RU2195392C1 - Method for continuous making of bimetallic laminate blanks and installation for performing the same - Google Patents
Method for continuous making of bimetallic laminate blanks and installation for performing the same Download PDFInfo
- Publication number
- RU2195392C1 RU2195392C1 RU2001124906A RU2001124906A RU2195392C1 RU 2195392 C1 RU2195392 C1 RU 2195392C1 RU 2001124906 A RU2001124906 A RU 2001124906A RU 2001124906 A RU2001124906 A RU 2001124906A RU 2195392 C1 RU2195392 C1 RU 2195392C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- billet
- welding
- bimetallic
- cylindrical
- edges
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к способу изготовления биметаллических многослойных заготовок различного назначения, в частности биметаллических заготовок с коррозионно-стойкой поверхностью, и к установке для его осуществления. The invention relates to the field of ferrous metallurgy, and in particular to a method for manufacturing bimetallic multilayer billets for various purposes, in particular bimetallic billets with a corrosion-resistant surface, and to a plant for its implementation.
Известен способ изготовления плакированных стальных листов, содержащих основной стальной лист и плакирующий слой из нержавеющей стали. В процессе изготовления стальной лист из основного материала и лист из плакирующего материала собирают в пакет, соединяют по кромкам сваркой или каким-либо другим способом, после чего подвергают прокатке с предварительным нагревом и термообработке (JP 6314991, В 23 К 20/04, С 21 8/02, 21.06.88). A known method of manufacturing a clad steel sheet containing a base steel sheet and a cladding layer of stainless steel. In the manufacturing process, a steel sheet of base material and a sheet of cladding material are collected in a bag, joined along the edges by welding or in some other way, and then subjected to rolling with preliminary heating and heat treatment (JP 6314991, 23 K 20/04, C 21 8/02, 06.21.88).
Недостатками этого способа является невысокое качество полученного плакированного листа и недостаточная коррозионная стойкость листа, а также высокая себестоимость изготовления вследствие большой доли ручного труда. The disadvantages of this method is the low quality of the obtained clad sheet and the insufficient corrosion resistance of the sheet, as well as the high cost of manufacture due to the large share of manual labor.
Кроме того, известна установка для изготовления биметаллических многослойных заготовок, состоящая из пакетосборочного отделения, агрегата автоматической сварки пакета, нагревательного устройства и прокатного стана. Установка снабжена рольгангами, шлепперами, гидроподъемниками и кантователями, установленными между агрегатами (Л.Н.Дмитриев, Е.В.Кузнецов и др. Биметаллы. - Пермь, 1991, c.278-281). Недостатками этой установки являются низкое качество получаемой продукции и невозможность изготовления многослойных заготовок круглого или прямоугольного поперечного сечения. In addition, a known installation for the manufacture of bimetallic multilayer billets, consisting of a bag assembly compartment, an automatic package welding unit, a heating device and a rolling mill. The unit is equipped with live rolls, slappers, hydraulic lifts and tilters installed between the units (L.N. Dmitriev, E.V. Kuznetsov and other Bimetals. - Perm, 1991, p. 278-281). The disadvantages of this installation are the low quality of the products and the inability to manufacture multilayer blanks of round or rectangular cross section.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ изготовления биметаллических многослойных заготовок из цилиндрической заготовки из основного металла и трубной заготовки из материала покрытия, в котором цилиндрическую заготовку вставляют в трубную заготовку, после чего собранную заготовку сваривают по торцевым краям, прокатывают и термообрабатывают (RU 2155134, В 23 В 15/18, В 23 К 20/04, 27.08.2000). The closest in technical essence and the achieved effect is a method of manufacturing bimetallic multilayer billets from a cylindrical billet from the base metal and a pipe billet from the coating material, in which the cylindrical billet is inserted into the pipe billet, after which the assembled billet is welded along the end edges, rolled and heat treated (RU 2155134, V 23 V 15/18, V 23 K 20/04, 08.27.2000).
Основным недостатком данного технического решения является то, что трение, возникающее при запрессовке цилиндрической заготовки в трубную оболочку, ограничивает длину получаемых заготовок и не позволяет получать заготовки без зазора между слоями, что приводит к неоднородности по фазовому составу переходной зоны между слоями и низкому качеству соединения покрытия по длине и периметру заготовки. При дальнейшей обработке длинной биметаллической заготовки, особенно для получения тонких профилей, возможны несплошности в соединении с покрытием и даже расслоения. The main disadvantage of this technical solution is that the friction that occurs when the cylindrical billet is pressed into the pipe shell limits the length of the obtained billets and does not allow the preparation of billets without a gap between the layers, which leads to a phase composition inhomogeneity of the transition zone between the layers and poor coating bonding quality along the length and perimeter of the workpiece. During further processing of a long bimetallic billet, especially for thin profiles, discontinuities in connection with the coating and even delamination are possible.
Задачей изобретения является повышение качества покрытия при снижении себестоимости получаемой биметаллической продукции. The objective of the invention is to improve the quality of the coating while reducing the cost of the resulting bimetallic products.
