Способ поточного изготовления стального мелкосортного проката и его последующей обработки

 

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к производству мелкосортного проката круглого и квадратного сечения из углеродистых конструкционных сталей, а также к производству из этого проката различных деталей. Задача изобретения - обеспечение технологии массового производства деталей из конструкционных сталей в едином потоке. Сущность изобретения: в способе поточного изготовления стального мелкосортного проката и его последующей обработки предусмотрены следующие операции: непрерывная разливка сортовой заготовки прямоугольного сечения, ее подогрев индукционным методом с выравниванием температуры по сечению после полного затвердевания слитка, изгиб заготовки в петлю радиусом 1,0-1,2 м, индукционный подогрев заготовки, последующая совмещенная с непрерывным литьем прокатка на планетарном стане в составе задающей и универсальной прокатной клети, калибровка полученного прутка, его правка, порезка в потоке на заданные длины и штамповка из отрезков прутка деталей. Согласно изобретению сортовую заготовку отливают сечением 90-110•110-140 мм, ее подогрев ведут до 850-950^oС, в задающей клети заготовку обжимают до круга диаметром 95-110 мм или до скругленного квадрата эквивалентного сечения, полученное сечение в планетарной клети обжимают в ребровой квадрат или круг с вытяжкой 17-25 с междеформационными паузами, не превышающими 0,05 с, за планетарной клетью формируют петлю полученного прутка, порезку на заданные длины производят при периодической остановке прутка, отрезки прутка распределяют с помощью по меньшей мере одной стрелки на параллельные потоки и штампуют из них метизы, и/или рельсовые костыли, и/или противоугоны. Изобретение позволяет получать в потоке по технологии, предусматривающей оптимальные температурно-деформационные режимы, массовые детали для железнодорожных нужд. Способ высокопроизводителен и экономичен в отношении энергозатрат.

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к производству мелкосортного проката круглого и квадратного сечения из углеродистых конструкционных сталей, а также к производству из этого проката различных деталей.

Известен способ поточного изготовления стального мелкосортного проката и его последующей обработки, включающий непрерывную разливку в радиальный кристаллизатор сортовой заготовки прямоугольного сечения, ее подогрев индукционным методом с выравниванием температуры по сечению после полного затвердевания слитка, последующую совмещенную с непрерывным литьем прокатку на планетарном стане в составе задающей и универсальной прокатной клети, калибровку полученного прутка, его правку, порезку в потоке на заданные длины и штамповку в потоке из отрезков прутка деталей (см., например, патент 2092257, класс В 21 В 1/46, 1997).

Известный способ высокопроизводителен за счет совмещения непрерывной разливки, прокатки и штамповки деталей в один поток. Однако известный способ предназначен только для получения на выходе фасонных пружинных рельсовых скреплений, в связи с чем за планетарным станом заготовку обжимают в группе сортовых клетей, производящих мелкосортный прокат круглого сечения диаметром 13 мм. Именно такая заготовка требуется для изготовления упомянутых скреплений. Для получения такой заготовки предусмотрены и соответствующие размеры сечения непрерывно-литой заготовки, получаемой в начале технологического потока. Итак, известный способ позволяет получить узкий ассортимент деталей, между тем как требуемая номенклатура массовых деталей, в том числе для железнодорожных нужд, гораздо шире.

Кроме того, специфика получаемых деталей в известном способе требует использования специальных пружинных сталей, что диктует необходимость применения особых температурных и деформационных режимов обработки. Производство иных массовых деталей, например, относящихся к группе метизов (болты, гайки), или деталей типа рельсовых костылей и рельсовых противоугонов не требует применения специальных сталей, здесь могут использоваться обычные конструкционные низкоуглеродистые стали. Это диктует необходимость разработки и применения иной технологии, нежели в известном способе.

Задачей изобретения является создание технологии массового производства деталей из конструкционных сталей в едином потоке с непрерывной разливкой заготовок и их прокаткой.

Указанная задача решается тем, что в способе поточного изготовления стального мелкосортного проката и его последующей обработки, включающем непрерывную разливку сортовой заготовки прямоугольного сечения, ее подогрев индукционным методом с выравниванием температуры по сечению после полного затвердевания слитка, последующую совмещенную с непрерывным литьем прокатку на планетарном стане в составе задающей и универсальной прокатной клети, калибровку полученного прутка, его правку, порезку в потоке на заданные длины и штамповку из отрезков прутка деталей, согласно изобретению сортовую заготовку отливают сечением 90-110•110-140 мм, ее подогрев ведут до температуры 850-950^oС, в задающей клети заготовку обжимают до круга диаметром 95-110 мм или до скругленного квадрата эквивалентного сечения, полученное сечение в планетарной клети обжимают в ребровой квадрат или круг с вытяжкой 17-25, с междеформационными паузами, не превышающими 0,05 с, за планетарной клетью формируют петлю полученного прутка, порезку на заданные длины производят при периодической остановке прутка, отрезки прутка распределяют с помощью, по меньшей мере, одной стрелки на параллельные потоки и штампуют из них метизы, и/или рельсовые костыли, и/или противоугоны.

