Способ получения круглого сортового проката

СОЮЗ СОВЕ СОЦИАЛИСТ РЕСПУБЛИК ких ских 1816236 АЗ 9) я)5 В 21 В 19/02, 1/02 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(57) Использование; при вин сортового проката из легир лов и сплавов. Нагретую заг вают реверсивно на ст прокатки за три или более ках, имеющих два обжимны личными углами наклона об прокатки при сумме углов 1 стижения логарифмическог вытяжки, составляющего О. ного, прокатку заготовки и среднем значении угла нак участков валков, измененно 18титут стали и сплавов,П.Галкин, Е.А.Харит В,П.Пахомов, В.С.Д М.А.Минтахановтитут стали и сплавов 59-22580 ЕНИЯ КРУГЛОГО СОР л,образующей к оси прокатки а 2, и калибрующий участок К 2;- реверсивно(фиг.2), в валках, имеющихобжимные участки А 2 и, А 2 и калибрующийК 2, Углы наклона образующих обжимныхучастков к оси прокатки составляют соответственно а иа,п йСпособ, предусматривающий многопроходную реверсивную прокатку, ориенти фрован на малопластичные и высокопрочныеметаллы и сплавы, деформации которых с Окоэффициентами вытяжки за проход более Я2,0 - 2,5 практически невозможна, К таким (ь)материалам относятся литые быстрорежу- О,щие стали, жаропрочные сплавы на никелевой основе, многие сплавы титана и др.Кроме того, данный способ эффективен дляобработки металлов, структура которых ослаблена легкоплавкими эвтектиками с присутствием окислов серы, фосфора, кремния.Способ реализуется следующим образом,Нагретая до температуры горячей деформации заготовки (слиток) из иегирова: 1.. (54) СПОСОБ ПОЛУЧТОВОГО ПРОКАТА Изобретение касается обработки металлов давлением, в частности технологии получения круглого сортового проката, пре. Имущественно из легированных металлов и сплавов.Целью изобретения является повышение выхода годного при обработке легированных металлов и сплавов.Способ иллюстрируется фиг,1 и 2.Рабочие валки 1 для реверсивной прокатки заготовки до достижения логарифмического коэффициента вытяжки, составляющего 0,1 - 0,7 от суммарного, имеют; поочередно работающие обжимные участки А 1" и А 1 для прокатки заготовки в прямом и обратном направлениях; калибрующий участок К 1, размещенный между обжимнымяи. Углы наклона обжимных участков А 1 и и А 1 к оси прокатки составляют соответственно а 1 и и а 1.Последующая прокатка ведется в валках П по одному из двух вариантов:- нереверсивно (фиг,1), в валках, имеющих обжимной участок А 2 с углом наклона товой прокатке ованных металотовку прокатыане винтовой пропуска в валх участка с разразующей к оси -42. После докоэффициента - 0,7 от суммарродолжают при она обжимных м в 1,2-4,0 раза, 1816236ного металла или сплава подается на реверсивную прокатку в валках 1. В первом проходе заготовка деформируется обжимным участком валков А 1" и калибрующим участком К, После выхода раската из очага реФормации валки сводятся на новый калибр меньшего диаметра. реверсируется направление их вращения. Раскат задается в валки для обжатия в реверсивном направлении, при этом работает обжимной участок А 1 .и калибрующий К 1, Далее вновь производится пропуск в прямом направлении, В описанной последовательности осуществляется прокатка заготовки не менее, чем за три пропуска до достижения логарифмического коэффициента вытяжки, составляющего 0,1-0,7 от суммарного, Реверсивную прокатку ведут в валках, у которых сумма углов наклона образующих обжимных уча- стков к оси прокатки а 1" и а 1 составляет 12-42 О, А среднее значение а 1 ср = - (а 1 п +ср 1, и2 + а 1) соответственно равно 6-21,Далее в зависимости от уровня пластиЧеских свойств, сопротивления деформации и состоянии структуры металла дефОрмация раската может осуществляться как эа один проход (фиг.1), так и эа