Способ холодной прокатки полосы

 

Использование: в металлургии, на предприятиях, имеющих прокатный передел. Сущность изобретения: полосу прокатывают в валках неравного диаметра. Приводным выполняют валок большего диаметра, и на него подают смазку. Неприводной валок меньшего диаметра смещают относительно вертикальной плоскости, проходящей через ось приводного валка большего диаметра, в направлении прокатки. Полосу до очага деформации и после него отклоняют от горизонтальной плоскости в направлении к неприводному валку меньшего диаметра. Способ обеспечивает повышение степени неравномерности механических свойств по толщине полосы. 1 ил.

Изобретение относится к прокатному пpоизводству и может быть использовано на металлургических заводах и специализированных предприятиях, имеющих прокатный передел.

При использовании листовой заготовки (полосы, лента) в ряде технологических процессов изготовления различных изделий (штамповка, формовка сварных труб, навивка ленты на контейнере выcокого давления и т.п.) напряжение и деформации распределяются по сечению заготовки неравномерно вплоть до перемены знака (растягивающие-сжимающие). Аналогичная картина наблюдается при использовании ленты в устройствах в качестве тягового органа при ее намотке на барабан. В технике встречаются случаи, при которых одна из поверхностей должна обладать большей механической прочностью и (или) коррозионной стойкостью. Для обеспечения высоких служебных свойств изделий из полосы в таких случаях необходимо создать неравномерность механических свойств по ее сечению при прокатке. Такая задача может быть решена, если создать разный наклон (упрочнение) поверхностей за счет разных обжатий этих поверхностей со стороны валков при холодной прокатке.

Известен способ прокатки полосы в валках, один из которых снабжен приводом, а второй валок выполнен холостым. Динамика прокатных станов. (Выдрин В. Н. Свердловск: ГНТИ по черной и цветной металлургии, 1960, с. 118).

Суммарное обжатие распределяется между валками неодинаково. При одинаковом диаметре валков обжатие больше со стороны приводного валка.

Недостатком способа является низкая разница в обжатиях, что не позволяет получить полосы с достаточной степенью неравномерности механических свойств по сечению.

Известен способ прокатки полосы в приводных валках со смещением одного из валков в горизонтальном направлении относительно другого валка (авт.св. N 1659138, кл. B 23 K 20/04, 1991).

В этом способе образуют или, наоборот устраняют "желоб" полосы, т.е. кривизну ее в направлении ширины. Причиной образования "желоба" является неодинаковое обжатие поверхности полосы. Обжатие полосы больше со стороны того валка, относительно которого смещают подвижный валок в направлении прокатки.

Недостаток способа низкая степень неравномерности механических свойств по сечению полосы.

Такой же недостаток имеет способ прокатки в приводных валках одинакового диаметра с отклонением полосы до и (или) после очага деформации от горизонтальной плоскости (авт. св. N 1731533, кл. B 23 K 20/04, 1989). Отклонение полосы того или иного знака приводит к появлению на контактных поверхностях очага деформации дополнительных растягивающих или сжимающих напряжений. В частности, обжатие становится больше на том валке, в направлении от которого отклоняют полосу.

Указанный недостаток присущ и способу прокатки полосы в приводных валках одинакового диаметра, но с различными условиями трения на валках (Теория прокатки: Учебник для вузов./Грудев А.П. М. Металлургия, 1988, с. 167, 177). Обжатие больше со стороны валка, на контакте с которым в очаге деформации меньше коэффициент трения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является способ прокатки в приводных валках неравного диаметра (Теория прокатки: Учебник для вузов. /Грудев А.П. М. Металлургия, 1988, с. 167, 177). Экспериментальными исследованиями установлено, что при разности диаметров валков 6% и суммарных деформациях до 40% обжатие со стороны валка большего диаметра.

Недостатком этого способа, как и всех перечисленных ранее, является то, что он не может обеспечить достаточно ощутимую разницу в обжатиях, а значит и в упрочнении поверхности полосы при холодной прокатке, т.е. не позволяет решать задачу достижения требуемого градиента анизотропии механических свойств по толщине полосы.

Задачей изобретения является создание способа прокатки полос с высоким градиентом анизотропии механических свойств по толщине полосы.