Сущность изобретения заключается в следующем. Для производства крупных болтов и гаек, применяемых в креплении железнодорожных рельсов, а также других изделий аналогичного назначения (рельсовые костыли и противоугоны) требуется мелкосортный прокат иного, более крупного сечения, например, круг диаметром 20 мм. Это диктует необходимость выбора более крупного сечения непрерывно-литой заготовки. Кроме того, для производства круга или квадрата диаметром 20 мм достаточно тех обжатий, которые можно давать непосредственно на планетарном стане, не используя сортовую прокатку. Это позволяет организовать производство без участия группы сортовых клетей. Существенное снижение веса установленного оборудования само по себе составляет достойную задачу. Помимо этого, снижение протяженности технологической линии, реализующей способ, позволяет более эффективно сохранять тепло металла к концу процесса, которое необходимо для горячей штамповки деталей, тем самым дополнительно выявляется еще и эффект энергосбережения. Другие особенности технологии, реализующей способ, отличающие ее от прототипа, диктуются использованием в этом случае, в отличие от прототипа, обычных конструкционных сталей.

Далее способ поясняется на конкретном примере выполнения.

Непрерывной разливкой получают заготовку прямоугольного сечения 110•140 мм. После выхода заготовки из зоны вторичного охлаждения криволинейного кристаллизатора на горизонтальный участок технологической линии ее подогревают до 850-950^oС. Этой температуры, в принципе, достаточно для того, чтобы произвести первое обжатие заготовки в задающей клети планетарного стана. Здесь заготовку обжимают до круга диаметром 95 мм. Далее заготовка передается в планетарную клеть, где, в силу особенностей процесса планетарной прокатки, позволяющего, в частности, при малой продолжительности междеформационных пауз (особенность процесса планетарной прокатки - дискретный режим) не только не терять тепло заготовки, но и повысить ее температуру на 120-150^oС. Поэтому тепло предыдущей обработки используется максимально эффективно, и в то же время, благодаря указанной специфике процесса планетарной прокатки, можно избежать излишних затрат энергии на подогрев заготовки.

В планетарной клети значительные вытяжки, которые она может обеспечить (в данном случае достаточно вытяжек в пределах 17-25), позволяют получить на выходе круглый пруток диаметром 22-23 мм или квадрат эквивалентного сечения со стороной 20 мм. Этот пруток соответствует тем размерам, которые требуются для штамповки деталей указанной выше номенклатуры.

По выходу из планетарной клети сортовая заготовка со скоростью 0,3-0,4 м/с в виде петли поступает в термостат, на выходе из которого тянущими роликами подается к летучим ножницам. От заготовки отрезаются штучные прутки длиной 6-8 м, которые с помощью стрелки поочередно разделяются на два потока, в каждом из которых установлен, по меньшей мере, один автомат для горячей штамповки деталей: болтов, гаек, рельсовых костылей либо рельсовых противоугонов. Например, это может быть горячевысадочный многопозиционный гаечный автомат А324. Скорость подачи прутка в автомат составляет 0,5 м/с, т. е. она примерно соответствует скорости выхода заготовки из планетарной клети. Наличие двух потоков штамповочного участка решает задачу смены инструмента в одном из прессов без остановки потока либо задачу расширения номенклатуры деталей, производимых по описанной технологии.

В принципе, в случае неполадок на участке штамповки может быть предусмотрен и резервный вариант, когда разрезанная после планетарной клети заготовка (возможно, большего сечения, например, квадрат 40, что легко получить регулированием раствора планетарных валков) может поштучно подаваться на боковой стеллаж и оттуда убираться на склад для дальнейшего использования. Работа начальных участков технологического потока (непрерывная разливка и прокатка) при этом не останавливается.

Описанная технология позволяет удовлетворить потребность в массовых деталях железнодорожно-путевого назначения. При огромной протяженности железных дорог в стране, строительстве новых и ремонте старых переоценить важность удовлетворения такой потребности невозможно.

Формула изобретения

Способ поточного изготовления стального мелкосортного проката и его последующей обработки, включающий непрерывную разливку сортовой заготовки прямоугольного сечения, ее подогрев индукционным методом с выравниванием температуры по сечению после полного затвердевания слитка, последующую совмещенную с непрерывным литьем прокатку на планетарном стане в составе задающей и универсальной прокатной клети, калибровку полученного прутка, его правку, порезку в потоке на заданные длины и штамповку из отрезков прутка деталей, отличающийся тем, что сортовую заготовку отливают сечением 90-110x110-140 мм, ее подогрев ведут до 850-950^oС, в задающей клети заготовку обжимают до круга диаметром 95-110 мм или до скругленного квадрата эквивалентного сечения, полученное сечение в планетарной клети обжимают в ребровой квадрат или круг с вытяжкой 17-25 с междеформационными паузами, не превышающими 0,05 с, за планетарной клетью формируют петлю полученного прутка, прорезку на заданные длины производят при периодической остановке прутка, отрезки прутка распределяют с помощью по меньшей мере одной стрелки на параллельные потоки и штампуют из них метизы, и/или рельсовые костыли, и/или противоугоны.