Способ производства калиброванного прутка, преимущественно конструкционных углеродистых и легированных сталей, предназначенного для получения изделий методом холодной высадки

 

Сущность изобретения: способ включает горячую прокатку заготовки, термообработку , обточку на глубину (0,03..,0,04)d и холодное волочение со степенью деформации , равной 0,0036-0,0038 -d-100%. где d - диаметр холоднотянутого прутка. 3 табл.

союз сОВетских

СОЦИЛЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sr)s В 21 С 1 /00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КО ЩТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТ /ЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (OllMCAH(iIE ИЗОБРЕт нИ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4841040/27 (22) 19,06.90 (46) 07,08.92, Een N 29 (71) Череповецкий металлургический комбинат им, 50-летия СССР (72) В.B,Ëàøèí, B.N.CëàBoâ, Ю.H.Àëåêñååâ, Б, В.Мичурин, В, Н. Бочкова, 10,А.Попов и

В.E. Поп ко в (56) Шефтель Н,И, Производство стальных калиброванных прутков,-М,: Металлургия, 1970, с. 12-13, 330-332.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для получения качественного сортового проката из конструкционных углеродистых и легированных сталей, предназначенных для изготовления изделий методом холодной высадки.

Известен способ производства сортового проката для холодной высадки, включающий выплавку металла в печи, разливку его в изложницы массой 8,35-15,5 т, нагрев слитков до температуры оптимальной пластичности, прокатку их сначала на обжимном, затем в клетях заготовочного стана до получения передельной заготовки сечением

60х60+150х150 мм, зачистку дефектов поверхности, повторный нагрев и прокатку передельных заготовок на непрерывном сортовом стане с минимальным натяжением до получения сортовых профилей требуемых сечений, Недостатком этого способа производства сортового проката является повышенная загрязненность металла неметаллическим включением, его газонасыщенность. Кроме того. прокатанные прутки отличаются невы(и> SU ц1> 1 752466 А 1 (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА КАЛИБРОВАННОГО ПРУТКА, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО

КОНСТРУКЦИОННЫХ УГЛЕРОДИСТЫХ И

ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ, ПРЕДНАЗНАЧЕННОГО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ

МЕТОДОМ ХОЛОДНОЙ ВЫСАДКИ (57) Сущность изобретения: способ включает горячую прокатку заготовки, термообработку, обточку на глубину (0,03...0,04)d и холоднее волочение со степенью деформации, равной 0,0036 — 0,0038 d 100%, где d— диаметр холоднотянутого прутка, 3 табл. соким качеством поверхности, овальностью профиля. При холодном обратном выдавливании изделий типа "стакан" дефекты макроструктуры неполностью заштамповываются и в ряде случаев могут приводить к недопустимой негерметичности дна изделий, . Наиболее близким по технической сути к предлагаемому является способ производства калиброванного сортового проката, включающий горячую прокатку, термообработку, холодное волочение.

Недостатком этого способа при производстве промежуточной заготовки калиброванного сортового проката для получения изделий методом холодной высадки является то, что круглый профиль промежуточного размера подвергается холодному волочению неподготовленным к этом операции вследствие значительных внутренних напряжений в металле, образовавшихся в результате неравномерного охлаждения после горячей прокатки. Кроме того, из-за отсутствия научно обоснованных режимов обжатий волочение горячекатаного прутка. зачастую производится при неблагоприят1752466 ной схеме напряженного состояния с превалирующим действием растягивающих напряжений, ведущих к снижению металла и, как следствие, к образованию поверхностных дефектов. Это приводит к тому, что даже мельчайшие поверхностные дефекты под воздействием остаточных растягивающих напряжений получа ст свое развитие при холодной высадке, способствуя повышенной отбраковке готовых иэделий.

Целью изобретения является увеличение выхода годного за счет повышения пластических свойств металла перед холодной высадкой.

Цель достигается тем, что согласно способу производства калиброванного прутка преимущественно из конструкционных углеродистых и легированных сталей, предназначенному для получения изделий методам холодной высадки, включающем горячую прокатку, термсобрабстку, обтачку и холодное валочение заготовки, согласно предложению, обтачку прутка осуществляют перед волочением на глубину 0,03-0,04 диаметра холоднотянутого прутка, а холодна вслочение обточенного прутка проводят со степенью деформации, равной (0,0036 — 0,0038)d100%, где d — диаметр халоднотя нутого прутка.

Для любого размера прутка в диапазоне их изменений от 6,5 до 34 мм определена оптимальная (критическая) степень деформации при волочении, обеспечивающая максимальную пластичность металла перед холодной высадкой, Способ осуществляется следующим образом.

