CZ306461B6

CZ306461B6 - Způsob výroby kovaných pravoúhlých desek z dutých ingotů

Info

Publication number: CZ306461B6
Application number: CZ2015-677A
Authority: CZ
Inventors: Miroslav Greger; Jiří Petržela; Vladimír László
Original assignee: Vysoká Škola Báňská - Technická Univerzita Ostrava; VÍTKOVICE HEAVY MACHINERY a.s.
Priority date: 2015-09-30
Filing date: 2015-09-30
Publication date: 2017-02-01
Also published as: CZ2015677A3

Abstract

Způsob výroby pravoúhlých desek, zejména velkorozměrných, spočívající v tom, že je prováděný za tepla z dutých kovárenských ingotů, přičemž se z dutého ingotu odřízne hlava a dutý ingot se rozkove na trnu na duté těleso s požadovanou tloušťkou s.sub.1.n. stěny odpovídající tloušťce s.sub.3.n. pravoúhlé desky. Duté těleso se dále stlačí ve směru rádiusu tak, až se stěny původního tělesa ve směru stlačení vzájemně dotýkají, a následně se z obou stran rozříznou, např. plamenem, čímž se získají dvě identické desky pravoúhlého průřezu o tloušťce s.sub.3.n..

Description

Způsob výroby kovaných pravoúhlých desek z dutých ingotů

Oblast techniky

Vynález řeší způsob výroby velkých výkovků s unikátními vlastnostmi pro energetiku a strojírenství. Konkrétně se jedná o způsob výroby kovaných pravoúhlých desek z dutých ingotů.

Dosavadní stav techniky

Dosud se pravoúhlé kované desky velkých rozměrů vyrábějí několika způsoby, z nichž nejjednodušším a nejčastěji používaným je způsob, kdy vstupním materiálem jsou plné kovárenské ingoty, které se po ohřevu na homí kovací teplotu nejprve na kovacím lisu předkovají a po následujícím ohřevu pěchují, načež se napěchovaný polotovar šíří a prodlužuje na rovných kovadlech s opakovanými ohřevy na požadované rozměry výkovku. Výhody tohoto postupu spočívají v tom, že se jedná o osvědčenou technologii a snazší manipulaci s polotovarem během výroby. Nevýhody tohoto postupu jsou časově náročná výroba, velká spotřeba energie na opakované ohřevy, nečistoty, které jsou soustředěny převážně v ose ingotu, se soustřeďují v ose výkovku desky, kde mohou být při ultrazvukové kontrole indikovány jako vady, a rovněž mechanické vlastnosti této části výkovku jsou nižší.

Jsou známy i způsoby, při nichž se osové nečistoty ingotu vytlačují do čepu. Podle jednoho z těchto způsobů se ingot pěchuje mezi dvěma plochými deskami, z nichž jedna má otvor, do kterého se tyto nečistoty vytlačují, ale jeho nevýhodou je, že vyžaduje velkou sílu kovacího lisu a rovněž snižuje využití kovu.

Podle jiného způsobu se do špalku nejprve zatlačuje dutý kuželový tm, a to směrem ze strany původní hlavy ingotu, potom následuje pěchování mezi výše uvedenými plochými deskami, kde potřebná síla tvářecího lisuje sice nižší, ale nevýhodou je to, že je třeba nákladný jednoúčelový nástroj.

Dále jsou známy způsoby, při nichž se z ingotu vykove buď plný válec, nebo válec s dutinou kolmou na původní osu ingotu. Tento válec se dále rozdělí na dvě části, kde oblast zpod hlavových nečistot se dá do odpadu, přičemž ze vzniklých částí se vykovou dvě desky. Nevýhodou těchto způsobuje manipulační náročnost, protože při kování válce nelze využít manipulační čep a navíc zde dochází k nežádoucí ztrátě kovu, protože do odpadu odchází i mnoho kvalitního materiálu.

Také jsou známy způsoby, při nichž se vykove špalek, ten se napěchuje a potom děruje a s výděrkem tak odcházejí i nežádoucí středové nečistoty. Z vyděrovaného polotovaru se nejprve vykove duté těleso, jehož tloušťka stěny je rovna požadované tloušťce desky a délka dutého tělesa odpovídá požadované šířce této desky, potom se duté těleso podélně rozřízne a následně rozvine a obráběním se vyrobí jedna deska. Nevýhodou tohoto způsobu je, že vyžaduje jednoúčelový nástroj pro rozvinování rozříznutého dutého tělesa, přičemž navíc se snižuje i využití kovu v důsledku odpadů při řezání.

