RU2092257C1 - Method of flow production of spring steel rod and subsequently working it - Google Patents
Method of flow production of spring steel rod and subsequently working it Download PDFInfo
- Publication number
- RU2092257C1 RU2092257C1 RU96108359A RU96108359A RU2092257C1 RU 2092257 C1 RU2092257 C1 RU 2092257C1 RU 96108359 A RU96108359 A RU 96108359A RU 96108359 A RU96108359 A RU 96108359A RU 2092257 C1 RU2092257 C1 RU 2092257C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rolling
- mill
- wire rod
- planetary
- temperature
- Prior art date
Links
Landscapes
- Metal Rolling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургической промышленности, конкретно к технологии производства катанки посредством совмещенного процесса непрерывной разливки и прокатки и ее последующей обработки. The invention relates to the metallurgical industry, specifically to a technology for the production of wire rod through a combined process of continuous casting and rolling and its subsequent processing.
Общая схема производства катанки из специальных сталей включает выплавку в индукционных печах, разливку в слитки, передачу их горячим посадом в кузнечный цех, ковку в промежуточную заготовку, обдирку заготовки, нагрев и прокатку на сортовом стане /1/. The general scheme for the production of wire rod from special steels includes smelting in induction furnaces, casting into ingots, transferring them to a forging shop by hot rolling, forging into an intermediate billet, grinding the billet, heating and rolling on a high-grade mill / 1 /.
В указанной известной схеме задействовано несколько цехов, цикл производства чрезмерно растянут, необходим значительный расход электроэнергии и топлива, производству сопутствуют большие потери металла, значительные транспортные перемещения. In this well-known scheme, several workshops are involved, the production cycle is excessively extended, a significant consumption of electricity and fuel is required, the production is accompanied by large metal losses, significant transport movements.
Более совершенным, а также и наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ поточного изготовления катанки из специальных сталей, включающий непрерывную разливку в радиальный кристаллизатор сортовой заготовки прямоугольного сечения, ее подогрев индукционным методом с выравниванием температуры по сечению после полного затвердевания слитка, совмещенную прокатку на планетарном стане, в составе задающей и универсальной планетарной клетки, последующее обжатие на сортовом прокатном стане в режиме непрерывной прокатки в готовую катанку /2/. More perfect, as well as the closest in technical essence to the invention, is a method of in-line production of wire rod from special steels, including continuous casting into a radial mold of a rectangular billet of rectangular cross section, heating it by induction method with equalizing the temperature across the cross section after complete solidification of the ingot, combined rolling planetary mill, as part of the master and universal planetary cell, subsequent compression on a high-quality rolling mill in continuous rollers in the finished wire rod / 2 /.
Этот известный способ характеризуется высокой производительностью, высокой экономичностью и сравнительной компактностью используемого оборудования благодаря поточному характеру производства, рациональному использованию исходного тепла слитка и применению планетарного стана. Однако при прокатке специальных сталей, в частности, пружинных, для стабильного получения заданных физикомеханических свойств особое значение приобретает соблюдение оптимальных температурно-деформационно-скоростных параметров в узком интервале на всех этапах обработки, обеспечивающих высокую степень химической и структурной однородности материала. Это особенно важно для дальнейшего изготовления из катанки изделий высокоответственного назначения. К таким относятся, в частности, новые пружинные скрепления для рельсов, так называемые скрепления типа "Фоссло", обеспечивающие повышенную долговечность и надежность удержания рельсовых путей, особенно на скоростных магистралях (см. журнал "Металлург", 1995 г. N 6, с. 33-34). This known method is characterized by high productivity, high efficiency and comparative compactness of the equipment used due to the in-line nature of production, rational use of the ingot heat and the use of a planetary mill. However, when rolling special steels, in particular spring ones, for the stable obtaining of the specified physicomechanical properties, of particular importance is the observance of optimal temperature-strain-speed parameters in a narrow range at all stages of processing, providing a high degree of chemical and structural uniformity of the material. This is especially important for the further manufacture of highly responsible products from wire rod. These include, in particular, new spring fasteners for rails, the so-called Fosslo type fasteners, which provide increased durability and reliability of rail track retention, especially on highways (see Metallurg magazine, 1995 N 6, p. 33-34).
Известный, описанный выше способ производства катанки не предусматривает рациональной регламентации технологических условий производства применительно к изготовлению катанки из пружинных сталей с учетом дальнейшего использования ее для получения пружинных скреплений для рельсов. Известный способ, хотя и носит поточный характер, завершается на стадии получения катанки, а последующие ее обработка и получение из нее специфических изделий высокоответственного назначения в рамках описанного технологического процесса вообще не рассматриваются. Между тем чрезвычайно важно распространить принцип поточности и на последующую обработку катанки, а не только на ее изготовление в качестве заготовки для изделий: такое распространение позволяет использовать все преимущества поточного технологического процесса высокую производительность, экономичность в отношении энергетических затрат и выхода годного, компактность и широкие возможности автоматизации процесса. Это особенно актуально, учитывая высокий спрос на новые типы рельсовых скреплений, диктующий необходимость их массового производства. Совмещение поточного металлургического передела, характеризующегося очень высокой производительностью, с этапом последующей обработки катанки и получения из нее изделий, пользующихся массовым спросом, является одним из оптимальных путей организации сконцентрированного на сравнительно небольших площадях технологического процесса массового производства этих изделий и удовлетворения, таким образом, с наименьшими издержками спроса на них (протяженность железнодорожных путей только в нашей стране не требует пояснений). The known method described above for the production of wire rod does not provide for rational regulation of technological conditions of production in relation to the manufacture of wire rod from spring steels, taking into account its further use for spring fastenings for rails. The known method, although it has a flow character, is completed at the stage of producing wire rod, and its subsequent processing and obtaining from it specific products of highly responsible purpose are not considered at all in the framework of the described technological process. Meanwhile, it is extremely important to extend the principle of threading to the subsequent processing of wire rod, and not just to manufacture it as a workpiece for products: this distribution allows you to use all the advantages of a flow process, high productivity, economy in terms of energy costs and yield, compactness and wide possibilities process automation. This is especially true, given the high demand for new types of rail fasteners, dictating the need for their mass production. The combination of in-line metallurgical redistribution, characterized by a very high productivity, with the stage of subsequent processing of wire rod and obtaining products in mass demand from it, is one of the optimal ways of organizing the mass production of these products concentrated on relatively small areas and, therefore, with the smallest the cost of demand for them (the length of the railways only in our country does not require explanation).