В плавильном агрегате выплавляют сталь с низким содержанием серы, фосфора и остаточных элементов (никель, хром, медь), с минимальной загрязненностью неметаллическими включениями и однородного химического состава, для чего проводят раскисление стали в ковше силикакальцием и алюминием, Выплавленную жидкую сталь подвергают внепечной обработке инертными газами и разливают в изложницы массой

8.35 — 15,5 т сифоном снизу, Прокатку слитков на обжимном стане о осуществляют с кантовкой раската на 90 через первые два прохода с последующей зачисткой блюмов в технологическом потока на машине огневой зачистки и прокаткой на непрерывно-заготовочном стане до получения заготовок требуемых сечений, например 60хб0-150х150 мм. Возможно использование указанных выше сечений, разлитых на УН РС. Для удаления поверхностных дефектов, образовавшихся при прокатке на заготовочном стане или после раэливкл на УНРС, заготовки подвергают сплошной зачистке на станках, например на станке Генрих-Рау", нагреваютда температуры оптимальной пластичности, обычно со5 ставляющей 1050 — 1180 С, и прокатывают на сортовом или проволочном станах да получения круглого профиля прамежуто IHDro размера, определяемого из соотношения

0пр.=d+ (0,03 — 0 04)d+ Л h, 10 где d — требуемый па заказу диаметр холоднатянутсгс прутка перед высадкой, мм; диапазон изменения размеров прутков, производимых в СССР, для холодной высадки, составляет 6,5 — 34 мм;

15 (0,03- 04)d — глубина сбтачки горячекатаного пру. ка, мм;

L» и — абсолютное обжатие при валаченил. мм.

Полученный горячекатаный круглый

20 профиль пра ежутачнога размера подвергают абтачке, Глубина абтачки выбирается из конкретных условий, При значительной глубин е зал ега(.ия паве рхнастн ых дефектов

ToJ1!UNIIG снимаемого слоя при абтсчке вы25 бирается из расчета 0,84d, при незначительной параженнасти прутка поверхностными дефектами толщина снимаемого слоя при абтачке составляет 0 ОЗб, Завершающая стадия изготовления х0ЗО ладнатянутпго прутка — вслачение имеет ряд особенностей, базирующихся на результатах экспесиментальных исследований.

Сортовая калиброванная сталь разных се35 чений характеризуется осевой и радиальной текстурой. Пластичность металла повышается с ростам интенсивности сриентиравак кристаллитав вдоль оси прокатки, особенно ариентирсвак < 220>, < 222> и < 420>, при этом

40 плотность указанных ариентиравак в радиальных направлениях ниже. Кристаллографические ориентации зерен сказывают дополнительный пластифицир /10щий эффект на свойства стали, На пакомпонентный состав

45 осевой и радиальной текстур готового проката, помимо химического состава стали. сказывает влияние степень деформации при холодном валачении.

Анализ экспериментальных данных, 50 представленных в табл. 1, показывает, что при определенных степенях деформации при валсчении имест места повышенная плотность укаэанных выше ориентирсвак вдаль оси калиброванного проката и пониженная

55 плотность этих компонентов текстуры в радиальном напаавлении, Холодное вслочение со степенью деформации, отличной от оптимальной, приводит к изменению пакомпонентнаго состава тексту1752466 ры: уменьшается относительная интенсивность отражения в осевом и, напротив, имеет место увеличение плотности текстуры в радиальном направлении, что приводит к снижению пластичности металла при холодной высадке, и, как следствие, к повышенной отбраковке готовых изделий.

С увеличением диаметра прутка для высадки оптимальная степень деформации при волочении возрастает прямо пропорционально с 2,4% для пругка диаметром 6,5 мм до 12,6% для прутка диаметром 34 мм, Многочисленными экспериментами по выявлению влияния величины степени деформации при волочении на показатели качества готовых изделий установлено; что наименьшее количество брака при изготовлении изделий за счет повышения пластических свойств металла перед высадкой, достигается при степени деформации при волочении, определяемой из соотношения . (0,0036 — 0,0038)d 100%, где d — диаметр холоднотянутого прутка.

В табл. 2 представлены результаты экспериментальных исследований по влиянию величины о носительного обжатия при волочении на механические и пластические свойства металла перед холодной высадкой, Для всех испытанных прутков стадии холодно,".о волочения предшествовала обточка горячекатаных прутков на величину

0,04 диаметра холоднотянутого прутка, Полученные результаты исследований указывают на то, что при волочении прутков различных сечений с оптимальной степенью деформации пластичность металла

5 возрастает на 6,5 — 9,0;4, что положительно сказывается на отбраковке готовых изделий, Испытаниями образцов стали 15ФЮА различных сечений при разных степенях де10 формации на осадку на 0,5, 0,66 и 0,75 первоначальной высоты образца (по 50 — 70 образцов на каждую точку) доказана эффективность применения операции обточки не после волочения, как по прототипу, а перед

15 волочением и волочение с оптимальными степенями деформации (табл, 3).

