Способ прокатки слитков

)5 В 21 В 1/02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Использование: прока блюминге при транспорти к стану мостовым краном хватом, Сущность иэобрет грева слитка его захваты углом конусности 120-130 в слиток на глубину, опре гламентированной зависи слитка до первой кантовки ным обжатием до пер равным 5-11-кратной чатка, 1 табл. Однако такое удаление приводит к большим невозвратным потерям металла (до 7 - 80 Д), равным объему удаляемого слоя, необходимости иметь соответствующее оборудование, дополнительному расходу кислорода для огневой или инструмента для механической зачистки, содержать дополнительный обслуживающий персонал,Наиболее близким по технической сущности является способ, и редусматрива ющий возможность устранения дефекта при прокатке, если углубление от керна имеет пологие края и соотношение диаМетра к глубине (5 - 6):1,Однако данный способ имеет существенный недостаток, состоящий в том, что он не учитывает, что на практике наиболее часто при прокатке слитка до первой кантовки грани с отпечатком от кернов находятся на необжимаемой боковой поверхности, При обжатии в первых проходах до кантовки за ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 1(71) Днепропетровский металлургический институт. Гинцбург Я;С., Андрацкий К,К. Прокатка качественной стали. - М.: Металлургиздат, 1953, с, 91, 94-121. Изобретение относится к металлургии, а именно к обработке металлов давлением и может быть использовано при прокатке слитков, когда металл передают к блюмингу мостовым краном с керновым захватом и на его поверхности образуется углубление от внедрения керна.Известен способ прокатки на блюмйнге, валки которого имеют множественные выступы. Данный способ обеспечивает лучшую прорабатываемость поверхности металла аыкатываемость части мелких дефектов,. Прйменительно к выкатываемостиотпечатка от керна данный способ неэффективен, так как глубина последнего (до 50 мм) на порядок больше высоты выступа.Известен способ, включающий удаление поверхностного слоя металла по всем четырем граням огневой или механической зачисткой перед прокаткой. тка слитков на ровании слитка с керновым заения: после навают керном си вдавливают деляемую по ремости, Прокатку ведут с суммарной кантовки, глубине отпе10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 счет высотной деформации и уширения, углубление от керна меняется таким образам, что ано углубляется и угол выхода боковых стенок отпечатка на поверхность металла уменьшается приближаясь к 90 О, При последующей прокатке после первой кантовки такое углубление превращается в трещину. Кроме того обеспечить формоизменение углубления-ат керйа указанной формы и одновременно надежноудерживать слиток на весу и транспортировать без срыва кернами, имеющими угол конусности в расчетных пределах около 140 практически невозможно. Последнее обстоятельство требует для надежного удерживания и транспортировки такого внедрения керна в тело слитка, когда кроме плоского дна и пологого участка появляется цилиндрический участок в углублении, боковые стенки которого выходят на поверхность металла под углом 90 (при этом соотношение между диаметром и глубиной отпечатка от керна находится в рекомендуемых пределах (5-6):1), В этом случае в процессе деформации кромки углубления, выходящие на поверхность, смыкаются быстрее, чем происходит подъем частиц металла са дна углубления и образуется трещина, раскатать которую далее невозможно. В соответствии с этим способом на практике чаще всего используют керны с коническим участком, однако угол канусности не регламентируется, Последнее является существенным недостатком, так как от угла конусности керна может зависеть выкатываемасть углубления на слитке, С уменьшейием угла конусности. керна (что часто делается на практике для надежного захвата слитка, удержания и транспортировки его к стану) соответственна увеличивается угол выхода боковой стенки углубления к поверхности и при прокатке на месте углубления от керна неизбежно образуется трещина.