Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОКАТКИ КРУГЛЫХ ПРОФИЛЕЙ

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при горячей сортовой прокатке круглых стальных профилей (прутков), подвергаемых обточке.

Известен способ производства круглых профилей (прутков) путем многопроходного обжатия заготовки в валках с калибрами с образованием сдвоенного профиля с перемычкой и разделением в последнем проходе [1].

Недостатки известного способа состоят в том, что прутки после разделения имеют некруглую форму поперечного сечения и продольную кривизну. Это приводит к повышенному расходу металла при обточке разделенных прутков.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому изобретению является способ прокатки круглых профилей, включающий обжатие полосы с вытяжкой 1,216 в предчистовом овальном калибре с соотношением осей овала 1,676 и в чистовом круглом калибре с вытяжкой 1,126 [2] - прототип.

Недостатки известного способа состоят в том, что прокатанные профили имеют некруглость поперечного сечения и продольную кривизну. Это приводит к увеличению расхода металла при обточке катаных профилей.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в уменьшении расхода металла при обточке профилей.

Для решения поставленной технической задачи в известном способе прокатки круглых профилей, включающем обжатие полосы в предчистовом овальном и чистовом круглом калибрах, согласно предложению в предчистовом и чистовом калибрах полосу обжимают с вытяжками 1,18-1,30 и 1,20-1,35 соответственно, причем обжатие в чистовом калибре ведут с подпором 100-250 Н и при отношение ширины чистового калибра к его высоте, равном 1,009-1,018.

Сущность изобретения состоит в следующем. Перед обработкой в автоматизированной роторной линии круглые профили из низколегированных сталей в виде прутков диаметром 25-65 мм и длиной 6 м подвергают полной обточке на токарном станке. После прокатки по известной технологии круглые профили имеют нарушение формы поперечного сечения и продольную кривизну, вследствие чего минимальная величина съема при обточке составляет 3 мм на диаметр.

Предложенное распределение вытяжек в предчистовом проходе в овальном калибре 1,18-1,30 и чистовом проходе в круглом калибре 1,20-1,35 обеспечивает наилучшее выполнение круглого профиля. При указанных вытяжках подпор 100-250 Н в чистовом калибре приводит к выравниванию скоростей металла в различных точках сечения полосы, выходящей из чистового калибра. Благодаря этому уменьшается продольная кривизна круглых профилей.

Валки чистового калибра оказывают охлаждающее действие на готовый круглый профиль, что приводит к искажению его формы и размеров. Для компенсации искажения профиля, обусловленного неравномерностью его температурной усадки, полосу обжимают в чистовом калибре, ширина которого превышает высоту в 1,009-1,018 раза.

Таким образом, реализация предложенного способа обеспечивает повышение точности выполнения круглых профилей при одновременном снижении продольной кривизны. Благодаря этому величина съема при обточке круглых профилей снижается с 3 до 1 мм на диаметр.

Экспериментально установлено, что при обжатии в предчистовом и чистовом калибрах с вытяжками менее 1,18 и 1,20 соответственно, имеет место невыполнение круглого профиля, что увеличивает расход металла при обточке. Увеличение вытяжек более 1,30 и 1,35 в предчистовом и чистовом калибрах приводит к увеличению неравномерности деформации по сечению полосы и ее искривлениям.

При подпоре в чистовом калибре менее 100 Н не достигается полное выравнивание скоростей металла в различных точках сечения полосы, выходящей из чистового калибра. Это ведет к образованию продольной кривизны профилей и увеличению расхода металла при обточке. Увеличение подпора более 250 Н приводит к потере устойчивости полосы в межклетевом промежутке и ухудшению точности выполнения профиля.

При отношение ширины чистового калибра к его высоте менее 1,009 на выходе из калибра полоса имеет вертикальную эллипсность, а при указанном отношении более 1,018 - горизонтальную эллипсность. В обоих случаях нарушение правильной формы круглого профиля увеличивает расход металла при обточке.

Примеры реализации способа

Заготовку - квадрат 100 мм из стали марки 40 ХГНМ - нагревают до температуры 1230°С и подвергают прокатке на сортопрокатном стане 350 в системе калибров “овал-круг”. В предчистовом овальном калибре полосу обжимают с вытяжкой λ_п=1,24. Выходящую из предчистового калибра полосу задают с усилием подпора Т=175 Н в чистовой круглый калибр, у которого отношение ширины к высоте составляет К=1,0135. В чистовом калибре полосу обжимают с вытяжкой λ_ч=1,275 в круг с номинальным диаметром 56,73 мм. Температура конца прокатки составляет 990°С. Прокатанный круглый профиль охлаждают на холодильнике. Благодаря прокатке с указанными вытяжками в овальном предчистовом и круглом чистовом калибрах с подпором Т=175 Н в чистовом калибре формируется горячий профиль регламентированного сечения. После охлаждения профиль принимает правильную круглую форму поперечного сечения диаметром 56 мм и с минимальной продольной кривизной. За счет отношения ширины круглого чистового калибра к высоте, равного К=1,0135, достигается компенсация неравномерности температурного поля по сечению профиля, обусловленного охлаждающим действием валков.

Прокатанный профиль обтачивают на токарном станке до диаметра 55 мм. Съем при обточке составляет Δ=1 мм на диаметр.

Варианты реализации предложенного способа и необходимый съем при обточке круглых профилей приведены в таблице.

Из таблицы следует, что в случае реализации предложенного способа (варианты 2-4) достигается уменьшение расхода металла при обточке горячекатаных круглых профилей. При запредельных значениях заявленных параметров (варианты 1 и 5) расход металла увеличивается, необходимая величина съема металла Δ возрастает с 1 до 2-3 мм. Также более высокий расход металла имеет место при реализации способа-прототипа: величина съема металла в процессе обточки составляет 3 мм, а для получения обточенного прутка диаметром 55 мм необходимо прокатывать пруток диаметром 58 мм (против диаметра 56 мм в предлагаемом способе).

Технико-экономические преимущества предложенного способа состоят в том, что обжатие полосы в предчистовом и чистовом калибрах с вытяжками 1,18-1,30 и 1,20-1,35 соответственно, с подпором 100-250 Н в чистовом калибре и при отношение ширины чистового калибра к его высоте, равном 1,009-1,018, обеспечивают получение правильной формы поперечного сечения круглого профиля при минимальном его продольном изгибе. Это позволяет уменьшить расход металла при обточке профилей.

В качестве базового объекта при расчете экономической эффективности предложенного способа принят способ-прототип. Использование предложенного способа обеспечит повышение рентабельности производства круглых профилей, подвергаемых обточке, на 7-12%.

Источники информации

1. Патент РФ №2162381, МПК В 21 В 1/00, 2001 г.

2. А.П. Грудев и др. Технология прокатного производства. - М.: Металлургия, 1994 г., с.255-259 (прототип).