За базовый обьект при расчете ожидаемого эффекта принят известный способ, Формула изобретения

20 Способ производства калиброванного прутка, преимущественно конструкционных углеродистых и легированных сталей, предназначенного для получения изделий методом холодной высадки, включающий горячую про25 катку, термообработку, обточку и холодное волочение заготовки, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода годного за счет повышения пластических свойств, обточку заготовки осуществляют на глубину (0,03-0,04)d, 30 а холодное волочение проводят со степенью деформации, равной (0,0036 — 0,0038)d 100%, где о — диаметр холоднотянутого прутка, мм.

1752466

Таблица l

Верхнее границное (0,04сl) знамение >ели 1ины о>аточки (состав текстур)

I„

Козффгрциент пр>р д

Степень деформации, Относительная инте;рсивность отра>11ений

Диаметр пр)>тка, р мм

4?0

??2

220 осевая радиальi! 3 f! ггеаая 1)

> радиальHQË осега я оад альи;.1 й

С,79

> 0>g

1 >17

I 1Ç

1,18

1,09

82

0,79

0,77

2>1

2,34

2 >14

2 50 г4

2,6

0,00323

0,00355

0,0036

0,00365

0;0037

РР 003 7г

0,00 85

0, 003,.Т I

0,004

6,5,15 ,17 ,2л1 ,26 ,27 ,27 ,25 ,16

>14

1>13

1,15

1,05

1,03

1>01

1,02

1,04

1,16

1,20

1, i8

1,22

1,15

0,99

0,96

9 5

0,93

0>99

1,21

),22

) 20

7,5

8,0

8.

0,5

S,7

0,28

>34

1,1 i

1,07

0,97

0,98

0,95

1,09

1 09

0,0033

0,0036 о,оо37

0 00 "р8

О,С039

00 "

23,24,20

l0,б

) 1,6 ! ->1

l2,9

I3,3

1,03

),07

О.qt

1,01

1,,0

1,09

23 р)9 ,27, 2-5 ,28 ,08

0,0031

0,0034

0,0036

0,0037

0,.0038

0,0039 (О 031)) I-I> ii!нее гра ни нное анрие> ие i3c! :!1èìhi:> обтомхи

S6

0,91

1,22

0,87

1,)2

1,15

0,95

1 ОС ! >О!

) >12

),i3

1,41

1,44

0,97 р я 0

),41

1,39

? 2

2,35

2,4"

2>45

?,6

2,8

1,03

l,02

0,9?

0,95

1,09

1,12

7,8

8,0

8,3

8,5

8 9

9,5

1,17 I, 19

t,08

1,10

1,18

1,22

1,05

1>09

0,95

0,98

О>93

1,05

1,06

10,6

11,6

12>1 .2,á

12 >9 . 13>3

14,5

1,56

4г, 1 >63

i,6i

1>>5

1,4?

О, 003.1

0,0034

0,0036

0,00:7

0,0038

О>0039

0,00499

1, 11

1,09

1>28

1,2f!

1,26

I,08

1,05

1, i 7.

1„22

1,06

1,08

)„.о4

1,21

1,19

С,0034

0,Ñ035

0,0036

0,0037

С,ОС38 г 00) 0 о,оо 3

0, 034

0,0035

0>0036

0,0037

0,0039

0,0041! >1)

1,08

t,3 1, 1 200, 1 р32 !,09

1„07

1,18

1,20

",38

i..,,i8 . 1,17

l>19

1>17

1,31

) 29

1,3

1,1/

1 11

1,17

1, .5

1„?Л

1,22

1,2?

1,12

),16

1, 15

1,30

1,?8

I,17

1„16

i. l5

1,25

1 ? 1

1,?6

11.,14

1,13

1,31

1,32

1,?1

1,19

1,94

1,32

1,14

1,01

1,03 (,05

1,04

1,1?

1,27

1„24 о >89

>0 Р)3

0,95

1,27

1,33

1,28

1,31

1,21

1>23

11 >32

1,29

) 14

l,22

1,02

1,06

1>05

1,15

1,17

09

1 >13

1>31

I 32

1 .35

1,32

1>14

1 )9

1,21

1,49

1,52 ,1, 61

1 >6 3"

1,!!3

1,45

1, 5 т

1,48

1,62

1,60

1,71

1,37

1 > 1 р

1,С9

1,38

l,36

1,41

1,11

1,10

1, i0

1,58

1,62

1,6

1,4/

1, !<6

1,31 ! 29

1,0/

1,05

1,01

1,04

0,98

1,33

1,35

1,32

t,i8

),21

1,10

1,11

1,09

1,25

1,19

1., !8

1>23

1>01

1,03

1,17

Т а б обточки) лица 2

Верхнее граничное I0,04 (значение величины.Режи>> обжатий

Диаметр прутка, мм

Козффиицен при d

Степень деформации, 3

Показатели временное сопротивпредел текучести, КПа относитель твердость, НВ ное cymeние, Ф ление разрыву, !!Па

2,3

2,50

2,54

2,34

2,37

2,40

2, 44

2,47

598

607

562

563

550 561

671

669

675

6,9

621

618

624

647

649

65!