Можно также заметить, что известный способ не содержит рекомендаций по практическому совмещению участков непрерывной разливки и прокатки, хотя известно, что при таком совмещении возникают серьезные проблемы. You can also notice that the known method does not contain recommendations on the practical combination of continuous casting and rolling sections, although it is known that serious problems arise with this combination.
Целью изобретения является обеспечение возможности изготовления катанки из пружинных сталей, обладающей заданными и стабильными по длине физико-механическими свойствами в узком допустимом диапазоне характеристик, а также обеспечение совмещения в единый технологический поток всех этапов как изготовления катанки, так и ее последующей обработки с получением на выходе фасонных пружинных рельсовых скреплений типа "Фоссло". The aim of the invention is to provide the ability to manufacture wire rod from spring steels having specified and stable physical and mechanical properties in a narrow allowable range of characteristics, as well as to ensure that all stages of the manufacture of wire rod and its subsequent processing are combined into a single process stream with the output shaped spring rail fasteners of the Fosslo type.
Указанная цель достигается тем, что в способе поточного изготовления катанки из пружинных сталей и ее последующей обработки, включающем непрерывную разливку в радиальный кристаллизатор сортовой заготовки прямоугольного сечения, ее подогрев индукционным методом в с выравниванием температуры по сечению, после полного затвердевания слитка, совмещенную прокатку на планетарном стане в составе задающей и универсальной планетарной клетки и последующую непрерывную прокатку в готовую катанку на сортовом стане, согласно изобретению заготовку отливают сечением 68-72•92-95 мм, перед подогревом (выравниванием температуры по сечению) заготовку изгибают в петлю высотой 1-1,2 м, подогрев ведут до температуры на 100-120 oC ниже максимально допустимой температуры прокатки пружинных сталей, подогретую непрерывнолитую заготовку обжимают в задающей клети планетарного стана в скругленный квадрат со стороной 71-73 мм при вытяжке в этой клети 1,33-1,37, в универсальной планетарной клети получают ребровой квадрат со стороной 18-18,4 мм при вытяжке 14-16, прокатку катанки на сортовом стане ведут в системе калибров овал-круг или круг-круг с суммарной вытяжкой за 4-5 подходов 2,4-2,6, при этом полученную в предпоследних проходах катанку диаметром 13,4-13,6 мм калибруют в одном или двух последних проходах на диаметр 13 мм, контролируют температуру конца прокатки в диапазоне 900-850 oC, правят катанку на выходе из стана, подогревают ее в потоке индукционным или электроконтактным методом до температуры 900-1000 oC, режут в потоке на заданные длины, и отрезки катанки в горячем состоянии гнут с раздачей на два потока в фасонные пружины рельсовые скрепления типа "Фоссло".This goal is achieved by the fact that in the method of continuous production of wire rod from spring steels and its subsequent processing, which includes continuous casting of a rectangular billet of rectangular cross section into a radial mold, its heating by induction method with temperature equalization over the cross section, after the solidification of the ingot, combined rolling on a planetary a mill as part of a master and universal planetary cell and subsequent continuous rolling into a finished wire rod on a high-quality mill, according to the invention cast section at 68-72 • 92-95 mm, before the heating (temperature equalization over the cross section) blank is bent into a loop height of 1-1.2 m, are heated to a temperature of 100-120 o C to below the maximum permissible rolling temperature of spring steel, the heated continuously cast billet is squeezed in the master stand of the planetary mill into a rounded square with a side of 71-73 mm when drawing in this stand 1.33-1.37, in a universal planetary stand, a rib square with a side of 18-18.4 mm with drawing 14- 16, the rolling of wire rod in a high-grade mill is carried out in a potassium system an oval-circle eyebrow or a circle-circle with a total hood for 4-5 approaches 2.4-2.6, while the wire rod obtained in the penultimate passages with a diameter of 13.4-13.6 mm is calibrated in one or two of the last passes for a diameter of 13 mm, control the temperature of the end of rolling in the range of 900-850 o C, edit the wire rod at the outlet of the mill, heat it in the stream by induction or electric contact method to a temperature of 900-1000 o C, cut it in the stream to the specified lengths, and the wire sections are hot bent with distribution into two flows into shaped springs rail fastenings of the Fosslo type.
Кроме того, готовые пружинные скрепления подвергают закалке с использованием тепла предыдущего нагрева, при охлаждении в масле с температуры 850-870 oC.In addition, the finished spring fasteners are subjected to hardening using the heat of the previous heating, when cooled in oil from a temperature of 850-870 o C.
Кроме того, после закалки пружинные скрепления подвергают отпуску с нагревом 400-550 oC и динамическому старению.In addition, after quenching, the spring bonds are subjected to tempering with heating of 400-550 o C and dynamic aging.
Кроме того, правку катанки после сортового стана производят во вращающейся трубе. In addition, straightening the wire rod after the high-grade mill is carried out in a rotating pipe.
Следует заметить, что для получения необходимого технического результата в конце технологического процесса, т. е. получения качественного изделия с заданными свойствами и характеристиками специальные технологические мероприятия должны быть предусмотрены с самого начала технологической цепочки, поскольку при поточном и непрерывном характере процесса все его этапы технологически взаимосвязаны. It should be noted that in order to obtain the necessary technical result at the end of the technological process, i.e., to obtain a high-quality product with desired properties and characteristics, special technological measures should be provided from the very beginning of the technological chain, since with a continuous and continuous nature of the process, all its stages are technologically interconnected .
