Способ определения параметров прокатки

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК о 9 г 1 гггдг В 21 В 19/04 074 1 Я 1/О Е ИЗОБРЕТЕНИЯ,СВИДЕТЕЛЬСТВУ ОПИСА Н АВТОРСКО ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧКРЫТИ(71) Всесоюзный ордена ТрудовогоКрасного Знамени научно-исследователский и конструкторско-технологический институт трубной промышленности(54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТ" РОВ ПРОКАТКИ, включающий нагрев образцов до различных температур прокатки, испытание их на скручивание и использование полученных данных для расчетапараметров прокатки, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества прокатанных труб путем более точного выбора оптимальных параметров прошивки, скручивание образцов осуществляют прерывисто с различными величинаьщ разовых углов поворота, пауз и цик" лов скручивания, затем фиксируют закапкой микроструктуру образцов и используют для расчета парамет-ров прошнвки данные образца, микро-, структура которого соответствует заданной,1 1 1210Изобретение относится к областиобработки металлов давлением и может быть использовано при разработке технологии прошивки, ковки идругих сталей и сплавов с регламентированной структурой конечногопродукт а.Известен способ определения параметров прошивки, включающий винтовую прокатку заготовок, нагретых 10до температур прошивки, без оправки при регулировании углов подачивалков так, чтобы входная скоростьзаготовки была равна входной скорости заготовки при ее прошивке на оправ"ке, и определение оптимального обжатия при определенной температуре,соответствующего вскрытию полостив заданном сечении заготовки Г 1 3.Однако известный способ не позволяет определить разовые деформациии междеформационные паузы, .необходимые для получения регламентированной структуры,Наиболее близким техническим решением к предложенному является способ определения параметров прокатки,включающий нагрев образцов для различных температур прокатки, испытание их на скручивание и использование полученных данных для расчетапараметров прокатки. Оптимальнуютемпературу нагрева определяют помаксимальной величине угла скручивания при разрушении образцов 1.23.Кроме того, можно определить ин- З 5тервап величины общих деформаций,при которых сталь деформируетсябез разрушения при выбранной температуре.Данный способ не обеспечиваетдостаточной точности выбора параметров прошивки . Выбранные с его помощью параметры приводят к получениюразнозернистой структуры и аномально крупных зерен в однофазных сталях 45и сплавах при горячей их обработке.Кроме того, указанный способ непозволяет определить разовые деформации при циклическом приложениинагрузки и длительность межцеформационных пауз, которые в значительноймере оказывают влияние на конечнуюструктуру металла.Структура металла является важнейшей комппексной характеристикой качества иэделия. Она обуславливает его механические, корроэионныеи ряд других эксплуатационных харак 74 2теристик, Структура однофаэных сталей и сплавов, получаемая при прошив"ке с параметрами деформации, выбран"ными с помощью известного способа,характеризуется значительной разнозернистостыо и грубоэернистостью,которая сохраняется в готовых трубах и является несправимым браком.Цель изобретения - повышениекачества прокатанных труб болееточного выбора оптимальных параметров прошивки.Поставленная цель. достигаетсятем, что согласно способу определения параметров прокатки, включающему нагрев образцов до различныхтемператур, испытание их на скручивание и использование полученныхданных для расчета параметров процесса, скручивание образцов осуществляют прерывисто с различнымивеличинами разовых углов поворота, пауз и циклов скручивания, затем фиксируют закалкой микроструктуру образцов и используют для расчета параметров прошивки данные образцы, микроструктура которого соответствует заданной,Предложенный способ позволяет обеспечить получение прокатанных трубзаданной техническими условиямиструктуры, а следовательно, с необходимыми качественными характеристиками.Сущность способа заключаетсяв следующем.Для определения параметров образец из материала заготовки прерывисто скручивают при разныхтемпературах, разными единичнымии общими углами поворота при разныхмеждеформационных паузах. После этого образец охлаждают в воде и изучают микроструктуру. При этом фиксируют параметры таких образцов,микроструктура которых соответствует заданной, Далее, исходя изрежимов скручивания, с помощью которых получена заданная микроструктура, по известным расчетным зависимостям определяют оптимальные температурно-деформационные параметрыпрошивки,Температура нагрева образцов выбирается исходя из общеизвестныхпринципов выбора температур дпяопределенных групп сталей также,как в известном способе-прототипамис интервалом, как правило, через1074 35 щ -- ОЙ ЬБ 50 3 11250 С с учетом возможностей современных средств нагрева и контроля температуры.,Установлено, что для получениярегламентированной величины зернав структуре готовых труб необходимо на прошивном стане задаватьне только температуру и общую степень деформации, но также и частные деформации ( единичные обжатия)и продолжительность междеформационных пауз.Величины частных деформаций,общей деформации, продолжительность междеформационных пауз определяются расчетом на основе анализа технических возможностей прошивных станов. Поэтому перед выбором параметров скручивания определяют расчетом возможные деформационные параметры, присущие данномустану при производстве гильз определенного сортамента.