Технологический инструмент стана винтовой прокатки

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 02.06.80 (21) 2934382/22-02 с присоединением заявки _#_0— (23) Приоритет— (51) М. Кл.з

В 21 В 19/02

Государственный комнтет

СССР

Опубликовано 28.02.82. Бюллетень Хо 8

Дата опубликования описания 05.03.82 (53) УДК 621.774. .353.002.54 (088.8) по делаи изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

И. Н. Потапов, С. П. Ефименко, E. А. Харитонов, В. Я. Зимин и В. К. Михайлов

Московский ордена Трудового Красного Зна. ем ьщ цц (н . стали и сплавов Щ,)11Е ",.-": i (71) Заявитель (54) ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТРУМЕНТ СТАНА

ВИНТОВОЙ ПРОКАТКИ

Изобретение относится к обработке металлов давлением, касается технологического инструмента двухвалковых станов винтовой прокатки и может найти применение в производстве прутка сплошного круглого сечения.

Известен технологический инструмент стана винтовой прокатки, содержащий два бочкообразных валка с гребнем, развернутых на угол подачи, и две диаметрально расположенные между ними неподвижные профилированные линейки с гребнями, смещенными по ходу прокатки относительно гребней на валках на величину от одной четверти до половины шага подачи за оборот, а расстояние между гребнями линеек превышает расстояние между гребнями валков (1).

Основным недостатком такого инструмента при деформировании непрерывнолитых заготовок, обладающих пониженной технологической пластичностью, определяющейся крупнокристаллическим строением и пористостью центра, является возникновение в осевой зоне прокатываемой заготовки значительных поперечных растягивающих напряжений и сдвиговых деформаций, которые приводят к вскрытию полости в осевой зоне заготовки.

Известен также технологический инструмент стана винтовой прокатки, включаюший валки и линейки с профилированной рабочей поверхностью, имеющие конические входной и выходной участки, разделенные пережимом, и образующие калибр, ось оторого смещена относительно оси стана по всей длине очага деформации, причем до пережима углы наклона гребней линеек к основаниям равны (2).

При прокатке со смещением оси приложение внешних сил от технологического инструмента примерно такое же. как при прокатке в трехвалковом стане. а схема напряженно-деформированного состояния в этом случае приближается к трехвалковой схеме.

Такая схема напряженно-деформированного состояния не приводит к разрушеник> центральной зоны при деформации метал20 ла, так как в осевой зоне заготовки преобладают сжимаюшие напряжения. Для проработки же центральной зоны необходимо наличие не только сжимающих напряжений, но и значительных сдвиговых деформаций.

908435

Наибольшая величина сдвиговых деформаций, способствующих интенсивной проработке и уплотнению структуры, при прокатке на рассматриваемом технологическом инструменте наблюдается в некоторой прилегающей к периферии кольцевой зоне, а в осевой зоне сдвиговые деформации имеют незначительную величину.

Такое неравномерное распределение сдвиговых деформаций по поперечному сечению прокатываемого металла приводит к тому, что структура в осевой части заготовки раздроблена и уплотнена в меньшей степени, чем на периферии. Поэтому при прокатке не обеспечивается получение качест,венного прутка из заготовок, осевая зона которых наиболее поражена различными дефектами, возникающими при непрерыв о

1S нои разливке.

Наиболее близким к предлагаемому явл яется технологический инструмент стана винтовой прокатки, включающий два двуконусных рабочих валка с пережимом, устаzo новленных на угол подачи, и верхнюю и нижнюю направляющие линейки с желобчатой рабочей поверхностью, имеющие пережим, расположенный в плоскости пережима валков, и.образующие с валками-в этой плоскости калибр, ось которого совмещена ы с осью стана (3) .

В процессе прокатки в осевой зоне заготовки, полученной способом непрерывного литья, как известно, возникает схема напряженно-деформированного состояния, характеризующаяся поперечными растягивающими напряжениями и деформациями сдвига, приводящими к разрушению металла. Особенно велика вероятность разрушения центра заготовки на участке входа, от начала контакта металла с валками до начала его контакта с линейками, т. е. там, где наблюдается повышенная овализация металла. На этом участке «повышенной овализации» поперечные растягивающие напряжения и сдвиговые деформации имеют наибольшую величину, а непрерывнолитая 40 заготовка обладает пониженной технологической пластичностью, так как развитая осевая пористость служит концентратором напряжений.

Цель изобретения — улучшение проработки структуры прокатываемого металла путем обеспечения изменения по длине очага деформации схемы напряженно-деформированного состояния.

Поставленная цель достигается тем, что в технологическом инструменте стана винтовой прокатки, включающем два двуконусных рабочих валка с пережимом, установленные на угол подачи, и верхнюю и нижнюю направляющие линейки с несимметричной желобчатой рабочей поверхностью, имеющие пережим, расположенный в плоскости пережима валков, и образующие с валками в этой плоскости калибр, ось которого совмещена с осью стана, угол наклона к основанию линейки ее гребня до плоскости пережима у одной из линеек больше на 3 — 15, чем у другой, а за плоскостью пережима углы наклона гребней линеек выполнены большими на 2 — 10 углов наклона к оси образующих конусов валков, размещенных за плоскостью пережима, при этом оси калибров до плоскости пережима расположены ниже оси стана.

