Технологический инструмент стана винтовой прокатки

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ВИДЕ ТЕЛЬСТВУ ВТОРСКО(53) УДК 621.774. .353.002.54 (088.8) 2.82. Бюллетень Мо 8 убликовано 2 по делаи изобретении и открытийата опубликования описания 05.03.8 72) А И отапов, С. П. Ефименко, Е. А. Харитонов, В. Я. Зимин и В. К. Михайлов изобретен ИФЮфжл".:"ВИВИАН. 11.,Московский) Заявител на Трудового Красного Зна. стали и сплавов(54) ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТРУМЕНТ СТАНА ВИНТОВОЙ ПРОКАТКИТию полост 1 мент литых з техноло ю шейся и порис вение в ки зна щих на 1Изобретение относится к обработке металлов давлением, касается технологического инструмента двухвалковых станов винтовой прокатки и может найти применение в производстве прутка сплошного круглого сечения.Известен технологический инструмент стана винтовой прокатки, содержащий два бочкообразных валка с гребнем, развернутых на угол подачи, и две диаметрально расположенные между ними неподвижные профилированные линейки с гребнями, смещенными по ходу прокатки относительно гребней на валках на величину от одной четверти до половины шага подачи за оборот, а расстояние между гребнями линеек превышает расстояние между гребнями валков 11 вным недостатком такого инструпри деформировании непрерывноаготовок, обладающих пониженной гической пластичностью, определякрупнокристаллическим строением тостью центра, является возникноосевой зоне прокатываемой заготовительных поперечных растягиваюпряжений и сдвиговых деформаций,которые приводят к вскрьвосевой зоне заготовки.Известен также технологический инструмент стана винтовой прокатки, включаюший валки и линейки с профилированной рабочей поверхностью, имеющие конические входной и выходной участки, разделенныс пережимом, и образующие калибр, ось которого смещена относительно оси стана по всей длине очага деформации, причем до пережима углы наклона гребней линеек к основаниям равны 2.При прокатке со смещением оси приложение внешних сил от технологического инструмента примерно такое же, как при прокатке в трехвалковом стане. а схема напряженно-деформированного состояния в этом случае приближается к трехвалковой схеме.Такая схема напряженно-деформированного состояния не приводит к разрушеник центральной зоны при деформации метал О ла, так как в осевой зоне заготовки преобладают сжимаюшие напряжения. Для проработки же центральной зоны необходимо наличие не только сжимающих напряжений, но и значительных сдвиговых деформаций.3Наибольшая величина сдвиговых деформаций, способствующих интенсивной проработке и уплотнению структуры, при прокатке на рассматриваемом технологическом инструменте наблюдается в некоторой прилегающей к периферии кольцевой зоне, а в осевой зоне сдвиговые деформации имеют незначительную величину.Такое неравномерное распределение сдвиговых деформаций по поперечному сечению прокатываемого металла приводит к тому, что структура в осевой части заготовки раздроблена и уплотнена в меньшей степени, чем на периферии. Поэтому при прокатке не обеспечивается получение качест,венного прутка из заготовок, осевая зона которых наиболее поражена различными дефектами, возникающими при непрерывнои разливке.Наиболее близким к предлагаемому явл яется технологический инструмент стана винтовой прокатки, включающий два двуконусных рабочих валка с пережимом, устало новленных на угол подачи, и верхнюю и нижнюю направляющие линейки с желобчатой рабочей поверхностью, имеющие пережим, расположенный в плоскости пережима валков, и.образующие с валками-в этой плоскости калибр, ось которого совмещена 2 з с осью стана 3 .В процессе прокатки в осевой зоне заготовки, полученной способом непрерывного литья, как известно, возникает схема напряженно-деформированного состояния, характеризующаяся поперечными растяги- зф вающими напряжениями и деформациями сдвига, приводящими к разрушению металла. Особенно велика вероятность разрушения центра заготовки на участке входа, от начала контакта металла с валками до начала его контакта с линейками, т. е. там, где наблюдается повышенная овализация металла. На этом участке иовьГшенной ова,Гизации поперечные растягивающие напряжения и сдвиговые деформации имеют наибольшую величину, а непрерывнолитая 4 о заготовка обладает пониженной технологической пластичностью, так как развитая осевая пористость служит концентратором напряжений.Цель изобретения - улучшение проработки структуры прокатываемого металла путем обеспечения изменения по длине очага деформации схемы напряженно-деформированного состояния.