Поставленная задача решается в способе непрерывного изготовления биметаллических многослойных заготовок, в котором осуществляют сборку цилиндрической заготовки из основного материала и трубной заготовки из материала покрытия, например нержавеющей стали, сваривают полученную заготовку по торцевым краям, нагревают, прокатывают и подвергают термообработке, за счет того что сборку осуществляют запрессовкой цилиндрической заготовки в трубную заготовку незамкнутого контура с образованием зазора между продольными краями, равного (0,1-0,5)h0, где h0 - толщина трубной заготовки, разделывают под сварку продольные края шлифовальным кругом с двусторонним коническим профилем и высотой Z0, выбираемой из условия 1,3 h0 ≤ Z0 ≤ 1,9 h0 на глубину Н0 при 1,8 h0 ≥ Н0 ≥ 1,2 h0, и осуществляют сварку продольного шва.The problem is solved in a method for the continuous production of bimetallic multilayer workpieces, in which the cylindrical workpiece is assembled from the main material and the pipe workpiece from the coating material, for example stainless steel, the resulting workpiece is welded at the end edges, heated, rolled and subjected to heat treatment, due to the fact that the assembly press the cylindrical billet into the billet of the open loop with the formation of a gap between the longitudinal edges equal to (0.1-0.5) h 0 , where h 0 is the thickness of the tube billet, longitudinal edges are cut for welding with a grinding wheel with a bilateral conical profile and a height Z 0 selected from the condition 1.3 h 0 ≤ Z 0 ≤ 1.9 h 0 to a depth of H 0 at 1, 8 h 0 ≥ H 0 ≥ 1.2 h 0 , and weld the longitudinal seam.
При этом является целесообразным после сварки продольного шва нагревать заготовку под прокатку до температуры 1050-1350oС с выдержкой при этой температуре в течение времени (0,01-0,04)D (ч), где D - диаметр заготовки после сборки в мм. Прокатку целесообразно осуществлять в калибрах многоклетьевого стана с обжатиями по крайней мере в одном проходе, определяемыми из условия: ε1 ≥ 15(0,5 + D/D0)(%), где D0 - диаметр цилиндрической заготовки из основного материала в мм, а термообработку заготовки проводить при температуре 450-1150oС. Кроме того, является целесообразным осуществлять сварку торцевых и продольных швов биметаллической заготовки в защитной атмосфере.In this case, it is advisable after welding the longitudinal seam to heat the billet for rolling to a temperature of 1050-1350 o C with holding at this temperature for a time of (0.01-0.04) D (h), where D is the diameter of the workpiece after assembly in mm . It is advisable to carry out rolling in calibers of a multi-stand mill with reductions in at least one pass, determined from the condition: ε 1 ≥ 15 (0.5 + D / D 0 ) (%), where D 0 is the diameter of the cylindrical workpiece from the base material in mm and heat treatment of the workpiece is carried out at a temperature of 450-1150 o C. In addition, it is advisable to weld the butt and longitudinal seams of the bimetallic workpiece in a protective atmosphere.
Вышеупомянутая задача решается также на установке для непрерывного изготовления биметаллических многослойных заготовок, включающей устройство для сборки цилиндрической заготовки из основного материала с трубной заготовкой из материала покрытия, например нержавеющей стали, сварочное устройство для сварки собранной заготовки по торцевым краям, нагревательное устройство и прокатный стан, за счет того что устройство для сборки цилиндрической и трубной заготовки выполнено в виде транспортеров для подачи цилиндрической и трубной заготовок на их запрессовку через устройства для зачистки сопрягаемых поверхностей, гидроцилиндра для запрессовки цилиндрической заготовки в трубную заготовку, гидроцилиндра выгрузки биметаллической заготовки в устройство для сварки собранной заготовки по торцевым краям, устройства из зажимных патронов торцов и вращения биметаллической заготовки, далее расположено устройство для разделки под сварку продольных краев трубной заготовки шлифовальным кругом с двухсторонним коническим профилем и высотой Z0, выбираемой из условия 1,3 h0 ≤ Z0 ≤ 1,9 h0 на глубину Н0 при 1,8 h0 ≥ Н0 ≥ 1,2 h0, и сварочная головка для сварки продольного шва.The aforementioned problem is also solved at the installation for the continuous manufacture of bimetallic multilayer billets, including a device for assembling a cylindrical billet from the base material with a tube billet from coating material, for example stainless steel, a welding device for welding the assembled billet at the end edges, a heating device and a rolling mill, for due to the fact that the device for assembling a cylindrical and pipe billet is made in the form of conveyors for feeding a cylindrical and pipe billet a wok for pressing them through devices for cleaning mating surfaces, a hydraulic cylinder for pressing a cylindrical billet into a pipe billet, a hydraulic cylinder for unloading a bimetallic billet into a device for welding the assembled billet at the end edges, devices from clamping chucks of the ends and rotation of the bimetallic billet, then there is a device for cutting under welding of the longitudinal edges of the tube billet with a grinding wheel with a double-sided conical profile and a height Z 0 selected from the condition 1.3 h 0 ≤ Z 0 ≤ 1 , 9 h 0 to a depth of H 0 at 1.8 h 0 ≥ H 0 ≥ 1.2 h 0 , and a welding head for welding a longitudinal seam.
