Способ продольной периодической прокатки штучных заготовок

 

ОПИСАНИ

ИЗО БР ЕТ Е Н И

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<>940980! (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 24.03.80 (21) 2897762/25с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.07.82. Бюллетень (45) Дата опубликования описания 07-.

Ф (51) М.Кл.- В 21 H 8/ОО

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.771.67 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. С. Лиханский, В. А. Сорокин, А. В, В. И. Белик, С. А. Сорокин и Л. Г. 8

Днепропетровский ордена Трудового р

Знамени металлургический институт (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПРОДОЛЪНОЙ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ

ПРОКАТКИ ШТУЧНЫХ ЗАГОТОВОК

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к прокатному производству, и может быть использовано при продольной прокатке различных периодических профилей путем деформации штучных заготовок.

Известен способ прокатки периодических профилей, при котором осуществляют прокатку заготовки с нарастанием и убыванием обжатия в периодически калиброванных валках с ограничением у ширения металла в калибре, то есть без образования усов в местах разъема валков (11.

Однако получить этим способом периодические профили с отношением площади большего сечения к площади меньшего свыше двух практичеаки не удается, что неприемлемо для болышинства существующих периодических профилей; при этом способе возникает пробуксовка валков относительно деформируемой заготовки на участках с убыванием обжатия, что ухудшает качество готового профиля.

Известен способ продольной периодической прокавки штучных заготовок, при котором осуществляют неравномерный нагрев исходной заготовки по зонам и деформирование в периодически калиброванных валках с нарастанием и убыванием обжатия по длине заготовки (2).

Недостатком способа продольной прокатки периодических профилей является наличие неравномерного по величине крутящего момента по длине периода формируемого профиля, что, особенно при прокатке профилей с большими перепадами высот сечений, приводит к ускоренному износу и выходу из строя деталей привода стана из-за неравномерных динамических нагрузок в период их работы.

Целью изобретения является повышение качества изделий и повышение производительности способа.

Для достижения цели в способе продольной периодической прокатки штучных заготовок, при котором осуществляют неравномерный нагрев исходной заготовки по зонам и деформирование в периодически калиброванных валках с нарастанием и убыванием обжатия по длине заготовки, нагрев зон исходной заготовки, предназначенных для деформирования с нарастанием обжатия до максимально допустимого обжатия, осуществляют до температуры на

50 — 300 С больше по сравнению с зонами, предназначенными для деформирования с убыванием обжатия до минимально допустимого, причем при перепаде обжатий от максимального до минимального, равном

5 — 8%, перепад температур нагрева зон с40980

10

35 заготовки выбирают 70+-20 С, при перепаде обжатий 45 — 50% перепад температур нагрева зон заготовки выбирают

280+-20 С, а промежуточные температуры нагрева определяют по линейной зависимости.

Прокатка периодических профилей с большими перепадами высот сечений характеризуется наличием большой величины рассогласования максимального и минимального крутящих моментов по длине периода профиля: при формировании участков профиля с нарастанием обяатия и постоянным максимальным обяатием величина крутящего момента достигает своего наибольшего значения, в то время как при формировании участков профиля с убыванием обжатия и постоянного минимального обжатия величина крутящего момента достигает своего наименьшего значения по длине периода профиля. Это связано с неравномерностью обжатия заготовок по длине периода и, соответственно, неравномерностью давления металла на валки. Результатом рассогласования значений крутящего момента по длине периода профиля является повышенный износ деталей привода стана из-за наличия неравномерных динамических нагрузок при их работе и ускоренный выход из строя, что вынуждает снияать скорость вращения валков при прокатке периодических профилей (особенно с односторонним расположением периодического контура) и уменьшать производительность стана.

Относительно выравнять BE;IH÷èí крутящего момента по длине периода профиля можно за счет увеличения полного давления металла на валки при формировании участков профиля с убыванием обжатия и постоянным минимальным обжатием на определенную величину, Этим добив",Ioòñÿ увеличения значения крутящего момента при формировании участков профиля с убыванием обжатия и постоянного миннмального об>катия, что позволяет относительно выравнять величину крутящего момента по длине периода профиля и добиться основного эффекта изобретения.

Добиться дополнительного увеличения полного давления металла на валки при формировании участков профиля с убыванием обжатия и постоянным минимальным обжатием можно за счет снижения температуры соответствующего объема металла деформируемой заготовки, т. е. уменьшить пластические свойства металла на данном участке заготовки и создать условия для относительного увеличения давления на валки на участке заготовки, деформация которого происходит с убыванием обжатия и постоянного минимального обжатия.

