Способ производства холоднокатаной полосы с дифференцированными прочностными свойствами

 

Изобретение может быть использовано в прокатном производстве, при производстве полос с дифференцированными прочностными свойствами по поперечному сечению. Заготовку на стане холодной прокатки обжимают во взаимно перпендикулярных направлениях поочередно по меньшим и большим граням. При этом обжимают преимущественно прикромочные участки заготовки. Обжатие по меньшим граням производят с суммарной величиной относительной деформации 0,025--0,20. При этом за счет деформации формируют выступы на широких гранях высотой 0,02 - 0,05 толщины полосы. Заготовку кантуют на 90^o. Затем обжимают заготовку по широким граням с суммарной величиной относительной деформации 0,025 - 0,20 по толщине полосы с одновременным обжатием выступов. Технический результат: сохранение сплошности кромок при значительной разнице механических свойств по сечению полосы вдоль широких граней.

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при получении холоднокатаной полосы с различными прочностными свойствами по сечению. Полоса с различными прочностными свойствами по сечению может найти применение в машиностроении там, где требуется повышенная твердость в местах контакта полосы в работающем механизме и пониженная в местах ее обработки при производстве изделия из этой полосы, в частности при производстве полосы ножевой для режущих аппаратов сельскохозяйственных машин.

Известен способ прокатки упрочненных полос [1], в котором производят обжатия промежуточных раскатов с образованием рельефа в виде последовательно чередующихся выступов и впадин на противоположных сторонах раската. При этом рельеф формируют в двух последовательных черновых проходах, раздельно на каждой из сторон так, что одновременно с нанесением последующего рельефа на одной стороне закатывают предыдущий рельеф на другой. Сглаживание рельефа на обеих сторонах происходит в чистовом проходе. Выступы и впадины последующего и предыдущего рельефов наносят во взаимно перпендикулярных направлениях.

Данный способ прокатки предназначен для получения упрочненной полосы с равномерными прочностными свойствами по сечению и не позволяет получить полосу с дифференцированными механическими свойствами.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ прокатки полосы со скругленными кромками [2], который включает в себя обжатие полосы во взаимно перпендикулярных направлениях. Перед обкаткой кромок вертикальными валками с ручьями однорадиусного профиля края полосы обжимают горизонтальными валками с преимущественным обжатием прикромочных участков, при этом обжатие производят без ограничения уширения на участках шириной, равной 1,5 - 2 заданным радиусам закругления кромок, со степенью деформации, возрастающей к кромкам до 40-60% по закону квадратичной параболы.

Недостатком полосы, полученной по этому способу, является неудовлетворительное качество ее кромок, что объясняется наличием значительной деформации при свободном уширении, что при холодной деформации стали приведет к растрескиванию кромок из-за малой их пластичности.

Кроме того, при прокатке в вертикальных валках полосы, кромки которой выполнены по форме квадратичной параболы, наблюдается неустойчивое поведение полосы, что приводит к ее сваливанию.

В основу изобретения поставлена задача создания способа производства холоднокатаной полосы с дифференцированными прочностными свойствами, в котором за счет формирования выступов определенной высоты на широких гранях при обжатиях по узким граням, с последующей деформацией выступов при обжатии по широким граням в пределах суммарной величины деформации 0,025 - 0,20 сохраняется сплошность кромок при значительной разнице механических свойств по сечению полосы вдоль широких граней.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе, включающем обжатие во взаимно перпендикулярных направлениях с преимущественным обжатием прикромочных участков, дополнительно обжатия производят с суммарной величиной относительной деформации 0,025 - 0,20 до изменения направления обжатия, при этом в ребровом проходе одновременно с обжатием боковой кромки формируют выступы на широких гранях с соотношением их высоты к толщине полосы, равным 0,02 - 0,05, с последующей их деформацией после изменения направления обжатия.

Формирование выступов на широких гранях в ребровых проходах с одновременным обжатием узких граней полосы позволяет сосредоточить в этой прикромочной области основную величину деформации полосы в данном проходе, создав предпосылки для усиления разницы по свойствам после обжатия по широким граням.

Указанная величина выступов (0,02 - 0,05) позволяет при суммарной величине деформации при обжатии по широким граням в пределах 0,025 - 0,20 обеспечить сплошность кромок и в тоже время обеспечить существенную разницу в свойствах по поперечному сечению полосы вдоль широких кромок.

Так как обжатие по узким граням полосы предшествует обжатию по широким граням, то при указанных величинах суммарной деформации, во-первых, устраняется возможность надрыва металла по кромкам за счет создания предварительных сжимающих напряжений, во-вторых, обеспечивается возможность формировать выступы с отношением их высоты к толщине полосы, равным 0,02 - 0,05.