Полученная прокаткой одношовная трубная заготовка из материала покрытия с еще не сваренным швом позволяет проводить автоматическую сборку с цилиндрической заготовкой из основного материала путем запрессовки последней без больших усилий и с небольшой силой трения между контактными поверхностями. Благодаря этому можно получать длинные биметаллические заготовки (длиной 3 м и более) и диаметром больше 80 мм при повышенной производительности установки и высокой экономичности процесса. Для обеспечения высокого качества сварки и снижения затрат зазор между кромками трубной заготовки в собранном виде с цилиндрической заготовкой должен составлять (0,1-0,5)h0, где h0 - толщина трубной заготовки. Увеличение зазора приводит к снижению качества сварного шва, а его уменьшение затрудняет процесс запрессовки.The single-seam pipe billet obtained from rolling from a coating material with a weld that has not yet been welded allows automatic assembly with a cylindrical billet from the main material by pressing the latter without great effort and with little friction between the contact surfaces. Due to this, it is possible to obtain long bimetallic workpieces (3 m or more in length) and a diameter of more than 80 mm with increased plant productivity and high process efficiency. To ensure high quality welding and reduce costs, the gap between the edges of the tubular billet in assembled form with a cylindrical billet should be (0.1-0.5) h 0 , where h 0 is the thickness of the tube billet. An increase in the gap leads to a decrease in the quality of the weld, and its reduction complicates the process of pressing.
Сварку торцевых кромок и продольного шва осуществляют в защитной атмосфере с помощью патронного устройства для зажима и вращения заготовки в процессе сварки, также с применением обжимного роликового калибра продольной подачи, что позволяет герметично и максимально плотно, вплоть до небольшого пластического течения металла в контактной зоне, соединить покрытие с основным металлом без существенного окисления поверхностей. В полученной таким образом биметаллической заготовке при последующем нагреве происходит качественная диффузионная сварка с образованием протяженной в поперечном сечении однородной и сплошной в плоскости контакта по всему периметру диффузионной зоны. В случае применения в качестве материала покрытия нержавеющей стали при выполнении цилиндрической заготовки из кремнистой стали, вследствие разных коэффициентов термического расширения этих материалов сборная биметаллическая заготовка дополнительно уплотняется вплоть до пластической деформации растяжением материала оболочки у заготовок большого поперечного сечения. The welding of the end edges and the longitudinal seam is carried out in a protective atmosphere using a cartridge device for clamping and rotating the workpiece during the welding process, also using a crimp roller gauge of longitudinal feed, which allows hermetically and most tightly, up to a small plastic flow of metal in the contact zone, to connect base metal coating without significant surface oxidation. In the bimetallic billet thus obtained, upon subsequent heating, high-quality diffusion welding takes place with the formation of a uniform and continuous in the contact plane along the entire perimeter of the diffusion zone extended in the cross section. In the case of using stainless steel as a coating material when making a cylindrical billet of silicon steel, due to different coefficients of thermal expansion of these materials, the prefabricated bimetallic billet is additionally compacted up to plastic deformation by stretching the shell material near the billets of large cross section.
Разделку собранной заготовки под сварку продольного шва ведут с помощью шлифовального круга с двухсторонним коническим профилем высотой Z0, выбираемой из условия: 1,3 h0 ≤ Z0 ≤ 1,9 h0, где h0 - толщина трубной заготовки, на глубину Н0 при 1,8 h0 ≥ Н0 ≥ 1,2 h0. Оптимальные высота шлифовального круга и глубина проточки под шов определяются толщиной трубной заготовки и обеспечивают, с одной стороны, качественную сварку покрытия, а с другой стороны, приварку покрытия к основному металлу по всей длине, а не только в торцах биметаллической заготовки. В случае, если это условие не выполняется, с одной стороны возможна некачественная диффузионная приварка покрытия к основному металлу при нагреве и прокатке заготовки, а с другой стороны чрезмерно увеличивается расход дорогой нержавеющей проволоки.Cutting the assembled workpiece for welding a longitudinal seam is carried out using a grinding wheel with a double-sided conical profile of height Z 0 , selected from the condition: 1.3 h 0 ≤ Z 0 ≤ 1.9 h 0 , where h 0 is the thickness of the tube stock, to a depth of H 0 at 1.8 h 0 ≥ H 0 ≥ 1.2 h 0 . The optimal height of the grinding wheel and the depth of the groove under the seam are determined by the thickness of the tube billet and provide, on the one hand, high-quality welding of the coating, and on the other hand, welding of the coating to the base metal along the entire length, and not only at the ends of the bimetallic billet. If this condition is not met, on the one hand, poor-quality diffusion welding of the coating to the base metal is possible during heating and rolling of the billet, and on the other hand, the consumption of expensive stainless wire is excessively increased.