несколько проходов в реверсивном режиме (фиг.2). Прокатка выполняется в валках П, Причем, согласно предписания способа, прокатка ведется при среднем значении угла наклона образующей обжимных участков валков асср, измененном в .1,2-4,0 раза по сравнению с предшествующим значением а 1 р и суммарном значении а 1 р + а 2 р = 12 - 42, В случае иереверсивйого режима прокатки асср = а 2, а в случае реверсивного а 2 р = - (а 2 +ср 1 и2+ гЖ"). Т,е. получение проката согласно способа директивно связано с соблюдением соотношения;ат(2) р (1.2 4,0) аг(1) р,При ограничении на суммарное значение иэ ограничительной части формулы а 1 ср+ ср 12 420После получения в валках П проката, требуемого диаметра способ завершен в полном объеме, Далее следуют заключительные операции охлаждения. отделки, упаковки.В данном способе организована двухстадийиая обработка с различными по стадиям средними углами наклона образующих обжимных участков к оси прокатки. Переход от первой стадии ко второй выполняется по достижении логврифмического коэффициента вытяжки, составля-.ющего 0,1-0,7 от суммарного, Э ксплуатируемый положительный эффект впредлагаемом способе основан на уп 5 равляемом взаимодействии и вэаимодополненный условий пластическогоформоиэменения металла на стадиях деформации с различными значениямиа 1 р) р, На каждой иэ стадий наибольшейпластической деформации и наиболее интенсивной проработке структуры металлаподвергаются различные области поперечного сечения раската. Посредством управляющего воздействия иа пластическое"5 течениеметалла через соотношение (1) достигается такое расположение зон наибольшей деформации, при котором онистыкуются с гарантированным перекрытиеми в совокупности охватывают все попереч 20 ное сечение раската, Позонная проработкаметалла максимально благоприятна для повышения деформируемости легированныхметаллов и сплавов за счет включения вдействие дислокацион ного скольжения;мак 25 симально возможного обьема металла. Природный ресурс пластичности легированногометалла в. этом случае используется с, наибольшей полнотой,Одновременно с сокращением,вероятЗ 0 ности образования разрывов, повышаетсярезультирующая равномерность и, интенсивность проработки структуры металла,Глубина проникновения зоны интенсив-.ной пластической деформации пропорцио-нальна величине частного обжатия (обжатияза 1/3 оборота заготовки) и возрастает сувеличением угла наклона образующей обжимного участка к оси прокатки.При деформации с меньшими зиачени 40 ями а 1 Р (или.аР) зона наиболее интенсивной турбулентно-сдвиговой деформациирасполагается преимущественно в периферийных слоях раската. В них локализуетсяпреимущественно проработка и уплотнение,45 структуры металла.При деформации. выполняемой валкаФми с большим в 1.2-4,0 раза углом наклонаобразующей обжимного участкак оси про- .катки, зона максимальной. турбулентно-50 сдвиговой деформации, благодаря ростучастных обжатий, смещается в центральнуючасть раската, На этой стадии идет активноеустранение дефектов осевой зоны, В дислокационное скольжение интенсивно вовлекаются новые кристаллографическиесистемы, латентные при предшествующей прокатке. Деформация развивается за счет физического ресурса пластичности центральных слоев металла, не испытавшего напредыдущей стадии интенсивной деформации.В результате такой суперпозиции схем деформации достигается равномерная проработка структуры металла во всем объеме раската, повышается деформируемость легированных металлов и, как следствие, снижаются технологические отходы.