Пример расчета для прошивногостана "30-90" при прошивке заготовки Ф 50 мм из стали 08 Х 18 Н 10 Т в гильзу 50 х 5 мм при угле подачи 15.Поскольку основная деформация заготовки при прошивке осуществляетсякак известно между валками и оправкой, деформационные параметры определяют на этом участке. Частная деформация каждого участка гильзы осуществляется валками в процессе продвижения гильзы в осевом направлениина величину шага подачи. Шаг подачи при использованной в нашем эксперименте настройке стана составляет 5 мм. Величину частных деформаций определяют по изменению толщины стенки гильзы по мере продвижения ее в очаге деформации, т.е.через каждые 5 мм, по формуле где ЬБ - разность между начальной толщиной стенки (например, у носка оправки ) итолщиной стенки через 5 ммот начальной;Б - начальная толщина стенки У носка оправки, как показали измерения, Б=22 мм. В сечении, находящемся на расстоянии 5 мм от носка оправки, толщина стенки 18 мм, Разность между ними составляет 4 ым. Таким образом, частная деформация в первом цикле деформации при прошивке составляет-- 003 = 8 27. 4 мм 22 ммф Второй цикл деформации осуществляется, начиная от сечения с толщиной стенки 18 мм (Б = 18 мм) доследующего сечения, находящегося 10 на расстоянии 5 мм (толщина стенки в этом сечении 13,5 мм) д Б =- 18-13,5 = 4,5 мм 4,5 мм= - ф -007 = 2522 18 мм15Величины частных деформациейв нашем эксперименте колеблются" от 18,до ЗОХ, Средняя частная деформация составпяет 262. При угле щ подачи в 5 и шаге подачи 5 ммчиспо частных обжатий составляет13. Общая деформация составляет262 13 обжатий = 338.Установлено, что из-за циклич ности процесса прошивки после деформации данного участка заготовки валками следует период отдыхадо тех пор, пока данный участокзаготовки снова войдет в валки;Время пауз между частными деформациямивремя половины оборотазаготовки для двухвапкового стана)определяют, исходя из формулы пЗ = -- ". Ех созыв, (2) пв 11 в где и - число оборотов заготовки;и - число оборотов валков;В - диаметр валков в выходномсечении;Йз - диаметр заготовки;и Я - коэффициенты скольжения в т ковальности заготовки;- угол подачи.При использованной в эксперименте настройке стана параметры, входящие в приведечную Формулу, имеют следующие значения п = 15 об/мин, Эе ф = 270 мм; Эз= 50 мм; 1, и Еравны 1;и = 15; Совр = 0,96. 15 270Таким образом и =-- .1 Фф 3 50х 0,96 = 78 об/мин.Время одного оборота ( в секун 55 60дах)Т = -- = 0 77 с.7811215Время половины оборота заготовки в использованном в экспериментах прошивном стане в зависимости от скорости прошивки и диаметра заготовки может колебаться от О,2 до 0,8 с. Среднее время половины оборота составляет 0,5 с.Дпя определения возможности., получения заданной структуры проводят прерывистое скручивание образцов по режимам, выбранным на основе рассчитанных параметров прошивки. Для определения числа оборотов при кручении образца, соответствующих разовой деформации при прошивке 267, необходимо определить истинную деформацию, соответствующую деформации при прошивке 267, по формуле 074ветствующую скручиванию в 0,5 оборота, по формуле5 1, причем значения параметров, входящих в эту формулу, имеют указывающиеся величины, откуда3,142,5Р= -- -ф - =0 3,15 ЛСтепень частной деформации вО процентах соответствующую истиннойдеформации 0,3, определяют исходяиз Формулы (4), откудаЯ = 1 = е .ООЖ,(4) откуда Угол. поворота при кручении, соответствующий истинной деформации 0,3, определяют по формуле(5) где Откуда где е - истинная деформация;Е - степень деформации;2 п - натуральный логарифм с основанием 2,72,1 2= 2 п - =-03.26 ф 1- ---100/пт у - величина сдвига --- (и -3угол поворота в радианах);- радиус образца 2,5 мм," 1 - длина рабочей части образца 15 мм. пт, 3 2 е 315 633т 2,5 3,13 рад = 180Рассмотрим следующий пример.В результате приведенных экспериментов определили, что заданная структура получена при температуре нагрева 1200 и 15 циклах кручения с разовыми величинами скручивания по 0,5 оборота и паузами по 0,5 с. Исходя иэ этих данных, определяют истинную деформацию образца, соотВНЮШИ Заказ 7852 8 Филиал ППП "Патеат , г. Т. е., частные деформации, которые должен обеспечить прошивнойстан, равны 0,3 и 267. междеформацконные паузы. - по 0,5 с, об щая деФормация составляет: 267 х4 15 циклов = 3903. Соответственно настраивают стан.Как показали эксперименты, такиеже результаты по величине зерна могут быть получены при 160 С и 1 Оциклах кручения с разовыми величинами скручивания по 0,5 об и паузами по 1 с.Экспертиза отмечает в структуреполученной известным и предложенным способом, зерна 8 номера, Однако структура, полученная известнымспособом, более крупнозерниста, таккак одновременно содержит более круп . ные зерна 4 номера, Если в нормативно-технической документации требованиями оговорена необходимость получения структуры с величиной зерна, непревышающей 8 номера, то указаннаявеличина зерна 4 номера явится браковочным признаком. Поэтому нет необходимости скручивать образцы до разразрушения, Достаточно их скручивать до получения заданной структуры50Таким образом, предложенный способпозволяет выбрать необходимую деформацию для получения заданной величины зерна в готовой трубе, а прошивкас параметрами, выбранными по указанному способу, позволяет снизить бракпо величине зерна на 5-7 Е.Тираж 794 По диснееУагород, ул.Проектааа, 4