EA039117B1 - Способ производства многогранной калиброванной стали - Google Patents
Способ производства многогранной калиброванной стали Download PDFInfo
- Publication number
- EA039117B1 EA039117B1 EA202092247A EA202092247A EA039117B1 EA 039117 B1 EA039117 B1 EA 039117B1 EA 202092247 A EA202092247 A EA 202092247A EA 202092247 A EA202092247 A EA 202092247A EA 039117 B1 EA039117 B1 EA 039117B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- rolling
- metal
- profile
- multifaceted
- strikers
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
- B21B1/08—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling structural sections, i.e. work of special cross-section, e.g. angle steel
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metal Rolling (AREA)
- Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)
Abstract
Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для изготовления металлических многогранных профилей высокой точности с повышенными прочностными свойствами. Способ включает прокатку круглой заготовки в многовалковом калибре, образованном гладкими валками, собранными в замок. При этом после прокатки каждую грань профиля обрабатывают цилиндрическими бойками, совершающими высокочастотные возвратно-поступательные колебания. Бойки при этом установлены под углом к обрабатываемой поверхности, значение которого находится в диапазоне 20-70°. Изобретение обеспечивает возможность более полной проработки поверхностных слоев металла за счет больших сдвиговых деформаций.
Description
Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для изготовления металлических многогранных профилей высокой точности с повышенными прочностными свойствами.
Известен способ изготовления шестигранной калиброванной стали волочением за один или несколько переходов круглой заготовки через монолитные шестигранные волоки с применением вспомогательных операций термической обработки и подготовки поверхности металла к волочению (см. Шефтель Н.Н. Производство стальных калиброванных прутков. М.: Металлургия, 1970. С. 15).
Недостатком данного способа является невозможность получения градиентной ультрамелкозернистой структуры и, как следствие, повышенных прочностных свойств профиля.
Наиболее близким аналогом является способ производства многогранной калиброванной стали, включающий прокатку круглой заготовки в многовалковом калибре, образованном гладкими валками, собранными в замок (см. Прокатка малопластичных металлов с многосторонним обжатием/Барков Л.А., Выдрин В.Н., Пастухов В.В., Чернышев В.Н. Челябинск: Металлургия. Челябинское отделение. 1988. С. 224, рис. 110б).
Недостатком данного способа является невозможность получения градиентной ультрамелкозернистой структуры и, как следствие, повышенных прочностных свойств профиля.
Задача, решаемая изобретением, заключается в повышении прочностных и сохранении пластических свойств многогранной калиброванной стали за счет создания в металле градиентной ультрамелкозернистой структуры и благоприятного напряженного состояния.
Технический результат, обеспечивающий решение задачи, заключается в более полной проработке поверхностных слоев металла за счет больших сдвиговых деформаций.
Поставленная задача решается тем, что в заявленном способе производства многогранной калиброванной стали, включающем прокатку круглой заготовки в многовалковом калибре, образованном гладкими валками, собранными в замок, согласно изобретению после прокатки каждую грань профиля обрабатывают цилиндрическими бойками, совершающими высокочастотные возвратно-поступательные колебания. Бойки при этом установлены под углом к обрабатываемой поверхности, значение которого находится в диапазоне 20-70°.
Заявляемый способ, как и известный (см. Шефтель Н.Н. Производство стальных калиброванных прутков. М.: Металлургия, 1970. С. 15) предназначен для получения формы и размеров калиброванной стали.
В заявляемом, как и в известном способе производства многогранной калиброванной стали (см. Прокатка малопластичных металлов с многосторонним обжатием/Барков Л.А., Выдрин В.Н., Пастухов В.В., Чернышев В.Н. Челябинск: Металлургия. Челябинское отделение. 1988. С. 224, рис. 110б), включающем прокатку круглой заготовки в многовалковом калибре, образованном гладкими валками, собранными в замок, взятом за прототип, основной признак, изложенный в формуле изобретения, предназначен для создания напряженного состояния профиля, обеспечивающего повышение его механических свойств.
Однако наравне с вышеуказанными известными техническими свойствами, заявляемая совокупность отличительных признаков, указанная в формуле изобретения, заключающихся в дополнительном эффекте от совместного действия двух последовательно осуществляемых процессов - холодной прокатки в многовалковом калибре и импульсной деформации каждой грани профиля цилиндрическими бойками создает новый технический результат, заключающийся в более полной проработке поверхностных слоев металла за счет больших сдвиговых деформаций.
