластическую деформацию при прокатке и позволяет получать в углах шпунтового профиля радиусы R=(0,05÷0,15)∗h, где h - толщина заготовки, что повышает изгибную жесткость шпунтового профиля. Ускоренное охлаждение на выходе из прокатной клети по ЗЛН обеспечивает высокую точность шпунтового профиля по всей длине. Толщина стенок по отношению к высоте и ширине шпунтового профиля гарантируют снижение его удельного веса по отношению к шпунтовому профилю, полученному по известному способу (RU 2145263, В21В 1/08, опубл. 10.02.2000).

Таким образом, в результате использования изобретения обеспечивается энергоэффективность производства шпунтового профиля с повышенной точностью размеров и изгибной жесткостью, при снижении его удельного веса и общих затрат на его производство.

Пример

По предлагаемому способу производили шпунтовой профиль типа Ларсен с высотой 250 мм, шириной 550 мм из демонтированной магистральной трубы ГОСТ Р 52079-2003, класса прочности К60, диаметром 1420 мм, с толщиной стенки 16 мм, длиной 11,0 метров. Производительность комплекса составляет 50 тысяч тонн шпунтового профиля в год. Демонтированная магистральная труба проходила предварительную подготовку: производили удаление старой изоляции, диагностику состояния тела трубы с применением УЗК, при выявлении дефектов в виде поверхностного коррозионного растрескивания производили разделку трещин с последующей их заваркой и зачисткой наплавочного шва. Подготовленная к переработке труба поступала на установку термической резки. На установке термической резки трубу продольно распускали на четыре полосовых заготовки с поперечной выпуклостью. Полученные заготовки последовательно укладывали на печной рольганг выпуклостью вверх и по рольгангу подавали в проходную нагревательную печь. В нагревательной печи заготовки нагревали до температуры 610°C. Нагретая заготовка без изменения пространственного положения по рольгангу задавали в прокатный стан и прокатывали в шпунтовой профиль за 4 прокатных прохода со скоростью прокатки 0,28 м/сек и общей вытяжкой 10%. В первом проходе прокатывали предварительный профиль, симметричный относительно вертикальной оси с тремя горизонтальными полками и двумя наклонными полками, во втором проходе свободные края горизонтальных полок отгибали с получением двух вертикальных продольных бортов, в третьем проходе вертикальные борта осаживали с заострением, а в четвертом проходе загибали борта в шпунтовой замок в направлении наклонных полок. При этом непосредственно перед каждым прокатным проходом производили локальный подогрев до температуры 980°C газовыми горелками, со скоростью 500°C/сек, продольных зон заготовки, с шириной зоны локального нагрева ЗЛН=(1,5÷3,5)∗h, где h - толщина заготовки, подвергающихся интенсивной деформации 15÷45% в последующем прокатном проходе, с формированием в углах прокатываемого шпунтового профиля радиусов R=1,5 мм, а после каждого прокатного прохода производили фиксацию геометрических размеров и взаимного расположения горизонтальных и наклонных полок прокатываемого шпунтового профиля посредством ускоренного локального охлаждения до температуры 400°C упомянутых зон водо-воздушными форсунками со скоростью 210°C/сек. Кроме того, во втором прокатном проходе, на средней горизонтальной полке прокатными валками, на одном из которых нанесены периодические выпуклости, на втором - периодические вогнутости, прокатывали периодическую выпукло-вогнутую поверхность, с повышенной жесткостью на изгиб. Охлажденный до температуры 380°C шпунтовой профиль складывали в пакет по 4 штуки и обрезали по концам в пакете на ленточной пиле на требуемую длину. В пакете прокат в течение 2,5 часов остывал на воздухе до температуры 20°C. Режимы термомеханической обработки обеспечивали получение шпунтового профиля со следующими механическими характеристиками: σв=580 Н/мм2, σт=410 Н/мм2, δ5=20%.

1. Способ изготовления шпунтового профиля, включающий нагрев заготовки, прокатку шпунтового профиля, его ускоренное охлаждение, правку и порезку на требуемую длину, отличающийся тем, 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, причем в первом проходе прокатывают предварительный профиль, симметричный относительно вертикальной оси, с тремя горизонтальными полками и двумя наклонными полками, во втором проходе свободные края горизонтальных полок отгибают с получением двух вертикальных продольных бортов, в третьем проходе вертикальные борта осаживают с заострением, в четвертом проходе загибают борта в шпунтовой замок в направлении наклонных полок, при этом непосредственно перед каждым прокатным проходом производят локальный подогрев до температуры 950÷1050°C со скоростью 450÷600°C/сек продольных зон заготовки шириной ЗЛН=(1,5÷3,5)∗h, где h - толщина заготовки, подвергающихся в последующем прокатном проходе интенсивной деформации 15÷45% с формированием в углах прокатываемого шпунтового профиля радиусов R=(0,05÷0,15)∗h, где h - толщина заготовки, 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 до температуры 350÷460°C со скоростью 180÷250°C/сек.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что во втором прокатном проходе прокатными валками, на одном из которых нанесены периодические выпуклости, а на втором - периодические вогнутости, на средней горизонтальной полке профиля формируют периодическую выпукло-вогнутую поверхность с повышенной жесткостью на изгиб.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам производства крупногабаритных шпунтовых профилей типа Ларсен. Способ включает нагрев заготовки, прокатку профиля и его охлаждение.