В процессе нагрева биметаллической заготовки после сварки продольного шва под прокатку при температуре от 1050 до 1350oС с выдержкой при этой температуре в течение времени, составляющем (0,01-0,04)D (ч), где D - диаметр заготовки в собранном виде (мм), формируется протяженная вглубь (10-60 мкм) и равномерная по всему периметру и длине заготовки диффузионная зона, обеспечивающая качественную диффузионную сварку слоев, микроструктура основного слоя в оптимальных для дальнейшей обработки пределах по размеру зерна, не более 200 мкм, и снижаются энергозатраты.In the process of heating a bimetallic billet after welding a longitudinal seam for rolling at a temperature of 1050 to 1350 o C with holding at this temperature for a time component of (0.01-0.04) D (h), where D is the diameter of the workpiece in the assembled form (mm), a diffusion zone extended in depth (10-60 μm) and uniform over the entire perimeter and length of the workpiece is formed, which ensures high-quality diffusion welding of layers, the microstructure of the main layer in the optimal grain size limits for further processing, not more than 200 μm, and energy consumption decreases s.
Согласно предложенному способу после нагрева биметаллическая заготовка поступает на непрерывный многоклетевой калибровочный стан, где, по меньшей мере, в одном проходе подвергается деформации в замкнутых калибрах с обжатиемем ε1 ≥ 15(0,5 + D/D0) (%). Из экономической целесообразности по сырьевой стоимости композиционного материала в данном соотношении D/D0 < 1,7 (то есть диаметр заготовки из основного металла должен быть не менее 60% от диаметра биметаллической заготовки). Что касается диаметра D заготовки в поперечном сечении, то здесь также имеются ограничения, связанные с экономической целесообразностью: при D меньше 80 мм чрезмерно увеличивается себестоимость продукции за счет большой удельной доли потребления энергоресурсов и расходного материала на 1 т готовой продукции, а при D более 300 мм также увеличивается себестоимость продукции, но за счет увеличения необходимых капиталовложений на изготовление, монтаж и эксплуатацию оборудования больших габаритов и мощности. Поэтому в настоящее время является целесообразным изготовление заготовок диаметром от 80 до 300 мм.According to the proposed method, after heating, the bimetallic billet is fed to a continuous multi-cell calibration mill, where, at least in one pass, it undergoes deformation in closed gauges with compression ε 1 ≥ 15 (0.5 + D / D 0 ) (%). From the economic feasibility of the raw material cost of the composite material in this ratio, D / D 0 <1.7 (that is, the diameter of the billet from the base metal should be at least 60% of the diameter of the bimetallic billet). As for the diameter D of the workpiece in cross section, there are also restrictions associated with economic feasibility: at D less than 80 mm, the cost of production increases excessively due to the large specific share of energy consumption and consumables per 1 ton of finished products, and at D more than 300 mm also increases the cost of production, but by increasing the necessary investment in the manufacture, installation and operation of equipment of large dimensions and power. Therefore, it is currently advisable to manufacture blanks with a diameter of 80 to 300 mm.
При прокатке биметаллической заготовки с разовыми обжатиями в пределах соотношения ε1 ≥ 15(0,5 + D/D0)(%) обеспечиваются, с одной стороны, благоприятные деформационные условия для формирования диффузионной зоны с высокопрочными когерентными межфазными границами за счет перекристаллизации или динамической рекристаллизации структуры в пограничных областях между слоями, это увеличивает прочность соединения покрытия; с другой стороны, данный уровень разовых обжатий обеспечивает эффективность прокатки по количеству необходимых клетей и производительности стана при выходе на заданный конечный размер заготовки. Данное соотношение есть следствие неоднородности деформации по сечению слитка, причем чем меньше диаметр основного слоя или больше толщина покрытия, то есть чем глубже от поверхности слитка залегает межфазная граница, тем большие разовые обжатия необходимы при прокатке для активации динамической рекристаллизации структуры в диффузионной зоне и пограничных к ней областях. При невыполнении вышеуказанного условия величин разового обжатия в диффузионной зоне между слоями не развивается динамическая рекристаллизация структуры, а получается устойчивая полигонизированная структура с насыщенной дислокационной дефектностью и малоугловыми разориентированными фрагментами. Такая межфазная граница не образует прочной когерентной связи по всему периметру основного слоя. При деформационном формоизменении проката в местах максимальных растягивающих напряжений образуются дефекты в виде микротрещин и несплошностей, что в конечном счете снижает качество покрытия.When rolling a bimetallic billet with single compressions within the ratio ε 1 ≥ 15 (0.5 + D / D 0 ) (%), on the one hand, favorable deformation conditions are provided for the formation of a diffusion zone with high-strength coherent interphase boundaries due to recrystallization or dynamic recrystallization of the structure in the boundary regions between the layers, this increases the strength of the coating connection; on the other hand, this level of single crimps provides rolling efficiency in terms of the number of stands required and mill productivity when reaching a given final billet size. This ratio is a consequence of the heterogeneity of the deformation over the cross section of the ingot, the smaller the diameter of the main layer or the greater the thickness of the coating, i.e., the deeper the interface is located on the surface of the ingot, the greater the single compressions required during rolling to activate dynamic recrystallization of the structure in the diffusion zone and boundary her areas. If the above conditions are not met, the values of a single compression in the diffusion zone between the layers do not develop dynamic recrystallization of the structure, but a stable polygonized structure with saturated dislocation imperfection and small-angle misoriented fragments is obtained. Such an interphase boundary does not form a strong coherent bond around the entire perimeter of the base layer. When the deformation of the rolling changes in places of maximum tensile stresses, defects are formed in the form of microcracks and discontinuities, which ultimately reduces the quality of the coating.
