Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ АСИММЕТРИЧНОЙ ПРОКАТКИ МЕТАЛЛА

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к производству сортового проката в многовалковых калибрах.

Известен способ прокатки металла в четырехвалковом калибре, который подразумевает прокатку с рассогласованием скоростей пар валков, лежащих в разных плоскостях, до пробуксовки пары валков, имеющих меньшую скорость (см. а.с. СССР №610581, кл. B21B 37/02, B21B 1/00, опубл. в БИ №22, 1978 г.).

Недостатком данного способа является сравнительно недостаточная степень сдвиговых деформаций, протекающих в объеме металла при прокатке в многовалковом калибре.

Наиболее близким аналогом является способ прокатки металла в четырехвалковом калибре. Способ подразумевает принудительное сообщение окружной скорости одной паре валков четырехвалкового калибра, не меньшей скорости на выходе из калибра, а другой паре - сообщение скорости, не превышающей скорость металла на входе в калибр (см. а.с. СССР №261344, кл. B21B 1/00, опубл. в БИ №34, 1973 г.).

Недостатком известного способа является недостаточная степень перераспределения вытяжек в многовалковом калибре.

Задачей настоящего изобретения является получение такого способа прокатки сортового металла, при котором бы достигалась высокая степень неравномерности деформации в объеме металла и перераспределения вытяжек по сечению металла, что позволит осуществлять более полную проработку металла за счет больших сдвиговых деформаций.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе прокатки металла в четырехвалковом калибре, имеющем две пары параллельных валков, включающем прокатку с рассогласованием скоростей валков, причем окружные скорости одной пары задают одинаковыми, согласно изобретению,окружные скорости валков другой пары задают отличными друг от друга и неравными скоростям первой пары: v₁=v₃; v₁≠v₂; v₁≠v₄. При этом величины окружных скоростей валков второй пары задают меньше величин скоростей первой пары: (v₁=v₃>v₂>v₄) или величины окружных скоростей валков второй пары задают больше величин скоростей первой пары: (v₁=v₃<v₂<v₄). Кроме того, величину окружной скорости четвертого валка задают больше, а второго валка -меньше величин окружных скоростей первой пары валков: v₄>v₁=v₃>v₂.

Известен способ прокатки металла в четырехвалковом калибре, который подразумевает прокатку с рассогласованием скоростей пар валков, лежащих в разных плоскостях, до пробуксовки пары валков, имеющих меньшую скорость (см. а.с. СССР №610581, кл. B21B 37/02, B21B 1/00, опубл. в БИ №22, 1978 г.). Способ осуществляется при прямолинейном движении заготовки через очаг деформации и предназначен для обеспечения регулирования размеров профиля при прокатке в четырехвалковом калибре, при этом в процессе прокатки не возникают в металле существенные сдвиговые деформации.

Известен способ прокатки металла в четырехвалковом калибре с принудительным сообщением окружной скорости одной паре валков четырехвалкового калибра, не меньшей скорости на выходе из калибра, а другой паре - сообщение скорости, не превышающей скорость металла на входе в калибр (см. а.с. СССР №261344, кл. B21B 1/00, опубл. в БИ №34, 1973 г.). Способ осуществляется при прямолинейном движении заготовки через очаг деформации и предназначен для снижения рабочих усилий при деформации металла в четырехвалковом калибре клети, при этом в процессе прокатки в металле не возникают существенные сдвиговые деформации.

В заявляемом способе отличительные признаки, характеризующие использование в процессе прокатки с рассогласованием скоростей валков не только заданных одинаковыми окружных скоростей одной пары валков, но и отличных друг от друга окружных скоростей валков другой пары, причем неравных скоростям первой пары: меньше или больше величин скоростей первой пары. Кроме того, величину окружной скорости четвертого валка задают больше, а второго валка меньше величин окружных скоростей первой пары валков. Это позволяет создать новый технический эффект, заключающийся в более полной проработке металла за счет больших сдвиговых деформаций, происходящих в объеме металла при прокатке за счет более неравномерного перераспределения вытяжек по сечению заготовки, что позволит получить более мелкий балл зерна.

На основании анализа известных источников информации можно сделать вывод, что для специалиста заявляемый способ прокатки металла не следует явным образом из известного уровня техники, а следовательно, соответствует условию "изобретательского уровня".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

- на фиг.1 изображены рабочие валки (1-4), расположенные в одной плоскости и образующие четырехвалковый калибр;

- на фиг.2 изображена пара горизонтальных валков (1,3) четырехвалкового калибра;

v₁,v₃ - окружные скорости валков (индексы соответствуют позициям валков);

- на фиг.3 изображена пара вертикальных валков (2, 4) четырехвалкового калибра;

v₂, v₄ - окружные скорости валков (индексы соответствуют позициям валков).

Предлагаемый способ прокатки реализуется следующим образом.

В рабочие валки 1-4 (фиг.1), расположенные в одной плоскости и образующие четырехвалковый калибр, задают заготовку 5.

Двум горизонтальным рабочим валкам 1 и 3 задают одинаковую окружную скорость (фиг.2), а паре вертикальных валков 2 и 4 задают окружные скорости, отличные друг от друга и неравные скоростям пары горизонтальных валков (фиг.3).