Существенным технологическим фактором является правильный выбор рациональной формы и размеров непрерывнолитой заготовки. Круглая форма сечения конечного продукта (катанки), казалась бы, диктует и круглую форму сечения исходной заготовки. Однако с точки зрения непрерывного литья, а также и последующего многостадийного деформирования эта форма не является оптимальной. Процесс кристаллизации в круглой заготовке может сопровождаться образованием осевой рыхлости, ее сложнее равномерно охлаждать в кристаллизаторе и под ним, а также и транспортировать по технологической цепи, т. к. она не имеет базовой поверхности, определяющей ее ориентацию в пространстве. Более предпочтительной с этих точек зрения является заготовка с плоскими гранями. Что касается размеров исходной заготовки, то они диктуются, с одной стороны, возможностью ее последующего обжатия в задающей клети планетарного стана в квадрат за один проход, а с другой стороны, диаметром получаемой катанки, который, будучи определяем конструкцией получаемого из нее изделия (пружинное рельсовое скрепление), задан величиной 13 мм. Исходя из этих условий, сечение исходной заготовки определенно в пределах 68-72•92-95 мм. Такое сечение слитка создает благоприятные условия для достаточно быстрой и в то же время качественной кристаллизации, возможности литья под уровень, сокращения протяженности наиболее опасного с точки зрения возможности прорыва корочки участка с незастывшей полностью сердцевиной, обеспечивает достаточную проработку металла при дальнейшем обжатии при соблюдении оптимальных режимов, учитывая специфику пружинной стали. An essential technological factor is the correct choice of the rational shape and size of continuously cast billets. The round cross-sectional shape of the final product (wire rod) would seem to dictate the round cross-sectional shape of the initial billet. However, from the point of view of continuous casting, as well as subsequent multi-stage deformation, this form is not optimal. The crystallization process in a round billet may be accompanied by the formation of axial friability, it is more difficult to evenly cool in the mold and under it, as well as transport along the process chain, since it does not have a base surface that determines its spatial orientation. More preferable from these points of view is a blank with flat faces. As for the dimensions of the initial billet, they are dictated, on the one hand, by the possibility of its subsequent compression in the master stand of the planetary mill in a square in one pass, and on the other hand, by the diameter of the resulting wire rod, which, being determined by the design of the product obtained from it (spring rail fastening), given a value of 13 mm. Based on these conditions, the cross section of the initial billet is definitely in the range of 68-72 • 92-95 mm. This cross-section of the ingot creates favorable conditions for sufficiently fast and at the same time high-quality crystallization, the possibility of casting to a level, reducing the length of the most dangerous section from the point of view of the possibility of breaking through the crust of the section with the core completely unhardened, provides sufficient metal working during further compression, subject to optimal conditions, given the specifics of spring steel.
Сложнейшей проблемой является совмещение непрерывной разливки сортовой заготовки с планетарной прокаткой в универсальной клети. Достоинством планетарной прокатки на первой черновой стадии обработки непрерывнолитой заготовки является малая скорость входа в планетарную клеть, соизмеряемая со скоростью непрерывной разливки и позволяющая оптимально решить проблему совмещения процессов разливки и прокатки. При этом очень высокая степень обжатия при планетарной прокатке решает проблему производительности и компактности агрегата, реализующего способ. Однако планетарная прокатка имеет свою специфику, которая заключается, в частности, в дискретном режиме деформаций, обусловленном периодическим входом планетарных валков в зону деформации. При этом горизонтальная составляющая усилия прокатки периодически меняет свою величину и в отдельные моменты направление. В универсальной планетарной клети это явление еще более выражено вследствие того, что шаг между планетарными валками увеличен ввиду необходимости размещения между соседними валками других валков, развернутых относительно первых на 90 oC. (Кроме того, наиболее целесообразная схема привода планетарного валка через сепаратор также предопределяет увеличение шага между валками, поскольку момент на них передается не через бочки, а через цапфы, а это требует увеличения диаметра цапф и опорных подшипников, а значит, и расстояния между ними). Изменение величины и направления осевого усилия в заготовке вызывает вибрации в ней, которые могут привести к разрыву корочки еще незастывшего полностью слитка либо в кристаллизаторе, либо под ним, и вообще крайне неблагоприятно отражаются на режиме непрерывной разливки.The most difficult problem is the combination of continuous casting of billets with planetary rolling in a universal stand. The advantage of planetary rolling at the first draft stage of processing a continuously cast billet is the low speed of entry into the planetary stand, commensurate with the speed of continuous casting and allowing to optimally solve the problem of combining the casting and rolling processes. Moreover, a very high degree of compression during planetary rolling solves the problem of productivity and compactness of the unit that implements the method. However, planetary rolling has its own specificity, which consists, in particular, in the discrete mode of deformation due to the periodic entry of planetary rolls into the deformation zone. At the same time, the horizontal component of the rolling force periodically changes its value and direction at certain moments. In a universal planetary stand, this phenomenon is even more pronounced due to the fact that the step between the planetary rolls is increased due to the need to place 90 ° C between the adjacent rolls of other rolls, which are deployed relative to the first ones. (In addition, the most appropriate planetary roll drive scheme through the separator also determines the increase step between the rolls, since the moment is transmitted to them not through the barrels, but through the pins, and this requires an increase in the diameter of the pins and thrust bearings, and hence the distance between them). A change in the magnitude and direction of the axial force in the workpiece causes vibrations in it, which can lead to rupture of the crust of the still not completely solid ingot either in the mold or under it, and generally have an extremely adverse effect on the continuous casting mode.