Такое выполнение технологического инструмента позволяет по длине очага деформации осуществить чередование трех- и двухвалковой схем напряженно-деформированного состояния, что способствует улучшению проработки литой структуры прокатываемометалла.

На фиг. 1 дана схема технологического инструмента (продольный разрез) на фиг. 2— разрез А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез

Ь вЂ” Ь на фиг. 1; на фиг. 4 — разрез  — В на фиг. 1; на фиг. 5 — 7 — гребни направляющих линеек, варианты.

Технологический инструмент стана состоит из рабочих валков, развернутых на угол подачи и имеющих входной конус 1, выходной конус 2 и расположенный между ними пережим 3, и направляющих линеек: верхней с гребнем 4 и основанием 5 и нижней с гребнем 6 и основанием 7.

На участке входа (до пережима) углы наклона гребней линеек к их основаниям составляют,, и 4., а на участке выхода за пережимом d. и с .

Угол конусности валка на участке выхода равен С1 .

Процесс винтовой прокатки осуществляется следующим образом.

Нагретую непрерывнолитую заготовку круглого поперечного сечения задают в образованный рабочими валками и линейками калибр, ось которого смещена относительно оси стана в начале очага деформации на величину а.

В начале очага деформации на участке входа сжимающие напряжения и сдвиговые деформации получают наибольшее развитие в прилегающей к периферии кольцевой области, что способствует интенсивной проработке и уплотнению структуры металла в этой области благодар,. схеме напряженно-деформированного состояния, близкой к схеме, реализуемой в трехвалковом стане.

Однако в осевой зоне заготовки преобладают, в основном, сжимающие напряжения, а сдвиговые деформации, которые осуществляют проработку структуры металла, получают развитие в значительно меньшей степени, чем в кольцево" области.

При этом в осевой зоне заготовки устраняется в основном пористость. Таким образом, в этой части (сечение А — А) деформ ируемый металл характеризуется проработанной периферийной зоной, распространяющейся на определенную глубину, и осе908435 вой зоной, структура которой уплотнена, но раздроблена в значительно меньшей степени.

В результате измельчения зерен и уплотнения, т. е. предварительной проработки структуры металла в начале очага деформации повышается его технологическая пластичность. При движении заготовки в осевом направлении из-за различия углов наклона гребней 4 и 6 линеек к их основаниям

5 и 7 ось калибра приближается к оси стана, а величина смещения уменьшается и ста- я новится равной а1 (сечение Б — Б). Одновременно с уменьшением смещения меняется и схема напряженно-деформированного состояния по поперечному сечению заготовки от близкой к трехвалковой к двухвалковой.

Интенсивные сдвиговые деформации

15 проникают на большую глубину, что приводит к увеличению кольцевой зоны с проработанной и уплотненной структурой.

Кроме того, эта зона служит как бы продолжением рабочего инструмента и способ- 2о ствует возрастанию сдвиговых деформаций и сжимающих напряжений в осевой зоне заготовки. При этом происходит дальнейшая проработка и уплотнение структуры центральной зоны, т. е. дальнейший рост технологической пластичности металла.

В конце участка входа (сечение B — В), т. е. у плоскости пережима валков, разные углы наклона гребней линеек к их основаниям позволяют добиться того, что ось калибра совпадает или близка к оси стана, ° зо т; е. в сечении  — B величина смещения минимальна, а схема напряженно-деформированного состояния аналогична двухвалковой. При этом в осевой зоне заготовки сдви. говые деформации достигают значительных величин, позволяющих полностью прорабо- 3s тать и уплотнить сердцевину деформируемого металла.

В то же время поперечные растягивающие напряжения, увеличивающиеся по мере приближения схемы напряженно-деформированного состояния к двухвалковой, вследствие предварительной проработки структуры и приобретенной дополнительно технологической пластичности металла, не приводят к нарушению сплошности осевой зоны заготовки.

Калибровкой рабочего инструмента (валков) и направляющего инструмента (линеек) достигается изменение величины смещения оси прокатки относительно оси стана.

Изменение величины смещения по очагу деформации дает возможность варьировать в определенной степени напряженнодеформированным состоянием прокатываемого металла.

Так, например, прокатку непрерывнолитых заготовок необходимо вести при макSS симально возможном смещении оси прокатки в начале очага деформации, т. е. при схеме напряженно-деформированного состояния, близкой к трехвалковой.

Такое смещение достигается тем, что на участке входа угол наклона гребня одной линейки к ее основанию должен быть выполнен на 9 — 15 больше, чем у другой, а на участке выхода углы наклона гребня линеек. — больше угла конусности валков на 5 — 10 .

Прокатку заготовок, уже получивших запас технологической пластичности (т. е. подвергшихся обработке давлением), можно вести при меньшей величине смещения оси прокатки относительно оси стана на участке входа, т. е. при схеме напряженно-деформированного состояния, близкой к двухвалковой.