После горячей прокатки биметаллическая заготовка по конвейеру поступает в печь на термообработку для формирования модулированной структуры в диффузионном слое и оптимальной микроструктуры в поперечном сечении проката. Температура термообработки в интервале от 1550 до 450oС может быть выше или ниже температуры конца прокатки, составляющей от 1050 до 850oС, и зависит от температуры нагрева и размера заготовки, скорости прокатки и конечной толщины заготовки, определяется оптическим пирометром при выходе проката из последней клети прокатного стана.After hot rolling, the bimetallic billet through the conveyor enters the furnace for heat treatment to form a modulated structure in the diffusion layer and optimal microstructure in the cross section of the rolled product. The heat treatment temperature in the range from 1550 to 450 o C may be higher or lower than the temperature of the end of rolling, component from 1050 to 850 o C, and depends on the heating temperature and the size of the workpiece, rolling speed and the final thickness of the workpiece, is determined by the optical pyrometer when the rolled the last stand of the rolling mill.
Прокатанная заготовка с когерентной межфазной границей и диффузионной зоной, состоящей из твердого раствора Fe-Cr-Ni-Si-Al с переменной концентрацией легирующих элементов по глубине зоны, термообрабатывается при температуре выше или ниже температуры конца прокатки с целью создания термических напряжений по поперечному сечению проката вследствие разных коэффициентов термического расширения у кремнистой и хромистой сталей, находящихся по разную сторону от диффузионной границы. При достаточном накоплении в кристаллической структуре диффузионной зоны термоупругой энергии, пропорциональной разности температур конца прокатки и температуры термообработки, происходит распад твердого раствора Fe-Cr-Ni-Si-Al путем образования новой фазы (Fe, Ni)1-x-y(SiAl)xCry с модулированной микроструктурой, где (х+y)≤18. Модулированная фаза соединяет высокопрочными когерентными границами основной слой с покрытием, характеризуется прочностью большей, чем у основного металла. Производство биметаллического проката согласно изобретению с термообработкой в интервале 1150-450oС формирует в диффузионной зоне модулированную фазу, а заготовка обладает самой прочной границей между слоями и высоким качеством покрытия.A rolled billet with a coherent interphase boundary and a diffusion zone consisting of a Fe-Cr-Ni-Si-Al solid solution with a variable concentration of alloying elements along the depth of the zone is heat treated at a temperature higher or lower than the temperature of the rolling end in order to create thermal stresses along the rolled cross section due to different coefficients of thermal expansion of silicon and chromium steels located on different sides of the diffusion boundary. With sufficient accumulation of thermoelastic energy in the crystal structure of the diffusion zone proportional to the difference between the temperatures of the end of rolling and the heat treatment temperature, the Fe-Cr-Ni-Si-Al solid solution decomposes by the formation of a new phase (Fe, Ni) 1-xy (SiAl) x Cr y with a modulated microstructure, where (x + y) ≤18. The modulated phase connects the main layer with a coating with high-strength coherent boundaries, characterized by a strength greater than that of the base metal. The production of bimetallic rolled products according to the invention with heat treatment in the range of 1150-450 o With forms in the diffusion zone a modulated phase, and the workpiece has the strongest boundary between the layers and high quality coatings.
Производство биметаллического проката с термообработкой при температуре больше 1150oС огрубляет микроструктуру основного металла, кроме того, способствует концентрации углеродистой фазы по границам и в стыках зерен, где при последующем охлаждении могут образовываться крупные мартенситные или перлито-цементитные участки, что в целом ухудшает механические свойства проката. Кроме того, столь значительное повышение температуры проката требует дополнительных энергозатрат на нагрев, более частый ремонт печного оборудования, что необоснованно увеличивает себестоимость продукции.The production of bimetallic rolled metal with heat treatment at a temperature of more than 1150 o C coarsens the microstructure of the base metal, in addition, it contributes to the concentration of the carbon phase along the boundaries and at the joints of grains, where, upon subsequent cooling, large martensitic or perlite-cementite sections can form, which generally impairs mechanical properties rental. In addition, such a significant increase in rental temperature requires additional energy for heating, more frequent repair of furnace equipment, which unreasonably increases the cost of production.
Термообработка проката при температуре ниже 450oС индуцирует большой градиент термических напряжений в поперечном сечении, что часто, особенно на меньших сечениях, вызывает потерю осевой геометрии по кривизне проката. В дальнейшем такой прокат необходимо подвергнуть горячей правке, что требует дополнительных оборудования и трудозатрат, тем самым повышается его себестоимость.Heat treatment of rolled products at temperatures below 450 o C induces a large gradient of thermal stresses in the cross section, which often, especially at smaller sections, causes a loss of axial geometry along the curvature of the rolled product. In the future, such a rental must be subjected to hot dressing, which requires additional equipment and labor, thereby increasing its cost.