Для формирования положительного эффекта и достижения цели изобретения существенно важно следующее обстоятельство. Зона, подвергшаяся на первоначальной стадии деформации наибольшей проработке и наибольшемууплотнению, качественно усиливает интенсивность уплотнения соседних объемов металла на последующей стадии, как бы выполняя функции дополнительного рабочего инструмента (жесткой оправки или пластичной оболочки).Изменение в 1,2 - 4,0 раза среднего угла наклона образующей обжимного участка к оси прокатки следует осуществлять, когда наступит достаточно полная деформацион- ная проработка структуры металла в зоне преимущественной проработки и останется достаточная деформация на окончательную прокатку для обесйечения равномерности проработки,В результате прямых экспериментов по прокатке легированных металлов и сплавов установлено, что такая ситуация складывается по достижении логарифмического ко- эффициента вытяжки, составляющего 0,1 - 0,7 от суммарного.Этой соразмерностью способа обеспечивается высокая равномерность по зонной проработки структуры металла при максимальном использовании природного потенциала пластических свойств всего объема деформируемого металла. Нарушение указанного соотношения ведет к потере эффекта равномерности проработки металла. В структуре получаемого проката имеется грубая остаточная неоднородность, которая недопустимо повышает уровень брака по разноэернистости макро- и микрозерна легированного металла. Кроме того резко возрастает опасность образования разрушения металла в зонах, испытавших максимальную деформацию на одной из стадий прокатки. Суммарное значение логарифмического коэффициента вытяжки должно составлять 0,7 - 2,0. Такие степени деформации гарантируют полную проработку литой структуры большинства легированных металлов и сплавов.Решающим образом на соразмерность между а 1 Р и а 2 Р влияет соотношение меж 50 дефектами и достаточно плотной периферийной зоной целесообразно начинать деформировать с больших углов а 1" на первой стадии, переходя к меньшим значениям а 2 Р на второй. Слитки и заготовки с плотной осевой зоной, развитым транскристаллитным строением и ослабленной структурой вблизи периферии требуют начальной деформации при меньших значениях а 1 Р с переходом к большим а 2, 10 15 20 25 30 35 40 45 ду упругими и вязкими характеристиками конкретного материала,Для материалов с наиболее сильнымиупругими свойствами и слабыми вязкими характеристиками, т,е, обладающими значительной способностью передавать деформирующие усилия и сдвиговые движения от периферии к центру, необходимое рассредоточение зон интенсивной деформации достигается при минимальных различиях в углах конусности обжимных участков а 1 Р и аР, составляющих 1,2 - 2,0. В эту группу материалов входят в частности жаропрочные сплавы на никелевой основе с интерметаллидным упрочнением типа ХН 51 ВМТЮКФР, ХН 55 ВМКЮ. ХН 77 ТЮР и т.п.По мере снижения упругих свойств ироста вязких, т.е. по мере усиления способности материала к локализации сдвигового пластического течения в периферийной зоне, для рассредоточения областей максимальной деформации, необходимо адекватно увеличивать различие между а 1 Р и а 2 Р. Для металлов типа быстрорежущих сталей Р 6 М 5, Р 6 М 5 К 6 и др инструментальных сталей типа Х 12, Х 12 М, титановых сплавов отношение углов наклона образующих обжимных участков по стадиям следует соблюдать в пределах 2,0-3,0, А для металлов с доминирующими вязко-пластическими свойствами, типа нахромов, коррозионностойких сталей, сплавов на основе меди, циркония требуются максимальйые отношения углов вблизи верхней границы 3 3 4 0В зависимости от состояния структуры поверхности и характера распределения не- .