603

605г

600

7,5

8,0

8,.9

9,5

8,4

8,5

8,7

10,6

11,6

13,3

14,5

12,1

12,6

12,9

2,2

2,)

2,35

0,0036 .0,0037

0,0038

0,0032

0,0055

0,0039

0,0041

0,0036

0 0037

0,0038

0,0034

0,0039

0,0043

0,0036

0,0037

0,0038

6,5

2,40

7,4

8,9

9,5

8 4

8,5

8,7

11,5

13,4

14,6

12,1

12,5

E1)9

591

592

586

При степенях деформации, отличных от оптимальных, ь

6,5

При оптимальных степенях дефор- мации

При степенях де- 23 формации,,отличных от оптимальных, 7.

При оптимальных 23 .степенях деформации

При степенях деформации, отличных от оптимальных, При оптимальных степенях деформации

При степенях де- 6,5 формации, отличнык от цйтииальнык, Ф

При оптимальных степенях деформа" ции, 4

При степенях деформации, отличных от оптимальных, /

При оптимальной степени деформации

При деформациях, отличных от оптимальных, 4

При бптимальной степени деформации

0,00355 о,oo85

0,0039

0,00361

0,0065

0,0037

0,00375

0,0038

0,0033

0,0035

0,0039

0,004!

0,0036

0,0037

0,0038

0,0031

0,00 34

0,0039

0,0043

0,0036

0,0037

0,0038

0,0034

0 0035

0,0040

643

644 !

639

593

587

67

618

621

619

649

651

657

646

601

602 644

6;3

638

597

598

551

554

553

587

592

591

594

542

538

599

403

604

563

561

564

597

603

604

599

551

554

552

592

587

581

541

539

541

57,4

56,5

56,9

62,0

62,3

61,9

62,2

61,8

59,3

58,5

58,9

59,0

64;i

64,6

59;8

59,9

60,4

60,9

65,0

65,2

65,5

57,3

96,2

56,3

63,0

62,0

62,2

59,2

59

59,6

58,6

64,1

64,5

64,3

588

60,3

60,8

65,1

65,3

65,6

182

184

178

159

157

152

177

184

181 !

79

162

159

191

183

188

166

169

158

181

162

179

151 .158

157

182

183

184

176

1.60

162

189

187

168

159

1752466

Обточка 0,04

Диаметр холоднотянутог прутка, мм

Способ изготовления прутков

Коэффициент при d

Степень деФормации, 1,1

2,3

2,4

2,47

2,5

6,5

Известный;. (горячая прокатка+ волочение) О, 0017

0,0032

0,0035

0,0037

0,0038

0,0035

1ОО !

100

0,0033

0,0036

0,0037

0,0039

7,5

8,3

8,5

8,9

100

Разрушено !003 н

Разрушено 100/

6,5

Предлагаемый (горячая прокатка + термообработка + обточка + золочение) 0,00!7

0,0032

0,0035

0,0038

0,0037

0,00385

0,0033

0,0036

0,0037

0,0039

1,1

2,1

2,3

2,47

2,4

2,5

10Î

100

l7

33

32

23

22

39

23

7,5

8,3

8,5

8,9

lO0

100

Обтрчка 0403 йз ее ст н ы11 (горячая прокатка + волочение) 100

lOO

10О

1,1

2,1

2,3

2„4

2.47

2,5.

Разрушение 1003

То жв то же то же то же

7,5

8,3

8,5

100

Предлагаемый (горячая прокатка + термообработка + обточка + волочение) 1,1

?,1

2,3

2,4

2,47

2,5

l00

100 !

1,5

24

34

23

7,5

8,3

8,5

8,9

l00

100

23

Составитель В.51шин

Техред M,Ìîðãåíòàë

Редактор О.Хрипта

Корректор Т,Палий

Заказ 2719 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР .

113ОЗ5, Москва, Ж-З5, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

0,0017

0,0032

0,0035

О;0037

0„0038

0,00385 0,0033

0,0036

0,0037

0)0039

0,0017

0,003?

0,0035

0,0037

0,0038

О, 00385

0,0033

0,0036

0,0037

0,0039

Таблица 3

Количество образцов (в Ф), выдержавших испытание на осадку по группе:

50 66 75

42 Разрушено 1004

47

ff

47

11,. 1о .f v

«I 1

49

lf

46 «fI

73

76

73

69

81

83

87

86

8 3

7l

72

94

41

49

43

73

72

73

69

68 я!

82

87

88

69

71

73

96