Изобретение поясняется более подробно с помощью примера выполнения, показанного на чертежах, где на фиг. 1 показан общий вид установки для изготовления биметаллической многослойной заготовки; на фиг. 2 сечение по А-А фиг. 1; фиг. 3 - фрагмент сечения заготовки после сборки перед разделкой кромок, после разделки кромок и после сварки продольного шва. The invention is explained in more detail using the exemplary embodiment shown in the drawings, where in FIG. 1 shows a general view of an apparatus for manufacturing a bimetallic multilayer preform; in FIG. 2 a section along AA of FIG. 1; FIG. 3 - a fragment of the cross section of the workpiece after assembly before cutting edges, after cutting edges and after welding a longitudinal seam.
Установка для непрерывного изготовления биметаллической многослойной заготовки состоит из стеллажа 1 для цилиндрических заготовок, стеллажа 2 для трубных заготовок, механизма 3 для резки цилиндрических заготовок на мерные длины, абразивно-обдирочного станка 4, стеллажа 5 для подачи цилиндрической заготовки на запрессовку, механизма 6 для резки трубных заготовок на мерные длины, транспортера 7 для межоперационной передачи трубной заготовки, станка 8 для зачистки полости трубной заготовки, гидроцилиндра 9 для запрессовки круглой заготовки в трубную заготовку, цилиндра 10 выгрузки биметаллической заготовки на участок сварки, расположенный вдоль линии запрессовки. Installation for the continuous production of bimetallic multilayer workpieces consists of rack 1 for cylindrical blanks,
На участке сварки вдоль линии запрессовки расположены сварочные головки 12 для сварки по торцевым краям биметаллической заготовки, установленной в патроне 11 для зажима и вращения биметаллической заготовки. После участка сварки по торцевым краям расположен роликовый обжимной калибр 13, станок 14 для абразивной разделки кромок трубной заготовки под сварной шов, сварочная головка 15 для выполнения продольного сварочного шва, транспортер 16 участка охлаждения и контроля шва. Перед нагревательным устройством 17, которым может служит камерная печь, установлены подъемник 18 биметаллической заготовки с гидроцилиндром 19 для загрузки заготовки в печь 17 и гидроцилиндром 20 для выгрузки биметаллической заготовки из печи 17. За печью 17 смонтированы направляющие ролики 21 и 5-клетьевой стан 22 с четырехвалковым калибром, за которым расположена печь 23 для термообработки прокатанной биметаллической заготовки. In the welding section along the press-fit line, welding heads 12 are located for welding along the end edges of the bimetallic workpiece installed in the cartridge 11 for clamping and rotating the bimetallic workpiece. After the welding section at the end edges, there is a roller crimping gauge 13, a machine 14 for abrasively cutting the edges of the pipe billet under the weld, a welding head 15 for performing a longitudinal weld, a conveyor 16 of the cooling and weld control section. In front of the heating device 17, which can be a chamber furnace, a bimetallic billet elevator 18 is installed with a hydraulic cylinder 19 for loading the billet into the furnace 17 and a hydraulic cylinder 20 for unloading the bimetallic billet from the furnace 17. Guide rollers 21 and a 5-stand mill 22 are mounted behind the furnace 17 four-roll caliber, behind which there is a furnace 23 for heat treatment of a rolled bimetallic billet.
Установка для непрерывного изготовления биметаллических многослойных заготовок работает следующим образом. Installation for the continuous manufacture of bimetallic multilayer workpieces works as follows.
Цилиндрические заготовки из основного материала и трубные заготовки из материала покрытия поступают на наклонные стеллажи 1 соответственно 2, оборудованные стопорными механизмами с электроприводом (на чертеже не показаны) для штучной подачи заготовок на транспортер, подающий их к механизмам 3 соответственно 6 резки на мерные длины. Затем цилиндрическая заготовка поступает на абразивно-обдирочный станок 4, где с ее поверхности сошлифовывают окисленный поверхностный слой глубиной до 0,5 мм, а трубная заготовка подается транспортером 7 на станок для абразивной зачистки полости, где сошлифовывают до 0,2 мм ее поверхности. После зачистки наружной поверхности цилиндрическая заготовка подается по наклонному стеллажу 5 на холодную запрессовку, куда поступает также прошедшая зачистку по внутренней поверхности трубная заготовка. Запрессовку цилиндрической заготовки в находящуюся в свободном состоянии трубную заготовку осуществляют при небольшом упругом разжиме последней с помощью гидроцилиндра 9. После этого собранная биметаллическая заготовка подается транспортером 7 к гидроцилиндру 10 выгрузки, где поршнем поступает через шлюзовое окно в патронный механизм 11 для зажима и вращения заготовки, расположенный в камере с защитной атмосферой, находящейся под небольшим избыточным давлением. Плотно зажатая в торцах патронным механизмом биметаллическая заготовка центрируется между двумя сварочными головками 12 для сварки по торцевым краям, после чего сваривают собранную заготовку по торцевым краям с применением проволоки из материала покрытия. Сваренная по торцевым краям заготовка центрируется продольным швом