Поставленная цель достигается тем, что в технологическом инструменте стана винтовой прокатки, включающем два двуконусных рабочих валка с пережимом, установленные на угол подачи, и верхнюю и нижнюю направляющие линейки с несимметричной желобчатой рабочей поверхностью, имеющие пережим, расположенный в плоскости пережима валков, и образующие с валками в этой плоскости калибр, ось которого совмещена с осью стана, угол наклона к основанию линейки ее гребня до плоскости пережима у одной из линеек больше на 3 - 15, чем у другой, а за плоскостью пережима углы наклона гребней линеек выполнены большими на 2 - 10 углов наклона к оси образующих конусов валков, размещенных за плоскостью пережима, при этом оси калибров до плоскости пережима расположены ниже оси стана,Такое выполнение технологического инструмента позволяет по длине очага деформации осуществить чередование трех- и двухвалковой схем напряженно-деформированного состояния, что способствует улучшению проработки литой структуры прокатываемо- металла.На фиг. 1 дана схема технологического инструмента (продольньГй разрез) на фиг. 2 - разрез А - А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Ь - Ь на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез В - В на фиг. 1; на фиг, 5 - 7 - гребни направляющих линеек, варианты.Технологический инструмент стана состоит из рабочих валков, развернутых на угол подачи и имеющих входной конус 1, выходной конус 2 и расположенный между ними пережим 3, и направляющих линеек: верхней с гребнем 4 и основанием 5 и нижней с гребнем 6 и основанием 7,На участке входа (до пережима) углы наклона гребней линеек к их основаниям составляют , и 4, а на участке выхода за пережимом д., и с.Угол конусности валка на участке выхода равен с.Процесс винтовой прокатки осуществляется следующим образом.Нагретую непрерывнолитую заготовку круглого поперечного сечения задают в образованный рабочими валками и линейками калибр, ось которого смещена относительно оси стана в начале очага деформации на величину а.В начале очага деформации на участке входа сжимающие напряжения и сдвиговые деформации получают наибольшее развитие в прилегающей к периферии кольцевой области, что способствует интенсивной проработке и уплотнению структуры металла в этой области благодар;. схеме напряженно-деформированного состояния, близкой к схеме, реализуемой в трехвалковом стане. Однако в осевой зоне заготовки преобладают, в основном, сжимающие напряжения, а сдвиговые деформации, которые осуществляют проработку структуры металла, получают развитие в значительно меньшей степени, чем в кольцевой области.При этом в осевой зоне заготовки устраняется в основном пористость. Таким образом, в этой части (сечение А - А) деформ ируемый металл характеризуется проработанной периферийной зоной, распространяющейся на определенную глубину, и осевой зоной, структура которой уплотнена,но раздроблена в значительно меньшей степени.В результате измельчения зерен и уплотнения, т. е. предварительной проработкиструктуры металла в начале очага деформации повышается его технологическая пластичность. При движении заготовки в осевом направлении из-за различия углов наклона гребней 4 и 6 линеек к их основаниям5 и 7 ось калибра приближается к оси стана,а величина смещения уменьшается и становится равной а, (сечение Б - Б). Одновременно с уменьшением смещения меняетсяи схема напряженно-деформированного сос.тояния по поперечному сечению заготовкиот близкой к трехвалковой к двухвалковой.Интенсивные сдвиговые деформации15проникают на большую глубину, что приводит к увеличению кольцевой зоны с проработанной и уплотненной структурой.Кроме того, эта зона служит как бы продолжением рабочего инструмента и способствует возрастанию сдвиговых деформацийи сжимающих напряжений в осевой зонезаготовки. При этом происходит дальнейшая проработка и уплотнение структурыцентральной зоны, т. е. дальнейший росттехнологической пластичности металла.В конце участка входа (сечение В - В),т, е, у плоскости пережима валков, разныеуглы наклона гребней линеек к их основаниям позволяют добиться того, что оськалибра совпадает или близка к оси стана,30т; е. в сечении В - В величина смещения минимальна, а схема напряженно-деформированного состояния аналогична двухвалковой, При этом в осевой зоне заготовки сдвиговые деформации достигают значительныхвеличин, позволяющих полностью проработать и уплотнить сердцевину деформируемого металла.В то же время поперечные растягивающие напряжения, увеличивающиеся по мереприближения схемы напряженно-деформированного состояния к двухвалковой, вследствие предварительной проработки структуры и приобретенной дополнительно технологической пластичности металла, не приводят к нарушению сплошности осевой зонызаготовки.Калибровкой рабочего инструмента (валков) и направляющего инструмента (линеек)достигается изменение величины смещенияоси прокатки относительно оси стана.