Podle jiného způsobu se po vyděrování ingotu nejprve vykove kroužek, který se podélnými řezy například rozdělí na dvě nebo i více částí, které se dále vyrovnají, čímž se získají čtvercové desky. Tento způsob nevyžaduje sice žádný speciální rozvinovací nástroj, ale nevýhodou je, že ho lze použít pouze pro menší desky, protože výška kroužku, který lze vykovat, je omezena, a dále i to, že i zde se snižuje využití kovu o odpad při dělení na jednotlivé desky.

-1 CZ 306461 B6

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky ve stavu techniky odstraňuje způsob výroby pravoúhlých desek, zejména velkorozměrných, jehož podstata spočívá v tom, že je prováděný za tepla z dutých kovárenských ingotů, přičemž se z dutého ingotu odřízne hlava a dutý ingot se rozkove na tmu na duté těleso s požadovanou tloušťkou s/ stěny odpovídající tloušťce s₃ pravoúhlé desky. Duté těleso se dále stlačí ve směru rádiusu tak, až se stěny původního tělesa ve směru stlačení vzájemně dotýkají, a následně se z obou stran rozříznou, např. plamenem, čímž se získají dvě identické desky pravoúhlého průřezu o tloušťce s₃.

Podstata vynálezu dále spočívá v tom, že vstupním polotovarem je dutý ingot, z kterého se duté těleso vykove s tloušťkou stěny s/ rovnou 1,05 až 1,1 násobku požadované tloušťky s₃ desky a výškou h], která se přibližně rovná požadovaným šířkám b desek, kdy průměr d dutého tělesa po stlačení odpovídá požadované délce l desky. Výhodou způsobu je i to, že v porovnání s plnými ingoty stejné hmotnosti používanými pro kování desek jsou v dutých ingotech výrazně menší koncentrace segregací a nečistot, na výkovky lze použít nižší spotřebu kovu, výkovky desek mají rovnoměrnější strukturu a vyšší mechanické vlastnosti.

Výhodné provedení vynálezu zahrnuje úpravu postupu při výrobě velkorozměrných desek o hmotnosti kolem 40 t o tloušťce kolem 600 mm, kde je zapotřebí dosáhnout stupně překování kolem hodnoty 2,5. Z ingotu se po oddělení hlavy a paty tělo zpracuje pěchováním - tělo se umístí na tm a pěchuje se pomocí horní a spodní pěchovací desky, čímž se změní původní tloušťka s₀ stěny těla ingotu na tloušťku _pich napěchovaného ingotu. Z napěchovaného ingotu se požadované desky zpracují již výše popsaným způsobem zahrnujícím kování, stlačení a řezání.

Výroba velkých desek je poznamenána nejistotou, zda deska bude mít dostatečně jemnozrnnou strukturu a tím i vyhovující ultrazvukovou kontrolu. Teoretickou příčinou nejčastěji povrchových hrubozrnných oblastí je původní licí struktura a její dědičnost ve spojení s rekrystalizaci v oblastech s kritickou deformací, která vede k zhrubnutí zrna. Výhodou předkládaného způsobu je to, že lze spolehlivě vyrobit i velké desky bez vnitřních vad, s dobrou ultrazvukovou prozvučitelností, menší spotřebou materiálů a lze jí použít i pro desky největších rozměrů.

Objasnění výkresů

Vynález je blíže osvětlen za využití následujících výkresů, kde

Obr. 1 znázorňuje podélný řez A-A tělem dutého ingotu, jako vstupním materiálem pro způsob vynálezu.

Obr. 2a znázorňuje podélný řez A-A tělem dutého ingotu před pěchováním,

Obr. 2b znázorňuje podélný řez A-A tělem dutého ingotu po pěchování.

Obr. 3a znázorňuje duté těleso v příčném řezu,

Obr. 3b stlačené duté těleso v příčném řezu v procesu kování.

Obr. 4 znázorňuje stlačené duté těleso v příčném řezu s vyznačenými řezy A-A.

Obr. 5 znázorňuje vykovanou desku s vyznačenými plochami řezů.