Существенным недостатком известного способа является то, что он не регламентирует нужную глубину внедрения керна в металл, так как не учитывает механические свойства металла слитка, усилие сжатия, действующее по оси керна, определяемое конструкцией захвата и режим деформации. В результате чего при недостаточном внедрении керна в слиток возможен срыв ега с захвата, а при слишком глубоком - образование на прокате дефектов в виде трещин. В ряде случаев прокатку на блюминге ведут так, что отпечаток от керна попадает под деформирующее воздействие валков на контактной поверхности в первых проходах до кантовки. В этих условиях известный способ, кроме названных выше обладает тем недостатком, чта не регламентирует минимальное обжатие при котором должно происходить полное исчезновение отпечатка ат керна да кантавки. При этом если да кантовки он не выкатался (удлинился в соответствии с вытяжкой и несколько уменьшилась ега глубина), та уже приобрел такую форму, усуглубляемую при деформации после второй кантовки уже невозможно. Наличие дефекта от кернового захвата на прокатке (когда слиток взят керновым захватом за среднюю часть, а не за абрезаемую головную либо донную) сразу переводит пракатанные из него штанги в брак либо требует дополнительной обрези по длине или абточки поверхности, что приводит к большим потерям металла,Целью изобретения является устранение поверхностного дефекта при прокатке слитка,Поставленная цель достигается тем,что согласно способу прокатки слитка, вклю чающему захват слитка керновым захватам с кернами заданной кануснасти 120-130 О, вдаливающиеся в слиток на глубину, апре еляемую из зависимости: Ь=-(0,17-0,21) РЛЛ где Р - сила сжатия кернового захвата, кг; и - глубина вдавливания, мм; сг - предел текучести материала слитка, кг/мм, а прокатку слитка ведут с суммарным обжатием да первой кантовки, равным 5-1 кратной глубине отпечатка,При использовании кернав, имеющих рекомендуемый угол конусности, внедряющихся в тело на заданную глубину, на металле образуется коническое углубление, которое полностью раскатывается при прокатке с заданным абжатием. Выбор угла конусности, выполненный экспериментальным путем, обусловлен тем, что при углах канусности меньше 120 образуется углубление, в котором в результате прокатки смыкание кромок впадины опережает уменьшение ее высоты за счет обжатия и в результате впадина превращается в трещину. При углах канусности более 130 глубина внедрения керна в металл уменьшается настолько, что возникает опасность срыва слитка при подьеме.Для реализации предлагаемого способа необходимо, чтобы керн, имеющий коническую и цилиндрическую части, входил в металл на заданную формулой приобретения глубину, равную части высоты конического участка, при этом в теле слитка образуется конуснае углубление. Ограничение внедрения керна на часть конического участка, а не на всю его длину обусловлено тем, что при нагреве слитков на практике возможно существенное колебание температуры металла, сильно влияющее на величину предела текучести. что мажет привестй к снижению1755971 10 15 20 Ь:(0,17-0,21) ч Р/с/,(2) 50 55 последнего и увеличению заглубления керна в слиток с образованием впадины, имеющей не только коническую, но и цилиндрическую часть, Экспериментально установлено, что появление цилиндрической части (вертикальный выход стенки углубления на поверхность металла) практически исключает возможность раскатки углубления и приводит к образованию трещин (даже при соотношении диаметра и глубины впадины более 6;1) при любом допустимом обжатии даже если угол конусности керна находится в рекомендуемом интервале.При определении глубины пластического внедрения керна в металл использовали условие равенства силы сжатия захвата, действующей по оси керна и реакции метал- ла при вхождении керна на нужную глубинур:Е гт,(1+7 г/г), (1) где Р - сила сжатия захвата, действующаяпо оси керна:Е - площадь поперечного сечения конического участка керна, соответствующегоглубине внедрения его в металл;т 7 т (1 + л/2 ) - напряжение внедрения плоскОго керна в металл,Учитывая, что Е= л Р /4, определили эначе 2ние О из выражения,С ) где О - диаметр углубления от керна на поверхности металла,И далее из тригонометрических соотношений, зная рекомендуемый угол наклона боковой стенки углубления, равный углу конусности керна (120-130 ), определили глубину внедрения керна в металл Ь При окончательном представлении соотношения (2) постоянные величины 19 и Локруглилидо второго знака после запятой, что вполне достаточно для технических решений.Учитывая, что уровень обжатий металла после первой кантовки всегда больше, чем до нее, то определяющей, в смысле устранения дефекта от кернового захвата, является деформация до первой кантооки. Минимальный рекомендуемый ее уровень гарантирует выкатывание дефекта на грани, контактирующей с валками, максимальный регламентирует деформацию дефекта йа грани, попадающей в зазор между валками. Экспериментально установлено, чтопри рекомендуемом в формуле изобретения обжатии, форме и глубине отпечатка от керна, последний полностью исчезает при прокатке, если он попадает на обжимаемую в первом проходе грань слитка. При обжатии меньшем рекомендуемых пределов дефект сохраняется после кантовки слитка, попадая на боковую грань,и превращается в трещину после второй кантовки. Если углубление в первых проходах до кантовки попадает на боковую грань слитка,то при рекомендуемом в формуле изобретения обжатии не происходит существенного формоиэменения впадины и после кантовки и обжатия углубление полностью исчезает. Если обжатие превысит указанное значение, сужение впадины, находящейся на боковой грани достигнет критического значения и после кантовки при последуюЩем обжатии она превратиться в трещину,.