При прокатке в многовалковом калибре (фиг.1) на контакте металла с парой валков 1, 3 (фиг.2), имеющих наибольшую скорость, образуется зона ускоренного течения металла, а на контакте с валками 2, 4 (фиг.3), имеющими наименьшую скорость, образуется зона замедленного течения металла, что приводит к возможности более неравномерного перераспределения вытяжек по сечению деформируемой заготовки и получению больших сдвиговых деформаций в объеме металла.

При прокатке в многовалковом калибре (фиг.1) на контакте металла с парой валков 1, 3 (фиг.2), имеющих наименьшую скорость, образуется зона замедленного течения металла, а на контакте с валками 2, 4 (фиг.3), имеющими наибольшую скорость, образуется зона ускоренного течения металла, что приводит к возможности более неравномерного перераспределения вытяжек по сечению деформируемой заготовки и получению больших сдвиговых деформаций в объеме металла.

При прокатке в многовалковом калибре (фиг.1), на контакте металла с валком 4 (фиг.3), имеющим наибольшую по величине скорость, образуется зона ускоренного течения металла, а на контакте с валком 2 (фиг.3), имеющим наименьшую скорость, образуется зона замедленного течения металла, что приводит к возможности более неравномерного перераспределения вытяжек по сечению деформируемой заготовки и получению больших сдвиговых деформации в объеме металла.

Пример конкретного выполнения 1.

Для изготовления прутка квадратного сечения с закругленными углами и диаметром вписанной окружности 6 мм с повышенными механическими свойствами использовали круглую заготовку диаметром 8 мм из стали марки Ст.45. Прокатка осуществлялась в клети с четырехвалковым калибром со всеми приводными валками (фиг.1). Окружная скорость первого валка была равна 7,15 рад/с, второго - 7,00 рад/с, третьего - 7,15 рад/с и четвертого - 6,80 рад/с. В результате неравномерной вытяжки по сечению металла передний конец заготовки на выходе из валков загнулся в сторону валка с наименьшей скоростью. На длине вышедшего из валков конца заготовки, равной 50 мм, величина загиба в сторону валка с наименьшей скоростью составила 4,0 мм.

Таким образом, в калибре клети, включающей две пары валков, одна из которых имеет одинаковую максимальную скорость, имеется существенная сдвиговая деформация, вследствие которой изгибается передний конец заготовки в сторону валка с наименьшей окружной скоростью.

Пример конкретного выполнения 2.

Для изготовления прутка квадратного сечения с закругленными углами и диаметром вписанной окружности 6 мм с повышенными механическими свойствами использовали круглую заготовку диаметром 8 мм из стали марки Ст.45. Прокатка осуществлялась в клети с четырехвалковым калибром со всеми приводными валками (фиг.1). Окружная скорость первого валка была равна 6,80 рад/с, второго - 7,00 рад/с, третьего - 6,80 рад/с и четвертого -7,15 рад/с. В результате неравномерной вытяжки по сечению металла передний конец заготовки на выходе из валков загнулся в сторону второго валка, то есть валка с меньшей скоростью относительно пары горизонтальных валков. На длине вышедшего из валков конца заготовки, равной 50 мм, величина загиба в сторону второго валка составила 3,3 мм.

Таким образом, в калибре клети, включающей две пары валков, одна из которых имеет одинаковую минимальную скорость, имеется существенная сдвиговая деформация, вследствие которой изгибается передний конец заготовки в сторону второго валка, имеющего наименьшую окружную скорость в паре горизонтальных валков.

Пример конкретного выполнения 3.

Для изготовления прутка квадратного сечения с закругленными углами и диаметром вписанной окружности 6 мм с повышенными механическими свойствами использовали круглую заготовку диаметром 8 мм из стали марки Ст.45. Прокатка осуществлялась в клети с четырехвалковым калибром со всеми приводными валками (фиг.1). Окружная скорость первого валка была равна 7,00 рад/с, второго - 6,80 рад/с, третьего - 7,00 рад/с и четвертого - 7,15 рад/с. В результате неравномерной вытяжки по сечению металла передний конец заготовки на выходе из валков загнулся в сторону валка с наименьшей скоростью. На длине вышедшего из валков конца заготовки, равной 50 мм, величина загиба в сторону валка с наименьшей скоростью составила 3,8 мм.

Таким образом, в калибре клети, включающей две пары валков, одна из которых имеет одинаковую промежуточную по величине скорость, имеется существенная сдвиговая деформация, вследствие которой изгибается передний конец полосы в сторону валка с наименьшей окружной скоростью.

Таким образом, в калибре клети обеспечивается более полная проработка металла за счет существенной неравномерности перераспределения вытяжек в одной плоскости и, как следствие, создание больших сдвиговых деформаций. При разных соотношениях окружных скоростей валков в калибре будут наблюдаться различные варианты неравномерного распределения вытяжек, которые влияют на степень проработки металла за счет больших сдвиговых деформаций, что позволит получать требуемый балл зерна.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявляемый способ работоспособен и устраняет недостатки, имеющие место в прототипе, что подтверждается примером выполнения. Соответственно заявляемое решение может быть применимо в прокатном производстве, а следовательно, соответствует условию "промышленная применимость".