Величина суммарной деформации при обжатии по узким граням менее 0,025 не дает возможности сформировать выступы с высотой не менее 0,02 от толщины полосы. При величине суммарной деформации более 0,2 появляются морщины на широкой грани полосы, которые после кантовки и обжатия по широкой грани приводят к образованию закатов, большие величины деформации при обжатии по узким граням приведут также к потере устойчивости при обжатии по узким граням полосы, а также к перенаклепу и надрыву кромки.

Суммарная деформация при обжатии по широким граням менее 0,025 при указанной величине выступов не обеспечивает устранения начальной разнотолщинности полосы и получения качественной поверхности по этим граням.

Суммарная деформация более 0,2 приводит к чрезмерному наклепу полосы, что выводит ее за пределы, оговоренные стандартом, а в конечном итоге - к надрывам по кромкам.

Деформация по выступам при обжатии по широким граням позволяет обеспечить неравномерность деформации по ширине полосы, то есть разницу в свойствах при отсутствии нарушения сплошности металла и чрезмерного наклепа.

Способ осуществляется следующим образом.

Исходную горячекатаную полосу подают на стан холодной прокатки. Валки стана могут быть как приводными, так и неприводными. Заготовку обжимают во взаимно перпендикулярных направлениях поочередно по меньшим и большим граням. Обжатие по меньшим граням производится с суммарной величиной относительной деформации 0,025 - 0,20. При этом за счет этой деформации формируются выступы на широких гранях высотой 0,02 - 0,05 толщины полосы. После этого производят кантовку на 90^o. Затем обжимают заготовку по широким граням с суммарной величиной относительной деформации 0,025 - 0,20 по толщине полосы с одновременным обжатием выступов. При этом получают полосу с разными свойствами по поперечному сечению вдоль широких граней с высоким качеством боковой кромки.

Пример. На стане холодной прокатки, имеющем четыре клети, ведут деформацию заготовки-полосы исходным сечением 11,2·51,0 мм из стали 35 сп.

В первой и второй клети обжимают полосу по широкой грани до 10,4 мм. Обжатие по проходам составляет 0,4 мм, относительная деформация 0,036 - 0,037. Получают заготовку размером 10,4 · 51,6 мм.

В третьей клети производят обжатие по узкой грани на величину 1,8 мм. Относительная деформация составляет 0,035. На краях широких граней, примыкающих к узким граням, образуются выступы высотой 0,25 мм и длиной 7 мм. При этом толщина полосы в средней части составляет 10,3 мм. Утонение произошло из-за утяжки. Относительная высота выступов составляет (0,25/10,3) 0,024.

В четвертой клети после кантовки на 90^o производят обжатия по широкой грани заготовки и получают готовую прямоугольную полосу с размерами 10,0 · 50,0 мм. При этом относительная деформация по средней части полосы составляет (0,3/10,3) 0,029, а по выступам (0,8/10,3) 0,077. Это обеспечивает сплошность кромок при получении по кромкам, где были выступы, заданной твердости 207 HB, а в средней части - 198 HB.

Пример. На стане холодной прокатки, оборудованном четырьмя клетями, ведут деформацию заготовки полосы исходным сечением 7,0 · 21,0 мм из стали 35 сп. В первой клети производят обжатие по узким граням в ящичном калибре на величину 4,2 мм, что соответствует относительной деформации (4,2/21) 0,2. На краях широких граней после этого прохода получают выступы треугольной формы с высотой, равной 0,4 мм, и шириной равной 8,4 мм. Толщина полосы в средней части после этого прохода 7,55 мм. Относительная величина выступов составляет 0,055. После этого заготовку кантуют и обжимают по широким граням поочередно в двух клетях, получая готовую полосу сечением 6,0 · 18,0 мм. Суммарная величина относительной деформации по средней части (1,55/7,55) 0,2, а по выступам (2,35/8,35) 0,29. Полоса получается без надрывов по кромкам с твердостью, там где были выступы, 241 HB, а в средней части 221 HB. Твердость 241 HB является предельной по ГОСТ 1050. Дальнейшее увеличение обжатий приведет к повышению твердости, т.е. выходу за требования ГОСТ, и нарушению сплошности кромок вследствие перенаклепа.

Формула изобретения

Способ производства холоднокатаной полосы с дифференцированными прочностными свойствами, включающий обжатие во взаимно перпендикулярных направлениях с преимущественным обжатием прикромочных участков, отличающийся тем, что обжатие производят с суммарной величиной относительной деформации 0,025 - 0,20 до изменения направления обжатия, при этом в ребровом проходе одновременно с обжатием боковой кромки формируют выступы на широких гранях с отношением их высоты к толщине полосы 0,02 - 0,05, с последующей их деформацией после изменения направления обжатия.