П р и м е р. Проводили испытания способа прокатки слитка.Отлили из свинца слитки массой 70 кГ с размерами 150 х 150 х 270 мм, Изготовили керны с диаметром цилиндрической части,равным 14 мм для испытания предлагаемого способа и 12 мм - прототипа. Для подачислитка к стану использовали керновый за 30 хват с рычажной системой, обеспечивающей силу сжатия, действующую по осикерна, равную 2,9 массы слитка, т.е, 200 кг.Использовали керны с углами конусности110, 120, 130, 1400, На две противополож 35 ные грани слитка с помощью керноо захватананесли углубления различной глубины согласно предполагаемому изобретению, прототипу и другим режимам,Согласно соотношению, приведенному40 в формуле изобретения необходимая глуби-"на внедрения керна (Ь) с заданными угламиконусности составляет. Ь-(0,17 - 0,21) 7 Р/о,:(0,17-0,211 /2 СО/2: =1,7 - 2,1 ммст - для свинца равно в среднем 2 кг/мм .Прокатку слитков в диапазоне обжатий проводили по двум вариантам, встречающимся на практике; 1 - когда грань слитка с отпечатком от керна в первых проходах находится в зазоре между валками и попадает на контактную поверхность после йероой кантовки, 2 - когда грань с отпечатком попадает на контактную поверхность в первых проходах до первой кантовки. Слитки обжимали по двум взаимно перпендикулярным граням с обжатиями в диапазоне 6,4-24,2 мм, что1755971 20 Налицие (+) либо отсутствие (е) срыва слитка с кернового захвата Наличие (+) либо отсутствие (-) трещин после прокатки Приме- цание Обжатие Глубинавнедрениякерна, мм Угол конус- ности керна,опытов град т тюв в е е т т ю е юв и аа ва т ав вю и е ю т ю юв т теавтаав110.23456 4 Ь 5 Ь 7 Ь 9 Ь 11 Ь12 Ь 1,б 7 8 9 10 11 12 4 Ь 7 Ь 9 Ь 11 Ь 12 Ь 13 110 1415161718 4 Ь 5 Ь 7 Ь 9 Ь 11 12 Ь составляет (4-12)Ь. Прокатку проводили на стане 200, валки которого в масштабе 1;5 моделировали валки стана 950. При моделировании способа согласно прототипувнедряли керн в тело слитка на 5 глубину 2,0 и 2,4 мм при длййе конусной части 2,0 мм. Угол конусности составлял около 140, соотношение между диаметром отпечатка и его глубиной составляло соответственйо 6 и 5:1, Прй внедрейии керна йа 1022 мм образовывался конуснйй отпечаток, а на 2,4 мм - кроме конусного образовывалсяй цилиндрический участок длиной 0,4 мм,Результаты проведенных испытаний оценивали по удержанию слитка на весу керновым захватом либо срыву слитка с захвата, также по наличию либо отсутствиютрещин на металле после прокатки гавайислитка с отпечатком от керна (таблица).Из таблйцы видно, что поставленная цель достигается только при использовании способа в соответствии с формулой йредполагаемого изобретения (см, опыты 37-40;42-45; 47-50; 64-67; 69-72; 74-77; 149, 150, 152, 153, 155, 156, 167, 168, 170, 171, 173 174), В остальйых случаях; вь(ходящих за границы, обозначенные формулой изобретения (в том числе прототип) либо сохраняется дефект в виде трещины после прокатки,иеиЕЕеавивааааате аавиееаавиаа либо происходит срыв слитка с кернового захвата.Предполагаемый способ позволяет экономить металл за счет ликвидации дефекта в виде трещины от кернового захвата, надежно удерживать слиток на весу и транспортировать к стану. Формула изобретения Способ прокатки слитков, включающий нагрев слитка, его захват и транспортирование краном с керновым захватом, последующую прокатку с кантовками, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества поверхности проката за счетустранения поверхностных дефектов от воздействия захвата, используют керны с углом конусности 120 - 130 О, которые вдавливают в слиток на глубину, определяемую по зависимостиО=(0,17-0,2 1). в Р/%где Ь - глубийа вдавливания, мм;Р-усилие сжатия кернового захвата, кг; ст(- предел текучести материала слитка, кг/мм.а прокатку слитка ведут с суммарным обжатием до первой кантовки, равным 5-11- кратной глубине отпечатка,13 175590 14 Процолжекие таблички еииа и и ев е а е в ае е и е в ии е а а в в в е и ВиЕ и и и В е и иаа аюевииеев 1 2 3 4 5 6 7 е 1201755971 17 32 218 219 11 Ь 125 Прототип 2,4 ф Прокатка грани с отпецаткои до первой кантовки,Редактор Заказ 3043 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 220 140 221222 223 224 225 Прооолеение таблюуц3 4 5 6 7 4 Ь 5 Ь 7 Ь 9 Ь 11 Ь 125 Составитель М. РодманТехред М;Моргентал Корректор А, Мотыль