Создание сложной схемы напряженно-деформированного состояния, включающей деформацию металла в очаге деформации в многовалковом калибре под действием сжимающих напряжений, релаксацию остаточных напряжений и поверхностную обработку граней профиля цилиндрическими бойками, расположенными под углом к обрабатываемой поверхности и совершающими высокочастотные возвратно-колебательные движения, позволяет обеспечить благоприятное напряженное состояние профиля, сформировать градиентную ультрамелкозернистую структуру металла, что в свою очередь позволяет получать многогранную калиброванную сталь с повышенными механическими свойствами.
На основании вышесказанного можно сделать вывод, что заявляемый способ изготовления многогранной калиброванной стали не следует явным образом из известного уровня техники и, следовательно, соответствует условию патентоспособности изобретательский уровень.
Сущность заявляемого способа поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображена схема прокатки круглой заготовки в шестигранном закрытом калибре, где 1 заготовка, 2 - валок.
На фиг. 2 изображена схема распределения деформаций по ширине калибра, где 3 - поверхность валка.
На фиг. 3 изображена схема импульсной обработки грани профиля наклонным цилиндрическим бойком, где 4 - цилиндрические бойки.
Сущность предлагаемого способа производства многогранной калиброванной стали состоит в следующем.
- 1 039117
Круглая заготовка 1 (фиг. 1) в горячекатаном или термообработанном состоянии после удаления окалины прокатывается в многовалковом калибре, образованном шестью гладкими валками 2, собранными в замок. Такая схема сборки калибра обеспечивает возможность получения профиля с высокой точностью размеров и полным выполнением граней (фиг. 1). Основной объем металла в очаге деформации деформируется при этом при схеме напряженного состояния всестороннего сжатия. Однако из-за высокой неравномерности деформации (фиг. 2) по ширине бочки валка 3, образующего калибр, в гранях профиля, особенно в зонах, прилегающих к его ребрам, возникают растягивающие напряжения, а в центре граней - сжимающие. При этом в силу небольшой степени накопленной деформации и монотонности течения металла в очаге деформации в металле образуется крупное вытянутое в направлении течения зерно. Степень вытянутости зерен в центре граней профиля будет выше, чем на периферии.
После выхода калиброванной стали из прокатной клети каждая ее грань подвергается импульсной обработке цилиндрическими бойками 4, которые устанавливаются в непосредственной близости к зоне выхода профиля из прокатной клети под углом 20-70° к обрабатываемой грани (фиг. 3). Такая обработка за счет высокой скорости нагружения (не менее 2000 с-1) обеспечивает релаксацию остаточных напряжений и получение градиентной ультрамелкозернистой структуры и, как следствие, значительное повышение прочности при сохранении высокой пластичности. Расположение бойка под углом к обрабатываемой грани профиля позволяет реализовать деформацию сжатия и сдвига, что обеспечивает получение на поверхности грани слоя ультрамелкозернистой структуры. Изменяя значения угла наклона бойка, можно управлять как размером зерен в поверхностном слое грани профиля, так высотой этого слоя.
Осуществлять обработку цилиндрическими бойками с углом наклона бойка менее 20° нецелесообразно, так как при этом основная доля энергии, подводимой к бойку, идет на сдвиговую деформацию, не оказывая при этом достаточного сжимающего воздействия на металл. При этом наблюдается пониженная пластичность металла.
Осуществлять обработку цилиндрическими бойками с углом наклона более 70° нецелесообразно, так как при этом 75% энергии тратится на деформацию сжатия. В результате не обеспечивается глубокая проработка поверхностного слоя в силу недостаточно создаваемой сдвиговой деформации, и соответственно не получается ультрамелкозернистая структура металла.
Пример конкретного выполнения
Для обоснования преимуществ заявляемого способа производства многогранной калиброванной стали по сравнению с прототипом было проведено 6 экспериментов, из них: эксперименты №1-3 с заявляемыми режимами, эксперименты №4-5 с режимами, выходящими за заявляемые пределы, и эксперимент №6 - по прототипу.