Такая величина смещения достигается тем, что на участке входа угол наклона гребня одной линейки к ее основанию должен быть выполнен на 3 — 9 больше, чем у другой, а на участке выхода углы наклона гребня линеек — больше угла конусности валков на 2 — 5 .

Кроме того, прокатку непрерывнолить(х заготовок, имеющих небольшое сопротивление деформации, желательно вести на таком технологическом и истру менте, у которого на входе угол наклона гребня одной линейки к ее основанию больше на 9 — 15, чем у другой, а на участке выхода углы наклона гребня линеек больше конусности валков на

2 — 5 . Такое выполнение технологического инструмента обеспечивает изгиб оси прокатки в пережиме. Изгиб оси прокатки приводит к макросдвигу слоев деформируемого металла и способствует дальнейшей проработке и уплотнению структуры. В то же время малая величина сопротивления деформации металла не приводит к быстрому износу. линеек.

Таким образом, для реализации процесса прокатки на предлагаемом технологическом инструменте необходимо, чтобы на входе угол наклона гребня одной линейки к ее основанию был выполнен на 3 — 15 оольше, чем у другой, а на выходе углы наклона гребня линеек — больше угла конусности валков на 2 — 10 . Нижний предел углов наклона гребня линеек к их основанию на входе определяется возможностью разрушения деформируемого металла в очаге деформации. Верхний предел ограничивается нарушением условий захвата на входе или окончании прокатки на выходе.

Пример. На двухвалковом стане винтовой прокатки осуществляют прокатку заготовки диаметром 60 мм в пруток диаметром 40 мм из непрерывнолитой стали 45. Длина бочки валка 270 мм, диаметр валков в пережиме 400 мм. Валки имеют на участке выхода угол конусности = 0 и установлены на угол подачи 20 . На входе углы наклона гребня линеек соответственно равны с2 = 21 и cL> = 12, а на выходе

X> — — 3 и 4 — — 7 . Величина смещения оси калибра а в начале очага деформаций сос!

101 к4 3 5

Форщла изобретения

qn

О (в тfl f!. !яет 40 мм, 3 В II(Ñðñ ж их)е калибрсl ра Впа 0 мм.

Прокатные прутки характеризуются равномерно проработанной и мелкозернистой

»акро- и микроструктурой без наличия пористости. Разность микрозерна составляет

0,5---2,0 балла.

В то же время пруток, прокатанный из непрерывнолитой стали 45 со смещением оси прокатки 40 мм по всей длине очага деформации с диаметра 60 мм на диаметр 40 м.,! на тсх же валках, развернутых на угол Iio- «г: дачи 20, и линейках, имеющих на входе углы наклона гребня к основанию, раьч!ыс

4 "30, характеризуется неравномерно проработанной структурой. Разность микрозсрна составляет 1,5 — 2,5 балла.

ПО сравнению с базовым обьектом эко-!

I()x!H некий эффект составляет 220 Tile. р1О. в год.

Таким образом, прокатка на пре,!С13г1I(— 1ОМ TCXHOËOÃÈ×CCKOÛ ИНСТР МСПТЕ ПОЗВОляет осу!цествить проработку и уfl IOTIIOIHIO ).,= сгруктуры литого металла. (ехп!) !()ãH÷cñêèé инструмент С131 f;l Вип т()ВОЙ 11()oKflTKH, Вк 1кэ !аю1ци Й I H3,III), I

vI<), пода !и. и верхнюю и гп!жию!О направлгпощис- линейки с желобчатой рабочей поВерхность!о, имеющие пережим, расположенный В плоскости пережима валков, и образующие с валками в этой плоскости калибр, ось ко" îðîãî совмещена с осью стана, г)глина)ощийя тем, что, с целью улучпения проработки литой ст ууктуры прокатывdf,ìoi о металла путем обеспечения изменения по длине очага деформации схемы !.:апряженно-деформированного состояния. уп)с! наклона к основанию линейки ее гребня до плоскости пережима у одной из линеек больше на 3 — 15, чем у другой. а за плоскостью пережима углы наклона гребней линеек выполнены большими на 2--10" углов;!аклона к оси Образующих конусов

Валко), размещенных за и iocKocTblo пере)КИМ3, и(H Э1ОМ OCH КсlЛИО )ОВ ДО ПЛОСКОСТИ персжH. 13 распо ioAccHbl HH)Kc . Оси стан3.

Источники информации

Ii1)иi1г!тые flo Вним3flllе II()è экспертизе !. Авторское свидетельство СССР ., = 5)01784, кл, В 21 В 19, О!), 1974. (екч)арев А. П. и I(). И!пеисификация по!1;:речнови1гговой г!рокатки. М..

Мог;!.:!г!ургия>:, (970 с. 64.

3. Ф!),!ичсв И. А. Косая f1()()Kcll êа. Харью . =I, K 11 pi издат., 1!)63, с. 2 .)) — 24 ).

908435 щ@юкпт — а с

° е °

° Э

А

Cmu u

Составитель Л. Матурина

Редактор Н. Безродная Техред А. Бойхас Корректор B. Синицкая

Заказ 690/9 Тираж 842 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4