вверх (строго напротив центровочного щупа) и роликовым обжимным калибром 13 непрерывно подается сначала на станок 14 для абразивной разделки продольного шва и к сварочной головке 15. Cylindrical blanks from the base material and pipe blanks from the coating material are fed to inclined racks 1, respectively 2, equipped with locking mechanisms with an electric drive (not shown in the drawing) for piecewise feeding blanks to the conveyor, feeding them to mechanisms 3, respectively, 6 cutting to measured lengths. Then the cylindrical billet enters the abrasive peeling machine 4, where the oxidized surface layer is ground to a depth of 0.5 mm from its surface, and the tube billet is fed by conveyor 7 to the abrasive cavity cleaning machine, where its surface is ground to 0.2 mm. After cleaning the outer surface, the cylindrical billet is fed through an inclined rack 5 to cold press fitting, which also receives the pasted cleaning on the inner surface of the tubular billet. Pressing the cylindrical billet into the free-standing tubular billet is carried out with a slight elastic expansion of the latter using the hydraulic cylinder 9. After that, the assembled bimetallic billet is fed by a conveyor 7 to the unloading hydraulic cylinder 10, where the piston enters through the airlock window into the cartridge mechanism 11 for clamping and rotating the billet, located in a chamber with a protective atmosphere under slight overpressure. The bimetal workpiece tightly clamped at the ends by the cartridge mechanism is centered between the two welding heads 12 for welding along the end edges, after which the assembled workpiece is welded at the end edges using a wire from the coating material. The workpiece welded along the end edges is centered with a longitudinal seam upward (strictly opposite the centering probe) and the roller crimping gauge 13 is continuously fed first to the machine 14 for abrasive cutting of the longitudinal seam and to the welding head 15.
После окончания сварки продольного шва биметаллическая заготовка по транспортеру 16 поступает на подъемник 18 для загрузки в нагревательное устройства 17 с помощью гидроцилиндра 19. Нагревательное устройство 17 представляет собой камерную печь с защитной атмосферой, имеющую наклонный под. В камерной печи осуществляется постепенный нагрев при самопроизвольном перекатывании заготовки через зону подогрева и горячую зону при постепенном вращении и прогреве биметаллических заготовок по всему объему с целью исключения больших градиентов термических напряжений по сечению и предотвращения искривления заготовок. При этом обеспечивается качественная диффузионная сварка материала покрытия и основного металла. After welding of the longitudinal seam is completed, the bimetallic billet through the conveyor 16 enters the elevator 18 for loading into the heating device 17 using the hydraulic cylinder 19. The heating device 17 is a chamber furnace with a protective atmosphere having an inclined hearth. In the chamber furnace, gradual heating is carried out during spontaneous rolling of the billet through the heating zone and the hot zone during the gradual rotation and heating of bimetallic billets throughout the volume in order to eliminate large gradients of thermal stresses over the cross section and prevent bending of the billets. This ensures high-quality diffusion welding of the coating material and the base metal.
Прогретая до заданной температуры биметаллическая заготовка выталкивается гидроцилиндром 20 через шлюзовое отверстие из печи 17 и поступает в удерживающие и задающие ролики 21, а затем в прокатный стан 22, где в непрерывном поступательном режиме фиксируется с помощью не показанного на чертеже следящим и кантующим механизмами в калибре в заданном положении сварного шва. В первом калибре "круг-квадрат" продольный шов биметаллической заготовки сориентирован в зону сжатия очага деформации. Подобная схема позволяет избежать случайного разрыва сварного шва при деформации слитка. The bimetallic billet heated to a predetermined temperature is pushed out by the hydraulic cylinder 20 through the airlock from the furnace 17 and enters the holding and setting rollers 21, and then to the rolling mill 22, where it is fixed in a continuous translational mode using caliber gauges not shown in the drawing in set position of the weld. In the first circle-square gauge, the longitudinal seam of the bimetallic workpiece is oriented to the compression zone of the deformation zone. Such a scheme avoids accidental rupture of the weld during deformation of the ingot.
Непрерывный четырехвалковый многоклетевой стан выполнен на базе двух типов клетей. Первая клеть, например, типа МК 800х4 с четырьмя приводными валками, симметричным расположением четырех одинаковых валков диаметром до 800 мм обеспечивает прокатку биметаллического слитка в калибре "круг-квадрат" с двухсторонним обжимом. The continuous four-roll multicell mill is based on two types of stands. The first stand, for example, type MK 800x4 with four drive rolls, a symmetrical arrangement of four identical rolls with a diameter of up to 800 mm, provides rolling of a bimetallic ingot in a circle-square caliber with double-sided crimping.