Зо

Таким образом, основного эффекта изобретения добиваются путем деформации заготовки с неодинаковой температурой нагрева по ее длине, т. е. обладающей различными пластическими свойствами металла соответствующих участков по длине: участки заготовии, деформируемые с меньшими обжатиями, нагреты до температуры меньшей, чем участки заготовки, подвергающиеся большим обжатиям.

Для достижения основного эффекта способа при про1катке заготовки с обжатиями

10 — 15% на участках с максимальным оожатием и 8 — 10% на участках с минимальным обжатием достаточно создать перепад температур нагрева участков 50 — 60 С и этим добиться относительного выравнивания давлений прокатки по длине профиля.

При прокатке заготовки с обжатиями 60—

65% и больше на участках с максимальным обжатием и 8 — 10% на участках с минимальным обжатием для относительного выравнивания давлений прокатки по длине профиля необходимо создать перепад температур нагрева участков 270 — 300 С, т. е. перекрыть весь диапазон реально используемых температур нагрева заготовки при прокатке периодических профилей.

Чем больше перепад обжатий участков заготовки, тем больше перепад давлений по длине профиля и, следовательно, больший износ деталей привода стана. В этой связи граничные температуры диапазона и выбор необходимого температурного перепада нагрева участков заготовки можно связать с обжатиямп следующим образом.

При перепаде обжатий участков с максимальным и минимальным обжатиями порядка 5 — 8% необходимый перепад температур нагрева участков заготовки выбирается в 70 20 С. При перепаде обжатий участков порядка 45 — 50% необходимый перепад температур нагрева участков заготовки выбирается в 280+-20 С. Промежуточные значения температурных значений и:грева участков заготовки в зависимости от перепада обжатий выбираются исходя из линейной зависимости (при условии равенства ширины, высоты, марки стали исходных заготовок). В случае перепада обжатий участков с максимальным и мини:1альным об>катием свыше 45 50% увеличивать температурный диапазон перепада нагрева участков заготовки технологически не целесообразно и практически трудно осуществимо. В этом случае используют максимально возможный при выбранной температуре прокатки перепад температур нагрева участков заготовки с тем, чтобы добиться при данных условиях прокатки максимально возможного выравнивания давлений по длине профиля;

940980

Производя соответствующие расчеты режима обжатий при прокатке определенно.го профиля и калибров ки валков, опреде.,ляют оптимальное соотношение перепадов температур нагрева заготовщики по ее длине, позволяющее максимально обеспечить достижение основного эффекта предлагаемого способа прокатки периодических профилей.

Нижний предел диапазона возможных рассогласований температур участков заготовки по ее длине, равный 50 С, выбран минимальным из условия возможности достижения основного эффекта предлагаемого способа и обусловлен технологическими ,факторами возмо>кности создания перепада температур по длине заготовки и сохранения его вплоть до начала пластической деформации соответствующих участков.

Верхний предел диапазона возможных рассогласований температур по длине заготовки, равный 300 С, выбран максимальным из условия возможности осуществления процесса прокатки профиля без превышения допустимых давлений и крутящих моментов на валки, а также из условия предотвращения создания повышенных внутренних напряжений в готовом профиле изза перепада температур по длине его пер иода.

В качестве примера конкретного использования предлагаемого способа может служить проведенная экспериментальная прокатка одностороннего периодического профиля зуба многоковшового экскаватор а.

Нагретую заготовку задавали в клеть стана 330 и осуществляли обжатие заготовки за один проход JIо получения готового профиля в периодически калиброванном верхнем и гладкОм нижнем валках диаметром 400 мм. Высота предчистовой заготовки прямоугольного сечения равнялась 42 мм, длина заготовки составляла

500 мм. Прокатку заготовок из Ст. 5 производили с обжатием 70 — 80 / на участках с максимальным обжатием длиной 200 мм и 8 — 10О/о на участках с минимальным обжатием длиной 100 мм каждый. Давление металла на валки замеряли месдозами, крутящий момент замеряли при помощи снятия показаний с токосъемников, установленных на шей ках шпинделей, температуру нагрева заготовки при помощи термодатчиков. Скорость прокатки составляла

60 об/мин.