Это достигается тем, что в способе прокатки полосы в валках неравного диаметра, один из которых неприводной, с разными условиями трения на контактах поверхностях очага деформации и отклонением полосы от горизонтальной плоскости до и после очага деформации, а также со смещением одного из валков в горизонтальном направлении по отношению к второму валку, согласно изобретению прокатку ведут в калибре с приводным валком большего диаметра и на него подают смазку, неприводной валок меньшего диаметра смещают относительно вертикальной плоскости, проходящей через ось приводного валка большего диаметра, в направлении прокатки, а полосу до очага деформации и после него отклоняют от горизонтальной плоскости в направлении к неприводному валку меньшего диаметра.

При осуществлении способа холодной прокатки со стороны приводного валка большего диаметра Dn полоса будет обжиматься и упрочняться значительно больше, чем со стороны неприводного валка. Эффект неравномерности деформации и упрочнения усиливает целенаправленная комбинация других указанных методов, осуществляемых согласно заявляемым условиям. В результате последовательного наложения частных эффектов одного знака (общий) эффект неравномерности механических свойств по сечению полосы будет равен произведению частных эффектов известных вариантов. Так, если принять для способа прокатки в приводных валках неравномерного диаметра коэффициент неравномерности деформации К 1,05, то для заявляемого способа этот коэффициент будет равен К (1,1)⁵ 1,28. Таким образом, увеличивается градиент анизотропии механических свойств по толщине полосы. При неправильной комбинации известных приемов их частные эффекты могут взаимно уничтожаться.

Изобретение проиллюстрировано схемой прокатки.

Как показано на чертеже, процесс прокатки полосы ведут в валках неравного диаметра, причем валок большего диаметра D_н делают приводным, а валок меньшего диаметра D_н неприводным (холостым). При этом на приводной валок подают смазку. Неприводной валок меньшего диаметра D_нсмещают относительно вертикальной плоскости, проходящей через ось приводного валка большего диаметра D_н, в направлении прокатки. Прокатываемую полосу до очага деформации отклоняют от горизонтальной плоскости на угол ϕ в направлении к неприводному валку меньшего диаметра D_н, а после очага деформации на угол β в том же направлении.

П р и м е р. С целью определения эффективности предлагаемого способа прокатки были проведены экспериментальные исследования при следующих условиях: диаметр приводного валка 180 мм; диаметр неприводного валка 50, 70 и 100 мм; полоса из стали 30ХГСА толщиной 3,0 мм, шириной 100 мм; технологическая смазка на контакте полосы с приводным валком коэффициенты вытяжки -1,5 и 2,0 Кроме диаметра неприводного валка и коэффициентов вытяжки варьировались углы отклонения полосы от горизонтальной плоскости β и ϕ от 5 до 15^о, смещение неприводного валка в направлении прокатки δ от 5 до 10 мм.

Величину относительной деформации полосы со стороны каждого из валков определяли по формуле ε_i= 100% где l_i длина очага деформации со стороны соответствующего валка; R_i радиус соответствующего валка; h_o исходная толщина полосы (3 мм)
Длина очага деформации l_i замерялась на недокатах с помощью инструментального микроскопа с точностью до 0,01 мм.

Механические свойства обеих сторон ленты из стали 30 Х ГСА после прокатки оценивали по эмпирическим зависимостям приведенных
σ_0,2 47,5 + 8,6 ˙ ε^0,45;
σ_b 64 + 3,4 ˙ ε^0,61
В результате обработки экспериментальных данных установлено, что максимальный эффект создания неравномер- ности механических свойств металла по сечению ленты достигается при следующих условиях
диаметр неприводного валка 50 мм;
коэффициент вытяжки полосы λ= 2,0;
углы отклонения полосы от горизонтальной плоскости β ϕ= 7^о;
смещение неприводного валка в направлении прокатки δ= 6 мм.

При этих условиях со стороны приводного валка
σ_0,2 1050 МПа, σ_b 1100 МПа
а со стороны неприводного валка
σ_0,2 770 МПа, σ_b 820 МПа

Формула изобретения

СПОСОБ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ ПОЛОСЫ, в котором прокатку ведут в валках неравного диаметра и со смещением неприводного валка в горизонтальном направлении относительно приводного, отличающийся тем, что в качестве приводного используют валок большего диаметра и на него подают смазку, неприводной валок смещают по направлению прокатки, а полосу до и после очага деформации отклоняют от горизонтальной плоскости к неприводному валку.

РИСУНКИ

Рисунок 1