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.

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.

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.

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.

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).

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).

Изобретение предназначено для повышения выхода годных сортовых профилей и фасонных профилей, получаемых путем переработки прокаткой железнодорожных рельсов, выведенных из эксплуатации.

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.

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

Изобретение относится к области производства сортового и фасонного проката из выведенных из эксплуатации демонтированных железнодорожных рельсов. Способ включает порезку рельса на длину, взвешивание полученной рельсовой заготовки и сравнение с весом погонного метра, необходимым для получения заданного сечения сортового проката. Повышение качества и точности размеров производимых профилей обеспечивается за счет того, что при недостаточности веса погонного метра заготовки производят его увеличение односторонней или двухсторонней термической наплавкой по зоне шейки сечения рельсовой заготовки с равномерной толщиной наплавленного металла по всей длине рельсовой заготовки, при этом толщину шейки увеличивают на 1,5÷56 мм, прокатку нагретой до температуры 950÷1150°С рельсовой заготовки производят за 10÷17 прокатных проходов в черновой промежуточной и чистовой группах клетей. Параметры направки и прокатки регламентированы математическими зависимостями. Наплавку производят посредством самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области сортовой прокатки двутавровых профилей, преимущественно с параллельными гранями полок, на рельсобалочных прокатных станах, снабженных компактными непрерывно-реверсивными группами-тандем универсальных и двухвалковых клетей. Полученную в черновой клети разрезную двутавровую заготовку прокатывают в группе-тандем, состоящей из последовательно расположенных первой универсальной клети, вспомогательной клети дуо и второй универсальной клети. Уменьшение вероятности образования дефектов в зоне соединения элементов профиля обеспечивается за счет того, что прокатку производят в три стадии, при этом на первой стадии - в непрерывно-реверсивном режиме во вспомогательной и второй универсальной клетях, на второй стадии - в непрерывном режиме за один проход во второй универсальной, вспомогательной и первой универсальной клетях, и на третьей стадии - в непрерывно-реверсивном режиме в первой универсальной и вспомогательной клетях. Фланцы профиля прокатывают под углом к вертикальной плоскости не более 9° во второй универсальной клети и не более 4,5° в первой универсальной клети. 6 ил.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для производства железнодорожного рельсового проката. Литую заготовку получают электрошлаковым переплавом (ЭШП) демонтированного изношенного рельса того же типоразмера, например Р65, причем расчетную длину расходуемого электрода из демонтированного изношенного рельса предварительно определяют расчетным путем, при этом упомянутую литую заготовку отливают с профилем сечения, подобным профилю сечения прокатываемого рельса, с превышением последнего на величину равномерного припуска по периметру контура сечения профиля рельса. Прокатку нагретой до температуры 930÷960°C литой заготовки ведут в прокатном стане за четыре прокатных прохода в четырехвалковых универсальных калибрах с общей вытяжкой Ψ=1,80÷2,15, скоростью прокатки Vпр=0,3÷1,5 м/сек и температурой окончания прокатки 830÷860°C, с последующим водовоздушным охлаждением со скоростью 30÷50°C/сек головки рельса форсунками, установленными непосредственно на выходе из чистового калибра прокатного стана. Изобретение позволяет повысить качество рельсов при снижении общих затрат на их производство и при ограниченных объемах производственной партии. 3 ил.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу и устройству для калибровки металлических профилей, имеющих две полки, расположенные одна напротив другой, внутренние поверхности которых разнесены одна от другой на заданное расстояние. Металлический профиль пропускают через устройство, которое образует рабочие растворы между парой внутренних рабочих роликов и парой наружных опорных роликов. Упомянутые рабочие ролики, образующие пару внутренних рабочих роликов, расположены с возможностью качения один по другому для компенсации воздействующих на упомянутую пару рабочих роликов со стороны внутренних поверхностей полок формоизменяющих сил. Использование изобретения обеспечивает износостойкость, хорошую свариваемость и сопротивляемость хрупкому разрушению металлических профилей. 3 н. и 23 з.п. ф-лы, 6 ил.

Способ относится к области прокатки шпунтовой сваи с Z-образным профилем. Способ включает этапы, на которых прокатывают изогнутую заготовку пояса (16) в последовательных межвалковых зазорах, образованных по меньшей мере одной парой валков, которая включает в себя верхний профилированный валок (26) и нижний профилированный валок (28), при этом в первой канавке (42) верхнего валка (26) формируют первый угол (18) и, примыкающей первой части изогнутой заготовки пояса (16) и в первой канавке (46) нижнего валка (28) формируют второй угол (20), а в также примыкающей второй части изогнутой заготовки пояса (16). Уменьшение износа прокатных валков обеспечивается за счет того, что в последних межвалковых зазорах, формирующих изогнутую заготовку пояса (16), диаметр нижнего валка (28) уменьшается прерывистом образом в интервале между первой канавкой (42) в верхнем валке (26) и первой канавкой (46) в нижнем валке (28), а диаметр верхнего валка (26) увеличивается в указанном интервале комплементарным образом. 14 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх