Способ прокатки-разделения

Способ относится к области прокатного производства, в частности производству заготовки и сортового проката. Задачей изобретения является повышение качества поверхности отделенных заготовок в зоне перемычки. Это достигается формированием в прокатных валках в формирующем пропуске трех или более равносторонних заготовок, соединенных между собой перемычками по ширине и последующее отделение крайних заготовок путем растяжения перемычек в валках до разрыва. Заготовки формируют со стороной в диапазоне 1,005-1,2 стороны отделенной заготовки в калибре, все ручьи которого расположены с взаимным смещением осей своих скелетных контуров навстречу друг другу на регламентируемую величину. Толщину перемычек формируют в диапазоне 0,1-0,8 от стороны отделенной заготовки, отделение крайних заготовок производят по одной за проход в калибре с одним разделяющим гребнем и двумя ручьями различной, регламентируемой ширины. Изобретение обеспечивает стабилизацию течения металла в зоне перемычки. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к области прокатного производства, в частности к производству заготовки и сортового проката.

Известен способ производства сортовых заготовок, сущность которого состоит в формировании в прокатных валках одновременно нескольких равносторонних заготовок, отличающихся в 1,05-1,5 раза площадями поперечного сечения смежных заготовок, соединенных между собой перемычками по ширине, и последующее их продольное разделение путем взаимного продольного смещения смежных заготовок, обеспечиваемое различием их частных степеней деформации в 1,05-1,5 раза (А.С. СССР №822932, МПК В 21 В 1/02).

Недостатком этого способа является искажение формы смежных разделенных профилей из-за неконтролируемого перетекания металла в разделяющем калибре из обжимаемых заготовок в смежные необжимаемые.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому является способ разделения профилей при прокатке, включающий формирование в прокатных валках преимущественно трех равносторонних заготовок, соединенных между собой перемычками по ширине, и последующее их продольное разделение в разделяющем калибре путем растяжения перемычек до разрыва, причем чистовой профиль средней заготовки формируют в формирующем калибре (А.с. СССР №1359021, МПК В 21 В 1/02).

Недостатком известного способа является низкое качество поверхности смежных разделенных профилей в зоне перемычки из-за неконтролируемого перетекания металла в разделяющем калибре из обжимаемых заготовок в необжимаемые и образовании при этом шейки разрыва. Это происходит вследствие того, что контакт разделяемых заготовок с поверхностью валков в зоне тонкой перемычки на всем протяжении разделения отсутствует. Получаемые при этом шейки разрыва смежных профилей при последующей прокатке могут привести к дефекту поверхности - закату. Кроме того, необходимость обжатия крайних профилей при отсутствии обжатия средних приводит к продольному изгибу крайних профилей по выходу их из валков, что усложняет направление разделенных профилей в валки при необходимости дальнейшей прокатки.

Задачей предлагаемого способа является повышение качества поверхности отделенных заготовок в зоне перемычки за счет стабилизации течения металла в зоне перемычки путем регламентации формы, положения и соотношений размеров поперечного сечения заготовок в формирующем и разделяющем калибрах.

Достижение указанного технического результата осуществляется путем формирования в прокатных валках в формирующем пропуске трех или более равносторонних заготовок, соединенных между собой перемычками по ширине и последующее отделение крайних заготовок путем растяжения перемычек в валках до разрыва. Заготовки формируют со стороной в диапазоне 1,005-1,2 стороны отделенной заготовки в калибре, все ручьи которого расположены с взаимным смещением осей своих скелетных контуров навстречу друг другу на величину, прямо пропорциональную толщине сформированной перемычки и обратно пропорциональную тангенсу угла между стороной заготовки и горизонтальной осью валка. Толщину перемычек формируют в диапазоне 0,1-0,8 от стороны отделенной заготовки, отделение крайних заготовок производят по одной за проход в калибре с одним разделяющим гребнем и двумя ручьями с шириной одного ручья не менее чем горизонтальная диагональ отделенной заготовки, а другого ручья - не менее чем (n-1)·(D-S), где n - число сформированных заготовок, D - длина горизонтальной диагонали отделенной заготовки, S - смещение осей заготовок в формирующем калибре.

Общими ближайшим аналогом признаками являются:

- формирование в прокатных валках в формирующем пропуске трех или более равносторонних заготовок, соединенных между собой перемычками по ширине;

- последующее отделение крайних заготовок путем растяжения перемычек в валках до разрыва.

В отличие от прототипа в предлагаемом способе:

- в формирующем калибре заготовки формируют со стороной в диапазоне 1,005-1,2 стороны отделенного профиля;

- все ручьи формирующего калибра расположены с взаимным смещением осей своих скелетных контуров навстречу друг другу на величину, прямо пропорциональную толщине сформированной перемычки и обратно пропорциональную тангенсу угла между стороной заготовки и горизонтальной осью валка;

- толщину перемычек по скелетному контуру калибра формируют в диапазоне 0.1-0.8 стороны отделенной заготовки;

- отделение крайних заготовок производят по одной за проход в калибре с одним разделяющим гребнем и двумя ручьями с шириной одного ручья не менее чем горизонтальная диагональ отделенной заготовки, а другого ручья - не менее чем (n-1)·(D-S).

В частных случаях выполнения предлагаемого способа скелетные контуры сформированных заготовок и разделенные заготовки имеют квадратную форму.

На Фиг.1 показаны сформированные в валках четыре квадратные заготовки (n=4), соединенные между собой по ширине перемычками.

На Фиг.2-4 показана схема прокатки-разделения четырех квадратных заготовок в двухручьевых несимметричных калибрах: на Фиг.2 - в первом, на Фиг.3 - во втором и на Фиг.4 - в третьем разделяющих пропусках.

На чертежах приняты следующие обозначения: С_ф, С_р - сторона сформированной и отделенной заготовки соответственно; h - толщина перемычки, сформированной в формирующем калибре; S - величина смещения оси ручья формирующего калибра к соседнему ручью; α - угол между стороной заготовки и продольной осью валка; 1 - ось скелетного контура ручья формирующего калибра; 2 - скелетный контур ручья формирующего калибра; 3 - форма поперечного сечения отделенной крайней заготовки; 4 - поперечное сечение неразделенных заготовок; 5 - разделяющие гребни; 6 - контур первого ручья двухручьевого разделяющего калибра; 7 - контур второго ручья двухручьевого разделяющего калибра; B₁ и В₂ - ширина большего и меньшего ручьев разделяющего калибра соответственно.

Механизм разделения (см. Фиг.2-4) заключается в создании в зоне перемычки между крайней заготовкой 3 и остальной частью сформированного раската 4 растягивающих напряжений под действием поперечных сил от внутренних боковых поверхностей отделяющих гребней 5.

На первом этапе прокатки в разделяющем калибре с ручьями 6 и 7 осуществляется захват и обжатие металла валками в зоне перемычки, приводящее к уменьшению стороны заготовок от С_ф до С_р и возникновению поперечных сил. Величина этих сил зависит от протяженности первоначального контакта металла с валками, определяемой стороной сформированных заготовок С_ф и толщиной перемычки h. По мере обжатия металла валками толщина перемычки между разделяемыми заготовками уменьшается и, следовательно, снижается сопротивление перемычки растяжению. В то же время по мере входа заготовки в валки в силу увеличения протяженности контакта металла с валками по поверхности разделяющих гребней 5 калибра поперечные силы возрастают. В момент достижения баланса растягивающих сил и сил сопротивления перемычки растяжению стороны, участвующие в разделении заготовок С_ф, перестают уменьшаться, и начинается пластическое растяжение зоны перемычки в поперечном направлении, заканчивающееся разрушением перемычки и смещением отделенной крайней заготовки 3 в направлении от разделяющих гребней 5 к его разъему.

Таким образом, сторона сформированной заготовки С_ф и толщина перемычки h, полученные в формирующем калибре, определяют начальную протяженность контакта металла с валками по внутренней поверхности разделяющих гребней 5 в разделяющем калибре и, следовательно, определяют момент начала пластического растяжения перемычки и размеры крайних отделенных заготовок.

Формирование заготовок со стороной С_ф менее 1,005С_р приводит к снижению точности из-за недозаполнения крайней отделенной заготовки (площадь сечения меньше требуемой).

При формировании заготовок со стороной С_ф, превышающей 1,2С_р, точность также снижается из-за того, что отделение произойдет раньше, чем необходимо для получения заданной площади сечения отделенной заготовки.

При формировании перемычки толщиной h меньше 0,1 С_р разделение не произойдет из-за недостатка ресурса вертикального перемещения валков для поперечного растяжения до разрыва, так как в начале разделения этот ресурс перемещения валков тратится на изменение стороны заготовок.

Если сформирована перемычка с толщиной h больше 0,8С_р, из-за недостатка первоначального контакта на разделяющем гребне поперечные силы будут недостаточны для начала растяжения заготовок, в зоне перемычки будет осуществляться пластическое обжатие с последующим уширением и вытяжкой раската, а разделение не произойдет.

Ресурс вертикального перемещения валков для поперечного растяжения перемычки обеспечивается путем расположения всех ручьев формирующего калибра с взаимным смещением осей своих скелетных контуров навстречу друг другу на величину S, прямо пропорциональную толщине сформированной перемычки h и обратно пропорциональную тангенсу угла между стороной заготовки и горизонтальной осью валка α.

Смещение крайних ручьев формирующего калибра на величину, не равную S, невозможно без изменения ширины перемычки.

Использование в качестве разделяющего калибра с одним разделяющим гребнем и двумя ручьями с шириной одного ручья не менее чем горизонтальная диагональ отделенной заготовки, а другого ручья - не менее чем (n-1)·(D-S), обусловлено последовательной схемой отделения крайних заготовок. Ширина первого ручья двухручьевого разделяющего калибра должна позволить размещение в нем в первом разделяющем пропуске (n-1) неотделенных заготовок 4, а ширина второго ручья должна позволить размещение в нем одной отделенной крайней заготовки 3.

При использовании полученных заготовок в качестве сортовых скелетные контуры сформированных заготовок и разделенные заготовки выполняют квадратной формы.

Пример. При производстве квадратной заготовки 100×100 мм на блюминге 1150 Волгоградского металлургического завода ″Красный Октябрь″ с применением прокатки-разделения блюмса на четыре заготовки (n=4) в формирующем калибре формируют четыре квадратные заготовки со сторонами С_ф=1,15·101,3=116,5 мм, соединенными между собой перемычками с толщиной h_n=0,7·101,3=70,9 мм. Угол между стороной заготовки и горизонтальной осью валка в формирующем и разделяющем калибрах - 45°. При этом все ручьи формирующего калибра смещены вдоль оси валка по направлению к центральной оси формирующего калибра на величину S=70.9/tg45°=70,9 мм. В момент захвата в разделяющем калибре за счет контакта разделяющего гребня валка и заготовок по всей боковой поверхности отделяющих гребней создаются поперечные силы, достаточные для начала растяжения и последующего разрыва перемычки.

Сформированные крайние заготовки отделяют по одной от остальной части раската в трех разделяющих пропусках, в двухручьевом калибре, один из ручьев которого выполнен шириной 1085 мм, а второй шириной 150 мм. После разделения все четыре квадратных заготовки имеют сторону в горячем состоянии, равную 101,3±1 мм.

1. Способ прокатки-разделения, включающий формирование в прокатных валках, по меньшей мере, трех равносторонних заготовок, соединенных между собой по ширине перемычками, и последующее отделение крайних заготовок путем растяжения перемычек в валках до разрыва, отличающийся тем, что заготовки формируют со стороной в диапазоне 1,005-1,2 стороны отделенной заготовки в калибре, все ручьи которого расположены с взаимным смещением осей своих скелетных контуров навстречу друг другу на величину, прямо пропорциональную толщине сформированной перемычки и обратно пропорциональную тангенсу угла между стороной заготовки и горизонтальной осью валка, толщину перемычек формируют в диапазоне 0,1-0,8 стороны отделенной заготовки, отделение крайних заготовок производят по одной за проход в калибре с одним разделяющим гребнем и двумя ручьями с шириной одного ручья не менее чем горизонтальная диагональ отделенной заготовки, а другого ручья - не менее чем (n-1)·(D-S), где n - число сформированных заготовок, D - длина горизонтальной диагонали отделенной заготовки, S - смещение осей заготовок в формирующем калибре.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что скелетные контуры сформированных заготовок и разделенные заготовки имеют квадратную форму.