Решение проблемы заключается в создании демпфирующей зоны между участком непрерывной разливки и планетарной прокатки. Одним из таких мероприятий является повышение степени обжатия в задающей клети планетарного стана, установленной перед универсальной планетарной клетью. Установлено, что если заготовка обжата в задающей клети с вытяжкой порядка 1,35, задающая клеть становится как бы демпфером, частично замыкая на себе осевые усилия, передаваемые от планетарной клети. Большая величина вытяжки в задающей клети связана с увеличением ее габарита, с необходимостью ее размещения на каком-то расстоянии от планетарной клети (а не на общей станине, как это допускает принятая технология), что связано с дополнительными потерями тепла и с повышением габаритов и металлоемкости оборудования. Кроме того, стали, имеющие литую структуру, чувствительны к разовым высоким обжатиям, в них возникают поверхностные и внутренние дефекты, крайне отрицательно сказывающиеся в последующем на качестве готового продукта. The solution to the problem is to create a damping zone between the continuous casting and planetary rolling section. One of these measures is to increase the degree of compression in the master stand of the planetary mill installed in front of the universal planetary stand. It was established that if the workpiece is crimped in the master stand with an hood of the order of 1.35, the master stand becomes a kind of damper, partially closing the axial forces transmitted from the planetary stand. A large amount of exhaust in the master stand is associated with an increase in its size, with the need to place it at some distance from the planetary stand (and not on a common bed, as the accepted technology allows), which is associated with additional heat losses and an increase in size and metal consumption equipment. In addition, steels having a cast structure are sensitive to single high compressions; surface and internal defects occur in them, which subsequently affect the quality of the finished product.
Ограничения, накладываемые на величину вытяжки, а значит, и на демпфирующие качества задающей клети планетарного стана, побуждают изыскать дополнительные мероприятия по гашению осевых вибраций в заготовке с тем, чтобы полностью исключить передачу этих вибраций в зону непрерывной разливки. Таким мероприятием является, в частности, образование петли заготовки на участке после непрерывной разливки, которая является естественным демпфером, поглощая вибрационные нагрузки. Кроме того, петля является аккумулятором при колебании скорости разливки. The restrictions imposed on the amount of extraction, and therefore on the damping qualities of the master stand of the planetary mill, prompt to find additional measures to dampen axial vibrations in the workpiece in order to completely exclude the transfer of these vibrations to the continuous casting zone. Such an event is, in particular, the formation of a workpiece loop in the area after continuous casting, which is a natural damper, absorbing vibration loads. In addition, the loop is a battery when the casting speed fluctuates.
Исследования показали, что для условий данной технологии, учитывая реальный диапазон размеров заготовки, характеристики материала, величину осевых усилий в заготовке и температуру ее, а также разброс скоростей разливки, оптимальным размером петли является ее высота 1-1,2 м. Поскольку петля имеет форму, близкую к полуокружности, естественно, ширина петли примерно вдвое превышает указанные ее размеры. Studies have shown that for the conditions of this technology, given the real range of workpiece sizes, material characteristics, the magnitude of the axial forces in the workpiece and its temperature, as well as the spread of casting speeds, the optimal loop size is its height 1-1.2 m. Since the loop has the shape close to the semicircle, of course, the width of the loop is approximately twice the size indicated.
Очень важной особенностью процесса планетарной прокатки, дополнительно определяющей целесообразность применения ее в данной технологии, является связанное с высокими обжатиями тепловыделение, позволяющее не только сохранять высокую температуру заготовки на ее выходе из клетки по сравнению с температурой на входе, но обеспечить ее возрастание на 120-150 oC, несмотря на малую скорость прокатки. Это позволяет, во-первых, более рационально использовать тепло предыдущей стадии обработки, не перегревать избыточно металл перед планетарной прокаткой, во-вторых, вести эту прокатку в весьма узком температурном интервале, что благоприятно отражается на свойствах получаемого проката и обеспечивает отсутствие обезуглероживания. Исследования показали, что если задавать заготовку из сталей, принятых в данной технологии, в планетарную клеть при температуре, на 100-200 oC меньшей максимально допустимой температуры традиционной прокатки (с меньшими обжатиями) для данной марки стали (пружинной), то эта температура (являющаяся близкой к некоторой средней зоне температурного диапазона прокатки) по меньшей мере поддерживается и на выходе из планетарной клети. В то же время эта температура достаточна для дальнейшей прокатки заготовки с того же нагрева в чистовой группе клетей сортового стана.A very important feature of the planetary rolling process, which additionally determines the feasibility of using it in this technology, is the heat release associated with high reductions, which allows not only to maintain a high temperature of the workpiece at its exit from the cell compared to the inlet temperature, but to ensure its increase by 120-150 o C, despite the low rolling speed. This allows, firstly, to more efficiently use the heat of the previous stage of processing, not to overheat the metal excessively before planetary rolling, and secondly, to carry out this rolling in a very narrow temperature range, which favorably affects the properties of the rolled products and ensures the absence of decarburization. Studies have shown that if you set a billet of the steels adopted in this technology in a planetary stand at a temperature 100-200 o C lower than the maximum permissible temperature of traditional rolling (with lower reductions) for a given grade of steel (spring), then this temperature ( which is close to a certain middle zone of the rolling temperature range) is at least maintained at the exit of the planetary stand. At the same time, this temperature is sufficient for further rolling of the billet with the same heating in the finishing group of the stands of the section mill.