Заготовку круглого сечения диаметром 10,0 мм из меди марки M1 прокатали в шестивалковой клети с замковым калибром, образованном валками диаметром 200 мм и шириной бочки валка 5,0 мм. В результате получили шестигранную сортовую сталь с размером 8,66 мм и шириной грани 5,0 мм.
Затем профиль обработали в устройстве знакопеременной деформации. При этом каждая грань профиля была обработана бойками диаметром 7,0 мм. Число ударов бойка составляло 4000 уд/мин.
При углах наклона бойка 19° и 71° была получена кристаллическая структура металла на поверхности профиля и, как следствие, недостаточные механические свойства металла.
Режимы обработки и результаты испытаний приведены в таблице.
На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что в заявляемом способе производства калиброванной стали возникает благоприятная схема напряженно-деформированного состояния металла, способствующая появлению большой сдвиговой деформации, что обеспечивает получение градиентной ультрамелкозернистой структуры металла с высокими прочностными свойствами. Соответственно заявляемое решение может быть применимо в прокатном производстве, а, следовательно, соответствует условию промышленная применимость.
- 2 039117
Механические свойства и структура многогранного прутка
Номер опыта | Вид деформации | Он? МПа | δ,% | Угол наклона бойка, град. | Структура металла на поверхности | Структура металла в центре |
1 | прокатка + обработка цилиндрическими бой- ками | 430- 440 | 20- 22 | 20 | ультрамел- козернистая | кристаллическая |
2 | прокатка + обработка цилиндрическими бой- ками | 420- 430 | 21- 22 | 50 | ультрамел- козернистая | кристаллическая |
3 | прокатка + обработка цилиндрическими бой- ками | 410- 400 | 22- 23 | 70 | ультрамел- козернистая | кристаллическая |
4 | прокатка + обработка цилиндрическими бой- ками | 375- 380 | 19- 20 | 19 | кристалли- ческая | кристаллическая |
5 | прокатка + обработка цилиндрическими бой- ками | ЗОО- ЗЮ | 23- 24 | 71 | кристаллическая | кристаллическая |
6 | прокатка | 290- 300 | 24- 25 | кристаллическая | кристаллическая |
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Claims (1)
- Способ производства многогранного калиброванного стального профиля, включающий прокатку круглой заготовки в многовалковом калибре, образованном гладкими валками, собранными в замок, отличающийся тем, что после прокатки каждую грань профиля обрабатывают цилиндрическими бойками, установленными под углом 20-70° к обрабатываемой поверхности, совершающими высокочастотные возвратно-поступательные колебания.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019141343A RU2732331C9 (ru) | 2019-12-11 | 2019-12-11 | Способ производства многогранной калиброванной стали |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA202092247A1 EA202092247A1 (ru) | 2021-06-30 |
EA039117B1 true EA039117B1 (ru) | 2021-12-07 |
Family
ID=72516496
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EA202092247A EA039117B1 (ru) | 2019-12-11 | 2020-10-20 | Способ производства многогранной калиброванной стали |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EA (1) | EA039117B1 (ru) |
RU (1) | RU2732331C9 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU683606A3 (ru) * | 1973-07-28 | 1979-08-30 | Фридрих Крупп Хюттенверке Аг (Фирма) | Способ изготовлени длинномерных изделий типа прутков и установка дл его осуществлени |
SU1524946A1 (ru) * | 1988-05-17 | 1989-11-30 | Магнитогорский горно-металлургический институт им.Г.И.Носова | Способ прокатки заготовок |
SU1729635A1 (ru) * | 1988-09-21 | 1992-04-30 | Донецкий научно-исследовательский институт черной металлургии | Способ производства калиброванной шестигранной стали |
RU2354715C1 (ru) * | 2007-12-24 | 2009-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет | Способ упрочнения деталей из конструкционных материалов |
US9050647B2 (en) * | 2013-03-15 | 2015-06-09 | Ati Properties, Inc. | Split-pass open-die forging for hard-to-forge, strain-path sensitive titanium-base and nickel-base alloys |