Příklady uskutečnění vynálezu

Příklad 1: Výroba velkorozměrné pravoúhlé desky o rozměrech 4800 mm x 320 mm x 4000 mm

- 2 CZ 306461 B6

Při výrobě velkorozměrné pravoúhlé desky 17 s délkou 4800 mm, tloušťkou 320 mm a šířkou 4000 mm se příkladně postupuje tak, že se nejprve odleje dutý kovárenský ingot, znázorněn na obr. 1, s hmotností těla odpovídající hmotnosti dvou požadovaných tenkostěnných desek 17. Odřízne se hlava 1 i pata 2, a následně se tělo 3 ingotu rozkove na tmu 11 pomocí kovadla 10 na duté těleso 9, jak je patrné z obr. 3a, jehož tloušťka S] stěny je l,05násobkem požadované tloušťky sj desky 17 a výška h_t dutého tělesa 9 je rovná požadované šířce b desky 17, přičemž vnější průměr d dutého tělesa 9 je zvolen tak, aby v konečné fázi tohoto způsobu po stlačení dutého tělesa 9 na těleso 12 (viz obr. 3b) o tloušťce s₂ odpovídající dvojnásobku tloušťky s₃ desky 17 byly provedeny v polovině tloušťky s₂ řezy A-A ve směru výšky h₂ tělesa 12 (na základě rovin 15 a ploch 16), a tím se vyrobily dvě identické pravoúhlé desky 17 s požadovanou délkou l, šířkou b a tloušťkou s₃ (viz obr. 4 a obr. 5).

Příklad 2: Výroba velkorozměrné pravoúhlé desky o hmotnosti přibližně 40 t a tloušťky kolem 600 mm

Při výrobě velkorozměrných pravoúhlých desek s hmotností kolem 40 t a s velkou tloušťkou kolem 600 mm by uvedeným postupem nebylo dosaženo požadovaného stupně prokování kolem hodnoty 2,5. Z těchto důvodů se při postupu výroby desky s požadovanými mechanickými vlastnostmi ke kování použije dutý ingot s hmotností těla 80 t. Z ingotu se nejprve oddělí hlava 1 i pata 2, načež se tělo 3 ingotu dále zpracuje pěchováním v nástroji. Při tomto procesu je tělo 3 dutého ingotu umístěné na tmu 5 a pěchuje se pomocí horní 6 a spodní pěchovací desky 7, čímž se změní původní tloušťka sp stěny těla 3 ingotu na tloušťku _Pé_Ch napěchovaného ingotu 8, jak je znázorněno na obr. 2a a obr. 2b. Z napěchovaného ingotu 8 se požadované desky zpracují již způsobem výše popsaným v příkladu 1 zahrnujícím kování na duté těleso 9, stlačení na těleso 12 a řezání na desky Γ7.

Průmyslová využitelnost

Předkládaný vynález lze využít na způsob výroby kovových pravoúhlých desek bez vnitřních vad, s dobrou ultrazvukovou prozvučitelností, menší spotřebou materiálů a lze jí použít i pro desky největších rozměrů.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob výroby kovaných pravoúhlých desek, zejména velkorozměrných, prováděný za tepla z dutých kovářských ingotů o tloušťce s₀, vyznačující se tím, že obsahuje následující kroky:

a. po ohřevu dutého ingotu na tvářecí teplotu a po odstranění hlavy (1) a paty (2) se volným kováním na kovacím lise z těla (3) ingotu vyrobí duté těleso (9) s tloušťkou stěny s_h výškou h_I a průměrem d, přičemž tloušťka Si stěny těla (3) ingotu odpovídá 1,05 až 1, Inásobku požadované tloušťky s₃ desky (17) a výška hi těla (3) ingotu odpovídá šířce b desky (17),

b. následně se duté těleso (9) ve směru rádiusu stlačí na stlačené duté těleso (12) o tloušťce s₂ odpovídající dvojnásobku tloušťky s₃ kované desky (17),

c. načež se stěna stlačeného dutého tělesa (12) o tloušťce s₂ v polovině rozřízne ve směru výšky h₂ v rovině (15),

d. a poté se plochy (16) řezu vzniklých dvou kovaných desek (17) s požadovanou délkou l, šířkou b a tloušťkou s₃ obráběním zarovnají při hrubování jednotlivých výkovků.

-3 CZ 306461 B6
2. Způsob podle nároku 1, vy z n a č uj í c í se t í m , že hmotnost těla (3) dutého ingotu je 2,1 až 2,2násobek hmotnosti kované desky (17).
3. Způsob podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že poměr tloušťky so stěny těla (3) dutého ingotu a tloušťky s₃ desky (17) je 2 až 2,5.
4. Způsob podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že výška h_: těla (3) dutého ingotu k tloušťce si stěny těla (3) dutého ingotu je 3 až 3,5 násobná.
5. Způsob podle nároků 1,2a 4, vyznačující se tím, že pokud poměr tloušťky s₀stěny těla (3) dutého ingotu a tloušťky s₃ desky (17) je menší než 2, tak se tloušťka s₀ stěny těla (3) ingotu zvětší na požadovanou hodnotu pěchováním dutého ingotu na tloušťku so. _pich ingotu (8) ještě před volným kováním.