Улучшению энергосиловых характеристик при планетарной горячей прокатке способствует установленное при исследованиях характера сопротивления обрабатываемых материалов пластической деформации явление снижения сопротивления деформаций при сверхвысоких обжатиях. Это явление в случае дробной, дискретной деформации, характерной для процесса планетарной прокатки, возникает при определенных режимах обработки, в частности, одним из определяющих параметров является продолжительность междеформационных пауз. Установлено, что если вращать планетарные валки с такой скоростью, чтобы междеформационные паузы не превышали 0,1 с, сопротивление деформации может быть существенно снижено. Это особенно важно при прокатке труднодеформируемых марок, как в нашем случае, и кроме того, снижение усилия прокатки сопровождается и снижением его горизонтальной составляющей, тем самим снижаются осевые вибрации в заготовке. An improvement in the energy-power characteristics during planetary hot rolling is facilitated by the phenomenon of a decrease in deformation resistance during ultra-high reductions, established during studies of the nature of the resistance of plastic materials being processed. This phenomenon in the case of fractional, discrete deformation, characteristic of the planetary rolling process, occurs under certain processing conditions, in particular, one of the determining parameters is the duration of the inter-deformation pauses. It was found that if planetary rolls are rotated at such a speed that inter-deformation pauses do not exceed 0.1 s, the deformation resistance can be significantly reduced. This is especially important when rolling difficult to deform grades, as in our case, and in addition, a decrease in the rolling force is accompanied by a decrease in its horizontal component, thereby reducing axial vibrations in the workpiece.
Как уже указывалось, в задающей клети планетарного стана непрерывнолитую заготовку обжимают с вытяжкой 1,33-1,37. При этом существенное значение имеет форма заготовки на входе из задающей клети. С точки зрения удобства задачи этой заготовки в универсальную планетарную клеть целесообразно обжатие прямоугольной непрерывнолитой заготовки в задающей клети в округленный квадрат (с большими радиусами скругления). Соотношение сторон прямоугольной заготовки, входящей в клеть (0,7-0,8), позволяет сделать это за один проход. As already indicated, in the master stand of the planetary mill, the continuously cast billet is crimped with a hood 1.33-1.37. In this case, the shape of the workpiece at the entrance from the master stand is essential. From the point of view of the convenience of the task of this workpiece into a universal planetary stand, it is advisable to compress a rectangular continuously cast workpiece in the master stand into a rounded square (with large round radii). The aspect ratio of the rectangular billet entering the crate (0.7-0.8) allows you to do this in one pass.
В планетарной же универсальной клети наиболее простым и целесообразным решением является получение на выходе квадратного или близкого к нему профиля. Получение круга даже в калиброванных валках было бы крайне затруднительно, поскольку валки, образующие универсальный калибр, взаимно сдвинуты в осевом направлении, кроме того, возникает опасность образования лампасов на заготовке в зазорах между валками. По отношению к ребровому квадрату все планетарные валки занимают равноправное положение в пространстве (под углом 45o к горизонту), что позволяет упростить и унифицировать конструкцию валка, смазочные системы, решить проблему удаления осыпающейся окалины и пр. а также избежать кантовок заготовки как перед станом, так и в стане.In the planetary universal stand, the simplest and most appropriate solution is to obtain a square or close profile at the output. Obtaining a circle even in calibrated rolls would be extremely difficult, since the rolls forming a universal gauge are mutually shifted in the axial direction, in addition, there is a danger of the formation of stripes on the workpiece in the gaps between the rolls. With respect to the rib square, all planetary rolls occupy an equal position in space (at an angle of 45 o to the horizontal), which allows us to simplify and unify the roll design, lubrication systems, solve the problem of removing crumbling scale, etc., and also to avoid tilting the workpiece as before the mill, and in the camp.
Тепловыделение в заготовке при высоких вытяжках в планетарной клети (14-16) позволяет вести дальнейшую прокатку в сортовом стане в основном с использованием тепла слитка. В принципе такое решение заложено и в прототипе, однако там не указана оптимальная, в том числе, и с точки зрения сохранения тепла, система калибровки валков сортового стана. В качестве такой системы выбрана система калибровки овал-круг (в случае применения двухвалковых клетей в сортовом стане) или круг-круг (в случае применения трехвалковых клетей). Эта система при хорошей проработке материала вследствие чередования направлений обжатия и в случае трехвалковых клетей еще и многостороннего обжатия материала максимально приспособлена для получения точного окончательного круга (катанки). Отсутствие в этой системе калибровки углов, интенсивно отдающих тепло, также является ее преимуществом. Heat emission in the workpiece at high exhausts in the planetary stand (14-16) allows further rolling in the high-grade mill mainly using the heat of the ingot. In principle, such a solution is also included in the prototype, however, there is not indicated the optimal, including, from the point of view of heat conservation, a system for calibrating rolls of a high-grade mill. As such a system, the oval-circle calibration system (in the case of using two-roll stands in a high-grade mill) or the circle-circle (in the case of using three-roll stands) was selected. This system, with a good study of the material due to the alternation of the compression directions and, in the case of three-roll stands, also the multilateral compression of the material, is maximally adapted to obtain an accurate final circle (wire rod). The absence of angles intensively transferring heat in this calibration system is also its advantage.
Вследствие относительно большого диаметра получаемой катанки в данной технологии возможно сокращение общего числа проходов на сортовом стане до четырех-пяти. При этом первые два прохода ведутся с небольшим натяжением (порядка 1,5-2 от предела текучести стали), позволяющим поддержать благоприятное для структуры материала объемное напряженное состояние в зоне деформации и в то же время избежать искажений формы или порывов прутка. Последние один-два прохода являются калибрующими, т. е. при незначительных обжатиях (порядка 0,5 мм) или при вытяжке порядка 1,08 в них обеспечивается получение точного окончательного размера катанки (13 мм). Due to the relatively large diameter of the resulting wire rod in this technology, it is possible to reduce the total number of passes on the high-grade mill to four to five. In this case, the first two passes are carried out with a slight tension (of the order of 1.5-2 from the yield strength of steel), which allows maintaining a volumetric stress state favorable for the material structure in the deformation zone and at the same time avoiding distortion of the shape or gusts of the bar. The last one or two passes are calibrating, i.e., with slight reductions (of the order of 0.5 mm) or with an exhaust of about 1.08, they provide the exact final size of the wire rod (13 mm).
