RU2254940C1

RU2254940C1 - Rolling-dividing process

Info

Publication number: RU2254940C1
Application number: RU2003135470/02A
Authority: RU
Inventors: Владимир Сергеевич Солод (UA); Владимир Сергеевич Солод; Давид Пенхусович Кукуй (UA); Давид Пенхусович Кукуй; Сергей Павлович Нефедьев (UA); Сергей Павлович Нефедьев; Алексей Геннадиевич Бенецкий (UA); Алексей Геннадиевич Бенецкий; Александр Сергеевич Нефедьев (UA); Александр Сергеевич Нефедьев
Priority date: 2003-12-04
Filing date: 2003-12-04
Publication date: 2005-06-27

Abstract

FIELD: rolled stock production, namely manufacture of blanks and rolled merchant bars.

SUBSTANCE: method comprises steps of shaping in rolling rolls at shaping pass three or more equilateral blanks mutually joined by width through bridges; dividing boundary blanks by expanding bridges till their rupture; shaping blanks with side consisting 1.005 - 1.2 of side of blank divided in roll grooved pass in which all grooves are arranged at mutual shift of axes of their contours one opposite to other by normalized value; providing thickness of bridges in range consisting 0.1 - 0.8 of side of divided blank. Boundary blanks are divided one by one in roll grooved pass with single dividing ridge and with two grooves of different normalized width values.

EFFECT: enhanced quality of surface of divided blanks in bridge zone due to stable metal yielding in said zone.

2 cl, 4 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к области прокатного производства, в частности к производству заготовки и сортового проката.The invention relates to the field of rolling production, in particular to the production of billets and long products.

Известен способ производства сортовых заготовок, сущность которого состоит в формировании в прокатных валках одновременно нескольких равносторонних заготовок, отличающихся в 1,05-1,5 раза площадями поперечного сечения смежных заготовок, соединенных между собой перемычками по ширине, и последующее их продольное разделение путем взаимного продольного смещения смежных заготовок, обеспечиваемое различием их частных степеней деформации в 1,05-1,5 раза (А.С. СССР №822932, МПК В 21 В 1/02).A known method for the production of high-quality billets, the essence of which is the formation in the rolls of several simultaneous equilateral billets, differing 1.05-1.5 times the cross-sectional areas of adjacent billets, interconnected by jumpers in width, and their subsequent longitudinal separation by mutual longitudinal displacement of adjacent workpieces, provided by the difference in their private degrees of deformation by 1.05-1.5 times (AS USSR No. 822932, IPC 21 V 1/02).

Недостатком этого способа является искажение формы смежных разделенных профилей из-за неконтролируемого перетекания металла в разделяющем калибре из обжимаемых заготовок в смежные необжимаемые.The disadvantage of this method is the distortion of the shape of adjacent divided profiles due to uncontrolled flow of metal in the separating caliber from the compressible blanks to adjacent incompressible ones.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому является способ разделения профилей при прокатке, включающий формирование в прокатных валках преимущественно трех равносторонних заготовок, соединенных между собой перемычками по ширине, и последующее их продольное разделение в разделяющем калибре путем растяжения перемычек до разрыва, причем чистовой профиль средней заготовки формируют в формирующем калибре (А.с. СССР №1359021, МПК В 21 В 1/02).The closest set of essential features to the proposed one is a method for separating profiles during rolling, which includes forming mainly three equilateral billets in the rolling rolls connected by jumpers in width, and their subsequent longitudinal separation in the separating gauge by stretching the jumpers to rupture, with the average finish profile blanks are formed in forming caliber (A.S. USSR No. 1359021, IPC B 21 V 1/02).