сплошностей исходных заготовок решается вопрос о конкретном (больше, меньше) распределении значений аР и а 2 Р между стадиями. Распределение а 1 Р и а по стадиям должно быть таким, чтобы основная масса дефектов подвергалась уплотняющему воздействию на первой стадии. Этодает возможность в наибольшей степениреализовать потенциальный ресурс пластичности конкретных слитков. Слитки и заготовки с преимущественно центральнымиП р и м е р. На станах МИСиС способ применен для получения круглого проката диаметром 55 мм из слитков диаметром 150 мм следующих марок и способов выплавки: труднодеформируемый никелевый 5 сплав ЖС 6 КП, слиток вакуумного переплава; быстрорежущая сталь Р 6 М 5, слиток вакуумно-дугового переплава; коррозионностойкая сталь 12 Х 18 Н 10 Т, непрерывнолитая заготовка, 10Слитки нагревали до температуры максимальной деформируемости сплава при винтовой прокатке, Конкретно но маркам она составила: ЖС 6 КП - 1150 С; КбМ 5 - 1100 С 12 Х 18 Н 10 Т - 1180 С. Прокатку осу ществляли в валках, развернутых на угол . подачи 20 и угол раскатки 18 О.Слитки из сплаваЖС 6 КП прокатывали реверсивно с диаметра 150 мм на диаметр 135 мм за пять проходов, при этом был до стигнут логарифмический коэффициент вытяжки, составляющий О,1 от суммарного, Прокатку вели в валках с а 1 - 7 О; а 1 = 4 О; а 1 Р = 5,5 О. Далее раскат прокатывали в валках с измененными углами наклона образу ющих обжимных участков валков. к оси прокатки, Их значения составили а 2 = 9 О; . а -. 5;а 2 Р - 7. При этом ар изменено по отношению к а 1 Р в .1,2 раза. Прокатку раската с диаметра 135 мм на.окончатель ный прокат диаметром 55 мм вели реверсивно эа 7 проходов. В аналогичной последовательности получали прокат из сталей Р 6 М 5 и 12 Х 18 Н 10 Т, Слитки из стали РбМ 5 прокатывали с ф 150 мм на 6100 мм 35 (доля достигнутого коэффициента вытяжки составляет 0;4 от суммарного) реверсивно за три прохода при углах й 1" = 11. а 1 - 3; а 1 Р = 7.Последующую прокатку с 6100. на 6 55 .40 выполняли также реверсивно за три прохосР 16 опри соблюдении отношения а 2"/ а = 2,3.Прокатку слитков из стали 12 Х 18 Н 1 ЯТ выполняли сф 150 мм на 6 75 мм (доля достигнутого коэффициента вытяжки 0,7 отсуммарного) реверсивно эа три прохода ввалках с углами: а 1 =13 О а 1 =4 О а 1 ср== 8.50, а затем нереверсивно за один проходс ф 75 мм наф 55 мм в валках с а 2 Р = а 2 == 34. Это соответствует рациональному дляданной марки изменению а 2 в 4,0 раза.Прокатка слитков на всех стадиях проходила устойчиво без образования поверхностных дефектов и кольцевых разрушений.Полученный прокат подвергали всестороннему анализу по качеству поверхности,состоянию макро- и микроструктуры, механическим свойствам. Результаты показали,что на поверхностй в объеме проката отсут- .ствуют недопустимые дефекты и. несплошности; структура . металла плотная,проработанная равномерно по сечению:уровень пластических и вязких характери-.стик металла на 40 - 60 ф превышает нормативные требования,Формула изобретенияСпособ получения круглого сортового.проката, включающий реверсивйую винтовую прокатку за три и более пропуска ввалках, имеющих два обжимных участка, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения еыхода годного при обработке легированных металлов и сплавов, реверсивнуюпрокатку заготовки ведут до достижения логарифмического коэффициента вытяжки, составляющего 0,1-0,7 от суммарного, послечего прокатку заготовки продолжают присреднем значении угла наклона образующей обжимных участков валков к оси прокатки, измененномв 1,2-4,0 раза, при суммеуглов наклона 12-42 О,Составитель С.ГалкинТехред М.Моргентал Корректор О.Кравцова Редак 3 Тираж ударственного комитета 113035, Москва, Жроизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 аказ 1647 ВНИИПИ Гос Подписноео изобретениям и открытиям ори ГКНТ СС5. Раушская наб., 4/5