Окончание прокатки для получения заданной структуры (и свойств) катанки ведется в контролируемом режиме, т. е. в заданном узком интервале температур, который для всего класса пружинных сталей определен между 900 и 850 oC. Такой контроль предусматривает и возможность принудительного подстуживания прутка после планетарной прокатки, где, как уже указывалость, температура заготовки даже несколько возрастает. Для каждой конкретной марки стали этот диапазон является более узким, не выходя, однако, за рамки указанного.The end of rolling to obtain a given structure (and properties) of the wire rod is carried out in a controlled mode, i.e. in a given narrow temperature range, which for the entire class of spring steels is defined between 900 and 850 o C. This control also provides the possibility of forced reinforcement of the bar after planetary rolling, where, as already indicated, the temperature of the workpiece even increases slightly. For each specific steel grade, this range is narrower, however, without going beyond the scope indicated.
После выхода из сортового стана готовую катанку не сворачивают в бунт, как в известной технологии, а направляют на последующую поточную обработку. В первую очередь ее правят (например, пропуская ее через вращающую трубу, внутренний диаметр которой лишь незначительно превышает диаметр катанки). Затем для осуществления дальнейшего горячего передела катанку подогревают в потоке индукционным или электроконтактным методом до температуры ее горячей гибки (900-1000 oC). Оба эти метода нагрева являются достаточно скоростными и в то же время гарантируют отсутствие вторичного окисления, а также и обезуглероживания поверхностного слоя катанки, что при других методах нагрева явилось бы серьезным недостатком. Нагретую катанку режут на прутки заданной длины (которая определяется длиной развертки готового изделия) и в горячем состоянии эти прутки подают в гибочный пресс, где в штампе из них получают пружинное фасонное рельсовое скрепление типа "Фоссло". И хотя последняя операция является дискретной, т. е. производится со штучными заготовками, она не нарушает поточного характера процесса, поскольку ведется в той же линии с заданной производительностью потока (для выполнения этого условия можно установить две группы гибочного пресса, работающих параллельно) и с предшествующего нагрева в потоке. Весь цикл получения изделия составляет около 7-8 мин.After exiting the varietal mill, the finished wire rod is not turned into a riot, as in the known technology, but is sent for subsequent in-line processing. First of all, it is corrected (for example, passing it through a rotating pipe, the inner diameter of which only slightly exceeds the diameter of the wire rod). Then, for further hot redistribution, the wire rod is heated in a stream by induction or electrocontact to the temperature of its hot bending (900-1000 o C). Both of these heating methods are quite fast and at the same time guarantee the absence of secondary oxidation, as well as decarburization of the surface layer of wire rod, which with other heating methods would be a serious drawback. The heated wire rod is cut into bars of a given length (which is determined by the scan length of the finished product) and, when hot, these bars are fed to a bending press, where a Fossloon spring-shaped rail fastener is obtained from them in a stamp. And although the last operation is discrete, that is, it is performed with piece blanks, it does not violate the flow character of the process, since it is carried out in the same line with a given flow rate (to fulfill this condition, you can install two groups of bending presses operating in parallel) and previous heating in the stream. The whole cycle of obtaining the product is about 7-8 minutes.
Рельсовое скрепление типа "Фоссло" показано на чертеже. Оно представляет собой фасонную пространственную пружину, прижимающую подошву рельса к шпале за счет своей упругости. Такое скрепление рельса имеет серьезные преимущества: надежность и стабильность в работе, особенно при значительных динамических нагрузках, амортизирующий эффект, возможность легкой замены, несложное текущее содержание. Массовое производство таких скреплений и их ввод в эксплуатацию на железнодорожном транспорте предусмотрены решениями межведомственной комиссии по улучшению качества и эксплуатации железнодорожных рельсов и рельсовых скреплений и являются составной частью Федеральной программы технического перевооружения и развития металлургии России, одобренной Правительством Российской Федерации (см. журнал "Металлург", 1995 г. N 6, с. 31-34). Fosslole rail fastening is shown in the drawing. It is a shaped spatial spring that presses the sole of the rail to the railroad tie due to its elasticity. Such rail fastening has serious advantages: reliability and stability in operation, especially at significant dynamic loads, shock-absorbing effect, easy replacement, simple maintenance. The mass production of such fasteners and their commissioning in railway transport are provided for by the decisions of the interagency commission to improve the quality and operation of railway rails and rail fastenings and are an integral part of the Federal program for the technical re-equipment and development of metallurgy in Russia, approved by the Government of the Russian Federation (see Metallurg magazine) , 1995 N 6, p. 31-34).
Вышедшие из пресса изделия подвергают термической обработке, а именно закалке с последующим отпуском и динамическим старением. Существенным обстоятельством здесь является то, что тепло, полученное катанкой в процессе нагрева под горячую гибку, используется и как исходное тепло для закалки. Последняя производится с температур ниже диапазона температур нагрева под горячую гибку и, следовательно, не требует специального нагрева и может осуществляться в потоке. Это положительно отражается на производительности (что, как уже говорилось, существенно для массового производства) и на энергосберегающих параметрах. Кроме того, такая поточная технология позволяет избежать резкого повышения температуры при быстром нагреве от комнатной температуры до температуры, с которой производят закалку, что может привести к образованию трещин в изделии, поскольку пружинные стали обладают низкой теплопроводностью. Поэтому обычная технология предусматривает предварительный подогрев пружины до 400-500 oC перед окончательным ее нагревом, т. е. фактически двухступенчатый режим нагрева. Отсутствие необходимости в таком режиме нагрева является бесспорным преимуществом технологии согласно изобретению. Для уменьшения внутренних напряжений и повышения вязкости материала пружину после закалки подвергают отпуску и динамическому старению. Возможна также дальнейшая очистка пружинного скрепления и поверхностное урпочнение с помощью дробеструйной обработки.The products released from the press are subjected to heat treatment, namely, quenching with subsequent tempering and dynamic aging. An important circumstance here is that the heat received by the wire rod during heating under hot bending is also used as the initial heat for hardening. The latter is produced from temperatures below the range of heating temperatures for hot bending and, therefore, does not require special heating and can be carried out in a stream. This has a positive effect on productivity (which, as already mentioned, is essential for mass production) and on energy-saving parameters. In addition, this in-line technology avoids a sharp increase in temperature during rapid heating from room temperature to the temperature at which hardening is performed, which can lead to cracking in the product, since spring steels have low thermal conductivity. Therefore, conventional technology provides for the preheating of the spring to 400-500 o C before its final heating, i.e., in fact, a two-stage heating mode. The lack of need for such a heating mode is an indisputable advantage of the technology according to the invention. To reduce internal stresses and increase the viscosity of the material, the spring after quenching is subjected to tempering and dynamic aging. Further cleaning of the spring bond and surface hardening by shot peening is also possible.