Недостатком известного способа является низкое качество поверхности смежных разделенных профилей в зоне перемычки из-за неконтролируемого перетекания металла в разделяющем калибре из обжимаемых заготовок в необжимаемые и образовании при этом шейки разрыва. Это происходит вследствие того, что контакт разделяемых заготовок с поверхностью валков в зоне тонкой перемычки на всем протяжении разделения отсутствует. Получаемые при этом шейки разрыва смежных профилей при последующей прокатке могут привести к дефекту поверхности - закату. Кроме того, необходимость обжатия крайних профилей при отсутствии обжатия средних приводит к продольному изгибу крайних профилей по выходу их из валков, что усложняет направление разделенных профилей в валки при необходимости дальнейшей прокатки.The disadvantage of this method is the low surface quality of adjacent separated profiles in the jumper zone due to uncontrolled flow of metal in the separating caliber from the compressible blanks to the incompressible ones and the formation of a neck of rupture. This is due to the fact that there is no contact between the shared workpieces and the surface of the rolls in the thin web zone throughout the separation. The resulting neck breaks of adjacent profiles during subsequent rolling can lead to a surface defect - sunset. In addition, the need to compress the extreme profiles in the absence of compression of the middle leads to a longitudinal bending of the extreme profiles on their exit from the rolls, which complicates the direction of the divided profiles in the rolls if necessary, further rolling.

Задачей предлагаемого способа является повышение качества поверхности отделенных заготовок в зоне перемычки за счет стабилизации течения металла в зоне перемычки путем регламентации формы, положения и соотношений размеров поперечного сечения заготовок в формирующем и разделяющем калибрах.The objective of the proposed method is to improve the surface quality of the separated workpieces in the jumper zone by stabilizing the metal flow in the jumper zone by regulating the shape, position and cross-sectional dimensions of the workpieces in the forming and separating calibers.

Достижение указанного технического результата осуществляется путем формирования в прокатных валках в формирующем пропуске трех или более равносторонних заготовок, соединенных между собой перемычками по ширине и последующее отделение крайних заготовок путем растяжения перемычек в валках до разрыва. Заготовки формируют со стороной в диапазоне 1,005-1,2 стороны отделенной заготовки в калибре, все ручьи которого расположены с взаимным смещением осей своих скелетных контуров навстречу друг другу на величину, прямо пропорциональную толщине сформированной перемычки и обратно пропорциональную тангенсу угла между стороной заготовки и горизонтальной осью валка. Толщину перемычек формируют в диапазоне 0,1-0,8 от стороны отделенной заготовки, отделение крайних заготовок производят по одной за проход в калибре с одним разделяющим гребнем и двумя ручьями с шириной одного ручья не менее чем горизонтальная диагональ отделенной заготовки, а другого ручья - не менее чем (n-1)·(D-S), где n - число сформированных заготовок, D - длина горизонтальной диагонали отделенной заготовки, S - смещение осей заготовок в формирующем калибре.The achievement of the specified technical result is achieved by forming in the rolls in the forming pass three or more equilateral blanks interconnected by jumpers in width and the subsequent separation of the end blanks by stretching the jumpers in the rolls to break. Billets are formed with a side in the range of 1.005-1.2 of the side of the separated workpiece in caliber, all the streams of which are located with the mutual displacement of the axes of their skeletal contours towards each other by an amount directly proportional to the thickness of the formed bridge and inversely proportional to the tangent of the angle between the side of the workpiece and the horizontal axis roll. The thickness of the jumpers is formed in the range of 0.1-0.8 from the side of the separated workpiece, the separation of the extreme workpieces is performed one at a time in caliber with one dividing ridge and two streams with a width of one stream not less than the horizontal diagonal of the separated workpiece, and the other stream - not less than (n-1) · (DS), where n is the number of formed blanks, D is the length of the horizontal diagonal of the separated blank, S is the offset of the axes of the blanks in the forming caliber.

Общими ближайшим аналогом признаками являются:Common closest analogue signs are:

- формирование в прокатных валках в формирующем пропуске трех или более равносторонних заготовок, соединенных между собой перемычками по ширине;- the formation in the rolling rolls in the forming pass three or more equilateral blanks interconnected by jumpers in width;

- последующее отделение крайних заготовок путем растяжения перемычек в валках до разрыва.- subsequent separation of the extreme workpieces by stretching the jumpers in the rolls to break.