Изменение величины смещения по очагу деформации дает возможность варьировать в определенной степени напряженнодеформированным состоянием прокатываемого металла,Так, например, прокатку непрерывнолитых заготовок необходимо вести при мак 55симально возможном смещении оси прокатки в начале очага деформации, т, е. присхеме напряженно-деформированного состояния, близкой к трехвалковой,Такое смещение достигается тем, что на участке входа угол наклона гребня одной линейки к ее основанию должен быть выполнен на 9 - 15 больше, чем у другой, а на участке выхода углы наклона гребня линеек. - больше угла конусности валков на 5 - 10.Прокатку заготовок, уже получивших запас технологической пластичности (т. е. подвергшихся обработке давлением), можно вести при меньшей величине смещения оси прокатки относительно оси стана на участке входа, т. е. при схеме напряженно-деформированного состояния, близкой к двухвалковой,Такая величина смещения достигается тем, что на участке входа угол наклона гребня одной линейки к ее основанию должен быть выполнен на 3 - 9 больше, чем у другой, а на участке выхода углы наклона гребня линеек - больше угла конусности валков на 2 - 5.Кроме того, прокатку непрерывнолить(х заготовок, имеющих небольшое сопротивление деформации, желательно вести на таком технологическом и нстру менте, у которого на входе угол наклона гребня одной линейки к ее основанию больше на 9 - 15, чем у другой, а на участке выхода углы наклона гребня линеек больше конусности валков на 2 - 5. Такое выполнение технологического инструмента обеспечивает изгиб оси прокатки в пережиме. Изгиб оси прокатки приводит к макросдвигу слоев деформируемого металла и способствует дальнейшей проработке и уплотнению структуры. В то же время малая величина сопротивления деформации металла не приводит к быстрому износу линеек.Таким образом, для реализации процесса прокатки на предлагаемом технологическом инструменте необходимо, чтобы на входе угол наклона гребня одной линейки к ее основанию был выполнен на 3 - 15 оольше, чем у другой, а на выходе углы наклона гребня линеек - больше угла конусности валков на 2 - 10. Нижний предел углов наклона гребня линеек к их основанию на входе определяется возможностью разрушения деформируемого металла в очаге деформации. Верхний предел ограничивается нарушением условий захвата на входе или окончании прокатки на выходе. Пример, На двухвалковом стане винтовой прокатки осуществляют прокатку заготовки диаметром 60 мм в пруток диаметром 40 мм из непрерывнолитой стали 45. Длина бочки валка 270 мм, диаметр валков в пережиме 400 мм. Валки имеют на участке выхода угол конусности 9 = 0 и установлены на угол подачи 20. На входе углы наклона гребня линеек соответственно равны 2 = 21 и с, = 12, а на выходе А 5 -- 3 и Ы 4= 7. Величина смещения оси калибра а в начале очага деформаций сосФорщла изобретения и с 1 Г тс 1 Б.Г 5 Ст 40 мм, а В пережимс калибра равна 0 мм.Прокатные прутки характеризуютс 5 равномерноо проработанной и мелкозернистой л 1 акрО- и микрост 1)уктурой без наличи 51 пористости. Разность микрозерна составляет 0,52,0 балла.В то же время пруток, прокатанный из непрерывнолитой стали 45 со смещением оси прокатки 40 мм по всей длине очага деформации с диаметра 60 мм на диаметр 40 м., ца тсх же валках, развернутых на угол по- г, дачи 20, и линейках, имеющих на входе углы наклона гребня к основанию, равные 4 "30, характеризуется неравномерно проработанной структурой. Разность микрозсрца составляет 1,5 - 2,5 балла.По сравнению с базовым обьектом зкономический эффект составляет 220 Гыс. р,б). в год.Таким образом, прокатка ца пре;гаггс- МОМ ТЕХНОЛОГИЧССКОМ ИНСТРУМСЦТС ЦОЗВГ)- лцет осугцествить проработку и уцлопгепце ),: сгруктуры литого металла. 1 ехцосп)гцсгеский инструмент сдцд ццц "5ТОВ 011 ЦРОксГТКИ, ВКЛК)ЧВЮПГИР Двсг ДвКС 11",Спых валка с цережимом, установленные на угол подачи, и верхнюю и гижцюго направлпощис линейки с желобчатой рабочей поверхностью, имеющие пережим, расположенный в плоскости пережима валков, и образующие с валками в этой плоскости калиор, ось которого совмещена с осью стана, от,гичагоший:я тем, что, с целью улучНения про 1)аоотки иой стфГКтуры прокатываемого металла путем обеспечения изменения цо длине очага дсформдции схемы напряженно-деформированного состояния. угол наклона к основанию лцнейки ее гребня до плоскости цережима у одной из линеек большс. на 3 - 15, чем у другой. а за плоскостью пережима углы наклона гребцей линеек выполнены бопьшими на 210" углов;дклона к оси образующих конусов Вл ко., раз.,(егценных за плоскостью пере- РКНМВ, 1 РР ЭТОМ ОСИ Кс 1 ЛИО)ОВ ДО ПЛОСКОСТИ Цф,:РСЖИ)1 с РВСПОЛОЖЕг 1 Ы НИЖЕ ОСР СТВНВ.Источники информации,ргГ 15 тые ВО внима 111 е Ггри эксгертизе 1. Авторское свидстельство СССР .хэ 5)01784, кл. В 21 В 1900, 1974.11 е:(чгарев А. П. и др. ИГпецсцфикация Гои.:рсчцовиКговой Г(рокатки. М908435 ль Л. МатБойкас Сосгави родная Техред А Тираж 84 ИИПИ Государственног ло делам изобретени 5, Москва, Ж - 35, Р ППП Патент, г. УжВ. Сининкая едактор Н. Баказ 690/9В 1130филиал уг одопгц фасмфф ф те уринаКорректор2 Подписноо комитета СССРй и открытийаушская наб., д, 4/5город, ул. Проектная, 4