Пример. Для стали марки 60С2Н2 непрерывную разливку после выплавки вели в заготовку сечением 70•93,5 мм, под уровень зеркала металла, с применением стакана-дозатора. При определенных режимах раскисления металла, обеспечивающих высокую жидкотекучесть, получена практически полностью столбчатая структура металла с очень узкой приповерхностной зоной мелких равноосных кристаллов. В осевой зоне имелась небольшая пористость, которая полностью ликвидировалась при дальнейшей планетарной прокатке. В процессе разливки кристаллизатору придавалось осевое качательное движение с частотой 140 1/мин при амплитуде 5 мм. Длина кристаллизатора 700 мм, толщина стенки 45 мм, радиус изгиба 3 м. В зоне вторичного охлаждения каждая грань заготовки охлаждается с помощью водораспыливающих форсунок. Рабочая скорость разливки составляет 2,8 м/мин. Масса плавки 1 т. Затем заготовка разгибается, правится, у нее отрезают передний конец и в горизонтальном положении заготовку подают в индукторы с целью выравнивания ее температуры по сечению и при необходимости (в случае переохлаждения) дополнительного подогрева. При этом между машиной непрерывной разливки и индукторами образуют демпфирующую петлю заготовки, которая имеет высоту 1,1 м. Температура заготовки на входе в задающую клеть планетарного стана для этой марки стали составляла 1050 oC. В задающей клети заготовка обжималась с вытяжкой 1,35 в скругленный квадрат со стороной 72 мм, с радиусом скругления углов 19,8 мм. Далее в универсальной планетарной клети заготовку обжимали с вытяжкой 15 в ребровой квадрат со стороной 18,0 мм. Скорость входа заготовки в планетарный стан соответствует скорости разливки (2,8 м/мин), скорость выхода заготовки из планетарной клети составляет 0,945 м/с. Скорость вращения сепаратора 245 об/мин, что позволяет сократить время междеформационных пауз при планетарной прокатке до 0,025 с. Катанку диаметром 13,0 мм получили на сортовом прокатном стане с трехвалковыми клетями, попеременно развернутыми относительно оси прокатки на 60o, в системе калибров круг-круг за 4 прохода, с общей вытяжкой в этих проходах 2,44, при этом ее калибровали на последнем этапе с диаметра 13,4 мм на диаметр 13 мм за один подход. Натяжение при прокатке составило 1,8 предела текучести этой марки стали. Температура конца прокатки составила 850 oС. При этом металл подстуживался после планетарной клети примерно на 190-200 oC. После сортового стана катанка пропускалась через вращающуюся трубу внутренним диаметром 13,5 мм и длиной 3 м, где правилась, после чего задавалась в индукционный нагреватель, где подогревалась до температуры 980 oC. После порезки на длины 250 мм мерные прутки поштучно подавались в гибочный пресс, где в горячем состоянии из них формировались рельсовые скрепления типа "Фоссло". На выходе из пресса (а за индукторами установлено в две линии параллельно по два таких пресса) температура изделия составила 930 oС, при подаче к закалочной ванне она снижалась еще до 870 oC и с такой температуры производилась закалка в масле. Далее изделие подвергалось отпуску с нагревом до 520 oC. Контроль катанки после прокатки на сортовом стане показал, что металл катанки имеет плотную, бездефектную макроструктуру, которая по всем пяти параметрам (центральная пористость, точечная неоднородность, центральная ликвация, краевая ликвация, ликвационный квадрат) оценена нулевым баллом, что при норме ТУ не более 2-го балла свидетельствует о высокой степени однородности металла катанки. Металлографический контроль показал, что по всем видам включений (оксиды, сульфиды, силикаты, нитриды) содержание находится в допустимых пределах на уровне 0,5-1,5 балла. Установлена также высокая однородность свойств по длине опытного бунта (образцы брались через каждые 36 м). Содержание углерода также стабильно по длине опытного бунта и максимально отклоняется от маркировочного не более, чем на 0,04 Соответственно готовое изделие (скрепление) после термообработки имело твердость HRG 49, отбраковки по обезуглероживанию не было. Испытание готового скрепления показало его соответствие всем установленным требованиям.Example. For steel grade 60С2Н2, continuous casting after smelting was carried out in a billet with a cross section of 70 • 93.5 mm, under the level of the metal mirror, using a metering cup. Under certain conditions of metal deoxidation, providing high fluidity, an almost completely columnar metal structure with a very narrow near-surface zone of small equiaxed crystals is obtained. In the axial zone, there was a small porosity, which was completely eliminated during further planetary rolling. During casting, the mold was given axial oscillating motion with a frequency of 140 1 / min at an amplitude of 5 mm. The length of the mold is 700 mm, the wall thickness is 45 mm, and the bend radius is 3 m. In the secondary cooling zone, each face of the workpiece is cooled using water-spray nozzles. The casting working speed is 2.8 m / min. The melting mass is 1 t. Then the billet is unbent, straightened, the front end is cut off from it and in the horizontal position the billet is fed to the inductors in order to equalize its temperature over the cross section and, if necessary (in case of overcooling), additional heating. Moreover, between the continuous casting machine and inductors they form a damping loop of the workpiece, which has a height of 1.1 m. The temperature of the workpiece at the entrance to the master stand of the planetary mill for this steel grade was 1050 o C. In the master stand, the workpiece was crimped with a hood of 1.35 in rounded square with a side of 72 mm, with a rounding radius of the corners of 19.8 mm. Further, in the universal planetary stand, the workpiece was crimped with a hood 15 into a rib square with a side of 18.0 mm. The speed of entry of the workpiece into the planetary mill corresponds to the casting speed (2.8 m / min), the speed of exit of the workpiece from the planetary stand is 0.945 m / s. The speed of rotation of the separator is 245 rpm, which reduces the time of interdeformation pauses during planetary rolling to 0.025 s. A wire rod with a diameter of 13.0 mm was obtained on a high-quality rolling mill with three-roll stands, alternately rotated 60 ° relative to the rolling axis, in a circle-circle gauge