В отличие от прототипа в предлагаемом способе:In contrast to the prototype in the proposed method:

- в формирующем калибре заготовки формируют со стороной в диапазоне 1,005-1,2 стороны отделенного профиля;- in the forming caliber, blanks are formed with sides in the range of 1.005-1.2 sides of the separated profile;

- все ручьи формирующего калибра расположены с взаимным смещением осей своих скелетных контуров навстречу друг другу на величину, прямо пропорциональную толщине сформированной перемычки и обратно пропорциональную тангенсу угла между стороной заготовки и горизонтальной осью валка;- all streams of the forming caliber are located with the mutual axial displacement of the axes of their skeletal contours towards each other by an amount directly proportional to the thickness of the formed bridge and inversely proportional to the tangent of the angle between the side of the workpiece and the horizontal axis of the roll;

- толщину перемычек по скелетному контуру калибра формируют в диапазоне 0.1-0.8 стороны отделенной заготовки;- the thickness of the jumpers along the skeletal contour of the caliber is formed in the range of 0.1-0.8 sides of the separated workpiece;

- отделение крайних заготовок производят по одной за проход в калибре с одним разделяющим гребнем и двумя ручьями с шириной одного ручья не менее чем горизонтальная диагональ отделенной заготовки, а другого ручья - не менее чем (n-1)·(D-S).- separation of the outermost blanks is performed one at a time in caliber with one dividing ridge and two streams with a width of one stream not less than the horizontal diagonal of the separated workpiece, and the other stream not less than (n-1) · (D-S).

В частных случаях выполнения предлагаемого способа скелетные контуры сформированных заготовок и разделенные заготовки имеют квадратную форму.In special cases, the implementation of the proposed method, the skeletal contours of the formed blanks and divided blanks have a square shape.

На Фиг.1 показаны сформированные в валках четыре квадратные заготовки (n=4), соединенные между собой по ширине перемычками.Figure 1 shows the four square blanks formed in the rolls (n = 4), interconnected by widths with jumpers.

На Фиг.2-4 показана схема прокатки-разделения четырех квадратных заготовок в двухручьевых несимметричных калибрах: на Фиг.2 - в первом, на Фиг.3 - во втором и на Фиг.4 - в третьем разделяющих пропусках.Figure 2-4 shows a rolling-separation diagram of four square billets in double-strand asymmetric calibers: in Fig. 2 in the first, in Fig. 3 in the second and in Fig. 4 in the third dividing passes.

На чертежах приняты следующие обозначения: С_ф, С_р - сторона сформированной и отделенной заготовки соответственно; h - толщина перемычки, сформированной в формирующем калибре; S - величина смещения оси ручья формирующего калибра к соседнему ручью; α - угол между стороной заготовки и продольной осью валка; 1 - ось скелетного контура ручья формирующего калибра; 2 - скелетный контур ручья формирующего калибра; 3 - форма поперечного сечения отделенной крайней заготовки; 4 - поперечное сечение неразделенных заготовок; 5 - разделяющие гребни; 6 - контур первого ручья двухручьевого разделяющего калибра; 7 - контур второго ручья двухручьевого разделяющего калибра; B₁ и В₂ - ширина большего и меньшего ручьев разделяющего калибра соответственно.In the drawings, the following notation is used: C _f , C _p - side of the formed and separated workpiece, respectively; h is the thickness of the jumper formed in the forming caliber; S is the value of the displacement of the axis of the stream of the forming caliber to the neighboring stream; α is the angle between the side of the workpiece and the longitudinal axis of the roll; 1 - axis of the skeletal contour of the stream forming caliber; 2 - skeletal contour of the stream forming caliber; 3 is a cross-sectional shape of a separated end blank; 4 is a cross section of unseparated workpieces; 5 - dividing ridges; 6 - contour of the first stream of two-strand separating caliber; 7 - contour of the second stream of the two-strand separating caliber; B ₁ and B ₂ - the width of the larger and smaller streams of the separating gauge, respectively.