При прокатке профиля по сущес;вующей технологии заготовку нагревали равномерно по длине до 1100 — 1150 С. Д:вле1 ние металла на валки на участках просриля с нарастанием об;«атия достигало 85 — 90 т (крутящий момент достигал 3,2 — 3,3 тм), в то время как на участках профиля с убыванием обжатия и минимальным постоянным обжатием давление составляло 10—

15 т (крутящий момент 0,7 — 0,9 тм). Перепад минимального и максимального давлений и моментов прокатки составлял соответственно 75 — 80 т и 2, 5 — 2,6 тм.

При прокатке профиля с нагревом крайних участков заготовки до 950—

1000 С и средней части заготовки до

1100 — 1150 С (крайние участки заготовки длиной около 100 мм обжимались с меньшими обжатиями, чем средний участок заготовки длиной около 200 мм), удалось повысить полное давление металла на валки на участках профиля с убыванием обжатия и постоянного минимального обжатия до

t5 35 — 45 т (крутящий момент прокатки до

1,4 1,8 мм), что позволило сократить рассогласование минимального и максимального давлений и моментов прокапки соответственно до 45 — 50 т и 1,5 — 1,7 тм. На2О грев заготовок производили в проходной индукционной печи. При этом уменьшались динамические нагрузки на шестеренную клеть стана, шпиндели и переходные муфты привода стана, на электродвигатель, по25 явилась возможность повысить скорость прокатки штучных заготовок до 80—

85 об/мин, т. е. увеличить производительность стана с сохранением гостированного качества готового изделия.

При прокатке профиля с нагревом крайних участков заготовки до 1100 С и средней части заготовки до 1150 С (т. е. рассогласование температур составляло 50 С) был достигнут минимальный эффект способа, что позволило сократить рассогласование минимального и максимального давлений и крутящих моментов прокавки соответственно до 73 — 78 т и 2,4 — 2,5 тм. Уменьшение рассогласования температур соот4О ветствующих участков заготовки не позволило добиться поло>кительного эффекта из-за наличия теплообмена между менее и более нагретыми объемами металла заготовки, что в процессе деформации заго45 товки практически ликвидировало перепад температур.

При прокатке профиля с нагревом крайних участков заготовки до 900 С и средней части заготовки до 1200 С (рассогласование температур составляло 300 С) был достигнут максим альный эффект способа, что позволило сократить рассогласование минимального и максимального давлений и крутящих моментов прокатки соответственно до 5 — 10 т и 0,15 — 0,20 тм. Дальнейшее увеличение рассогласования температур привело к резкому возрастанию давлен.„. и крутящего момента при обжатии

«р". гпх- у аст«оз ",=.-О-..гк;, ;òо по технологическим параметрам было не допустимо при прокатке на стане 330.

Необходимо отметить также, что способ предполагает его использование при прокатке длинных заготовок в процессе их де55 формации путем дискретного нагрева или

940980

Составитель И, Ментягова

Текред Н. Герасименко

Корректор С. Файн

Редактор Н. Багнрова

Заказ 728/627 Изд. № 199 Тираж 702 Подписное

НПО сПоиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент> охлаждения соответствующих участков заготовки по ее длине.

Экономическая эффективность использования способа прокажи достигается за счет возможности увеличения производительности прокатного стана на 5 — 10%, уменьшения износа деталей привода стана и составит только при про1катке периодического профиля зуба многоковшового экскаватора о коло 66 тыс. руб.

Формул а изобретения

Способ продольной периодической прокатки штучных заготовок, при котором осуществляют неравномерный нагрев исходной заготовки по зонам и деформирование в периодичеаки калиброванных валках с нарастанием и убыванием обжатия по длине заготовки, отличающий ся тем, что, с целью повышения качества изделий и повышения производительности, нагрев зон исходной заготовки, предназначенных для деформации с нарастанием обжатия до максимального допустимого обжатия, осуществляют до температуры на

50 — 300 С больше по сравнению с зонами, 5 предназначенными для деформирования с убыванием обжатия до минимально допустимого, причем при перепаде обжатий от максимального до минимального, равном

5 — 8%, перепад температур нагрева зон заготовки выбирают 70 20 Ñ, при перепаде обжатий 45 — 50% перепад температур нагрева зон заготовки выбирают 280+-20 С,. а промежуточные температуры нагрева определяют по линейной зависимости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Воронцов М. Н. Периодические профили продольной прокатки. М., «Метал-лургия», 1978, с. 23 — 24.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке ¹ 2681459/25-27, кл. В 21 Н

8/00, 03.10.78 (прототип).