system for 4 passes, with a total exhaust in these passes of 2.44, while it was calibrated at the last stage from a diameter of 13.4 mm to a diameter of 13 mm in one go. The tension during rolling was 1.8 yield strength of this steel grade. The temperature of the end of the rolling was 850 o C. In this case, the metal was cooled after the planetary stand by about 190-200 o C. After the high-grade mill, the wire rod was passed through a rotating pipe with an internal diameter of 13.5 mm and a length of 3 m, where it was straightened, and then set into the induction a heater, where it was heated to a temperature of 980 o C. After cutting to lengths of 250 mm, the measuring rods were individually delivered to a bending press, where in the hot state rail fasteners of the Fosslo type were formed from them. At the exit from the press (and two such presses installed in two lines in parallel in parallel), the temperature of the product was 930 ° C, when it was fed to the quenching bath, it decreased even to 870 ° C, and oil was quenched from this temperature. Further, the product was tempered with heating to 520 o C. Control of the wire rod after rolling on a high-grade mill showed that the wire rod metal has a dense, defect-free macrostructure, which in all five parameters (central porosity, point heterogeneity, central segregation, marginal segregation, segregation square) rated with a zero point, which, with a TU norm of not more than 2 points, indicates a high degree of homogeneity of the wire rod metal. Metallographic control showed that for all types of inclusions (oxides, sulfides, silicates, nitrides), the content is within acceptable limits at the level of 0.5-1.5 points. A high uniformity of properties along the length of the experimental riot was also established (samples were taken every 36 m). The carbon content is also stable along the length of the test riot and deviates as much as possible from the marking by no more than 0.04. Accordingly, the finished product (bonding) after heat treatment had a hardness of H RG 49, there was no rejection for decarburization. Testing the finished bond showed its compliance with all established requirements.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96108359A RU2092257C1 (en) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | Method of flow production of spring steel rod and subsequently working it |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96108359A RU2092257C1 (en) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | Method of flow production of spring steel rod and subsequently working it |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2092257C1 true RU2092257C1 (en) | 1997-10-10 |
| RU96108359A RU96108359A (en) | 1998-05-20 |
Family
ID=20179908
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96108359A RU2092257C1 (en) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | Method of flow production of spring steel rod and subsequently working it |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2092257C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2490081C2 (en) * | 2011-05-24 | 2013-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Череповецкий государственный университет" | Method of rolling section bars from hard-to-deform steels |
-
1996
- 1996-04-26 RU RU96108359A patent/RU2092257C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Гинцбург Н.С. и Андрецкий К.К. Прокатка качественной стали. - М.: Металлургиздат, 1953, с.20 и 21. 2. Сталь. - 1995, N 12, с.38, рис.1. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2490081C2 (en) * | 2011-05-24 | 2013-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Череповецкий государственный университет" | Method of rolling section bars from hard-to-deform steels |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101282163B1 (en) | Method and device for continuously producing a thin metal strip | |
| US5873960A (en) | Method and facility for manufacturing seamless steel pipe | |
| CN102179681B (en) | Pipe mold manufacturing process adopting continuous-casting blank to forge and roll rough blank periodically | |
| CN112355054B (en) | Large-size high-carbon chromium bearing steel hot-rolled wire rod and high-speed wire rod production method thereof | |
| CN106734201A (en) | A kind of method that application continuous casting and rolling technique of sheet bar produces Thin Specs low-alloy high-strength steel | |
| MXPA97002792A (en) | Procedure for manufacturing steel tubes without cost | |
| CN113600611A (en) | Method for improving hot rolling flatness of bar and controlling bending | |
| CN1039047C (en) | Continuous rail and method for producing same | |
| CN110153199A (en) | A kind of controlled rolling method of large scale rod bar | |
| JPH11503491A (en) | For example, a method for producing a hot-finished stretched product such as a bar or a tube made of a high alloy steel or a super-co-folded steel. | |
| RU2092257C1 (en) | Method of flow production of spring steel rod and subsequently working it | |
| US4060428A (en) | Process for forming ferrous billets into finished product | |
| JP3798176B2 (en) | Manufacturing method of grooved linear guide material by cold rolling | |
| US5983481A (en) | Method of making forged steel bar | |
| RU2128559C1 (en) | Method for making strip of springy steels and treating it | |
| RU2100109C1 (en) | Process of flow production of wire rod of stainless steels, precision and refractory alloys | |
| CN110565021A (en) | optimization method of hot-rolled ribbed steel bar production process | |
| 周兵营 et al. | Lateral bending and stress redistribution of high strength steel strip after longitudinal slitting | |
| CN116673431B (en) | Method for producing bar-to-fastener | |
| RU2287021C2 (en) | Method of making high-strength heat-hardened reinforcing-bar steel | |
| CN114908238B (en) | Intelligent waste heat on-line heat treatment method for special steel bar | |
| JPH0115324B2 (en) | ||
| SU1390246A1 (en) | Method of manufacturing reinforcement bars from low-carbon and low-alloyed steel | |
| US3251215A (en) | Process for making rails | |
| RU2607855C1 (en) | Method of producing metal strip in foundry-rolling unit of ingot-less rolling (versions) and device therefor |