RU2707844C1 (ru) * | 2019-02-26 | 2019-11-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" | Способ поверхностного пластического деформирования |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1274784A1 (ru) * | 1985-07-26 | 1986-12-07 | Краматорский Научно-Исследовательский И Проектно-Технологический Институт | Способ прокатки заготовок |
RU2039615C1 (ru) * | 1992-08-03 | 1995-07-20 | Акционерное общество открытого типа "Уральский завод тяжелого машиностроения" | Способ получения заготовок фасонного профиля |
-
2019
- 2019-12-11 RU RU2019141343A patent/RU2732331C9/ru active
-
2020
- 2020-10-20 EA EA202092247A patent/EA039117B1/ru unknown
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU683606A3 (ru) * | 1973-07-28 | 1979-08-30 | Фридрих Крупп Хюттенверке Аг (Фирма) | Способ изготовлени длинномерных изделий типа прутков и установка дл его осуществлени |
SU1524946A1 (ru) * | 1988-05-17 | 1989-11-30 | Магнитогорский горно-металлургический институт им.Г.И.Носова | Способ прокатки заготовок |
SU1729635A1 (ru) * | 1988-09-21 | 1992-04-30 | Донецкий научно-исследовательский институт черной металлургии | Способ производства калиброванной шестигранной стали |
RU2354715C1 (ru) * | 2007-12-24 | 2009-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет | Способ упрочнения деталей из конструкционных материалов |
US9050647B2 (en) * | 2013-03-15 | 2015-06-09 | Ati Properties, Inc. | Split-pass open-die forging for hard-to-forge, strain-path sensitive titanium-base and nickel-base alloys |
RU2707844C1 (ru) * | 2019-02-26 | 2019-11-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" | Способ поверхностного пластического деформирования |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2732331C9 (ru) | 2021-04-26 |
EA202092247A1 (ru) | 2021-06-30 |
RU2732331C1 (ru) | 2020-09-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Hrudkina et al. | Investigating the process of shrinkage depression formation at the combined radial-backward extrusion of parts with a flange | |
RU2583566C1 (ru) | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ХОЛОДНОДЕФОРМИРОВАННЫХ БЕСШОВНЫХ ТРУБ ИЗ ТИТАНОВОГО СПЛАВА Ti-3Al-2,5V | |
RU2333062C2 (ru) | Устройство для обработки металлов давлением угловым прессованием | |
Lee et al. | The effect of the multi-pass non-circular drawing sequence on mechanical properties and microstructure evolution of low-carbon steel | |
EA039117B1 (ru) | Способ производства многогранной калиброванной стали | |
CN110788150A (zh) | 一种高强韧性绳钢丝的生产方法 | |
Kashi et al. | Microstructure and mechanical properties of the ultrafine-grained copper tube produced by severe plastic deformation | |
Kirichek et al. | The Peculiarities of the Influence of the Finite Sizes of a Detail on the Distribution of the Surface Layer Micro-hardness | |
KR101622395B1 (ko) | 반복적 비틀림 소성가공법을 이용한 금속소재 가공방법 | |
EA039112B1 (ru) | Способ получения калиброванных шестигранных профилей из нержавеющих сталей | |
RU2251588C2 (ru) | Способ получения ультрамелкозернистых титановых заготовок | |
RU2446027C2 (ru) | Способ получения длинномерных заготовок круглого поперечного сечения с ультрамелкозернистой структурой | |
RU2354488C2 (ru) | Способ изготовления нарезного ствола | |
EA039100B1 (ru) | Способ производства фасонных профилей высокой точности | |
RU2175685C1 (ru) | Способ получения ультрамелкозернистых титановых заготовок | |
RU2237109C1 (ru) | Способ получения ультрамелкозернистых титановых заготовок | |
RU2288061C1 (ru) | Способ изготовления арматурной стали | |
RU2310534C1 (ru) | Способ изготовления низкоуглеродистой арматурной проволоки | |
RU2502573C1 (ru) | Способ изготовления высокопрочной проволочной арматуры периодического профиля | |
RU2417857C1 (ru) | Способ деформационной обработки металлической заготовки в виде прутка | |
RU2649610C1 (ru) | Способ изготовления круглой проволоки из углеродистой стали волочением | |
RU2235614C1 (ru) | Способ получения калиброванного шестигранного профиля | |
Gzyl et al. | The effect of initial grain size on formability of AZ31B magnesium alloy during I-ECAP | |
RU2418092C1 (ru) | Способ получения титановых заготовок многогранной и круглой формы в наноструктурном состоянии и устройство для деформационной обработки титановых заготовок | |
Naizabekov et al. | Analysis of the effectiveness of new rolling technology with macroshift |