Далее с целью снижения усилия прокатки устанавливают универсальные прокатные клети с двумя приводными и перпендикулярно двумя холостыми валками меньшего диаметра, обеспечивающие обжатие биметаллической квадратной заготовки в квадратном калибре на схеме "квадрат на ребре квадрат" с двухсторонним обжатием до 50%. Выбор оптимальных для каждого прохода калибровки валков должен обеспечить решение проблем производительности, энергопотребления и качества поверхности. Вследствие того что квадратная заготовка поступает в плоскую форму калибра на ребро, угол захвата значительно повышается. При неправильном подборе валков из-за большого угла захвата между заготовкой и приводными валками могут проявляться проскальзывания раската в момент захвата, а из-за дополнительного момента со стороны холостых валков при прохождении раската увеличение трения на рабочих валках может способствовать образованию поверхностных трещин или других дефектов. Further, in order to reduce the rolling force, universal rolling stands are installed with two drive rolls and perpendicular to two single rolls of a smaller diameter, which compresses a bimetallic square billet in a square gauge on a square-on-square pattern with two-sided compression of up to 50%. Choosing the optimal roll calibration for each pass should provide a solution to the problems of productivity, energy consumption and surface quality. Due to the fact that the square billet enters the flat shape of the caliber on the edge, the angle of capture is significantly increased. If the rolls are improperly selected due to the large angle of capture between the workpiece and the drive rolls, slippage of the roll may occur at the moment of capture, and due to the additional moment on the side of the idle rolls during the passage of the roll, an increase in friction on the work rolls can contribute to the formation of surface cracks or other defects.
После непрерывной прокатки биметаллические заготовки подаются в печь 23 для термообработки. After continuous rolling, the bimetallic billets are fed into the furnace 23 for heat treatment.
Предлагаемые способ непрерывного изготовления многослойных биметаллических заготовок и установка для его осуществления могут применяться в металлургической, машиностроительной и строительной промышленности для изготовления биметаллических профилей для армирования железобетона, труб, биметаллической проволоки и т.д. Особое значение заявленного способа и устройства заключается в изготовлении композиционных материалов на базе минизаводов без основного металлургического процесса с преобладающей долей металлообрабатывающих операций и достижением высоких результатов по качеству, производительности, степени автоматизации и экономичности процесса. The proposed method for the continuous production of multilayer bimetallic billets and a plant for its implementation can be used in the metallurgical, engineering and construction industries for the manufacture of bimetallic profiles for reinforcing reinforced concrete, pipes, bimetallic wire, etc. Of particular importance of the claimed method and device is the manufacture of composite materials based on mini-plants without the main metallurgical process with a predominant share of metalworking operations and achieving high results in quality, productivity, degree of automation and efficiency of the process.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001124906A RU2195392C1 (en) | 2001-09-11 | 2001-09-11 | Method for continuous making of bimetallic laminate blanks and installation for performing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001124906A RU2195392C1 (en) | 2001-09-11 | 2001-09-11 | Method for continuous making of bimetallic laminate blanks and installation for performing the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2195392C1 true RU2195392C1 (en) | 2002-12-27 |
Family
ID=20253087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001124906A RU2195392C1 (en) | 2001-09-11 | 2001-09-11 | Method for continuous making of bimetallic laminate blanks and installation for performing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2195392C1 (en) |
-
2001
- 2001-09-11 RU RU2001124906A patent/RU2195392C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ДМИТРИЕВ Л.Н. и др. Биметаллы. - Пермь, 1991, с.278-281. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7648596B2 (en) | Continuous method of rolling a powder metallurgical metallic workpiece | |
| CN109226257B (en) | Method for rolling plate by steckel mill and production line thereof | |
| CN112453084B (en) | Preparation method of multilayer metal composite pipe | |
| CN103962409B (en) | The manufacture method of a kind of copper cash | |
| MXPA97002792A (en) | Procedure for manufacturing steel tubes without cost | |
| CN105499920A (en) | Manufacturing method for large-caliber and thick-wall seamless niobium pipes | |
| CN110883093A (en) | Asynchronous cold rolling forming process for aluminum alloy stainless steel composite plate | |
| CN109226934B (en) | Build-up welding method for roller | |
| RU2195392C1 (en) | Method for continuous making of bimetallic laminate blanks and installation for performing the same | |
| CN111974812B (en) | Production method of super-thick steel plate | |
| CN111346998B (en) | Preparation method of arc-shaped forging with cylinder | |
| RU2571029C1 (en) | Production method of high-stiffness tongue-and-groove section | |
| CN101683709B (en) | Method for continuously producing medium-caliber welded tube by strip continuous casting | |
| CN105537313A (en) | Manufacturing method for copper wire | |
| JP4532017B2 (en) | Method and apparatus for manufacturing titanium ring of drum for manufacturing electrolytic metal foil | |
| CN110791624A (en) | Online annealing method for stainless steel composite plate strip | |
| RU2238180C1 (en) | Method for making bimetallic products | |
| JP3518256B2 (en) | Steel pipe manufacturing method and manufacturing equipment line | |
| US4362578A (en) | Method of hot working metal with induction reheating | |
| RU2791999C1 (en) | Method for manufacturing longitudinally electric-welded pipe of large diameter | |
| JPS6137001B2 (en) | ||
| EP1662013B1 (en) | Process of producing steel strips suitable for an oxidation-resisting surface coating | |
| CN111842745A (en) | Tool for preparing deformed steel bar and deformed steel bar preparation process | |
| JPH11169946A (en) | Production of steel tube | |
| CN115740075A (en) | Production method of austenitic stainless steel channel steel |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070912 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090912 |