Механизм разделения (см. Фиг.2-4) заключается в создании в зоне перемычки между крайней заготовкой 3 и остальной частью сформированного раската 4 растягивающих напряжений под действием поперечных сил от внутренних боковых поверхностей отделяющих гребней 5.The separation mechanism (see Figure 2-4) consists in creating tensile stresses under the action of transverse forces from the inner side surfaces of the separating ridges 5 in the jumper zone between the end blank 3 and the rest of the formed roll 4.

На первом этапе прокатки в разделяющем калибре с ручьями 6 и 7 осуществляется захват и обжатие металла валками в зоне перемычки, приводящее к уменьшению стороны заготовок от С_ф до С_р и возникновению поперечных сил. Величина этих сил зависит от протяженности первоначального контакта металла с валками, определяемой стороной сформированных заготовок С_ф и толщиной перемычки h. По мере обжатия металла валками толщина перемычки между разделяемыми заготовками уменьшается и, следовательно, снижается сопротивление перемычки растяжению. В то же время по мере входа заготовки в валки в силу увеличения протяженности контакта металла с валками по поверхности разделяющих гребней 5 калибра поперечные силы возрастают. В момент достижения баланса растягивающих сил и сил сопротивления перемычки растяжению стороны, участвующие в разделении заготовок С_ф, перестают уменьшаться, и начинается пластическое растяжение зоны перемычки в поперечном направлении, заканчивающееся разрушением перемычки и смещением отделенной крайней заготовки 3 в направлении от разделяющих гребней 5 к его разъему.At the first stage of rolling in the separating gauge with streams 6 and 7, the metal is captured and crimped by rolls in the web zone, which leads to a decrease in the side of the workpieces from C _f to C _p and the emergence of transverse forces. The magnitude of these forces depends on the length of the initial contact of the metal with the rolls, determined by the side of the formed blanks With _f and the thickness of the jumper h. As the metal is crimped by the rolls, the thickness of the bridge between the shared workpieces decreases and, therefore, the tensile strength of the bridge decreases. At the same time, as the workpiece enters the rolls, due to the increase in the length of the metal contact with the rolls, the transverse forces increase on the surface of the 5 gauge dividing ridges. At the moment of reaching the balance of tensile forces and resistance forces of the bridge to the tensile side, the parties involved in the separation of the workpieces C _f cease to decrease, and plastic stretching of the zone of the bridge in the transverse direction begins, which ends with the destruction of the bridge and the displacement of the separated extreme workpiece 3 in the direction from the separating ridges 5 to it to the connector.

Таким образом, сторона сформированной заготовки С_ф и толщина перемычки h, полученные в формирующем калибре, определяют начальную протяженность контакта металла с валками по внутренней поверхности разделяющих гребней 5 в разделяющем калибре и, следовательно, определяют момент начала пластического растяжения перемычки и размеры крайних отделенных заготовок.Thus, the side of the formed workpiece C _f and the thickness of the jumper h obtained in the forming gauge determine the initial extent of metal contact with the rollers on the inner surface of the separating ridges 5 in the separating gauge and, therefore, the moment of the beginning of the plastic stretching of the jumper and the dimensions of the extreme separated workpieces are determined.

Формирование заготовок со стороной С_ф менее 1,005С_р приводит к снижению точности из-за недозаполнения крайней отделенной заготовки (площадь сечения меньше требуемой).The formation of blanks with side C _f less than 1.005C _p leads to a decrease in accuracy due to underfilling of the extreme separated workpiece (cross-sectional area is less than required).

При формировании заготовок со стороной С_ф, превышающей 1,2С_р, точность также снижается из-за того, что отделение произойдет раньше, чем необходимо для получения заданной площади сечения отделенной заготовки.When forming blanks with a side With _f exceeding 1.2 C _{p, the} accuracy also decreases due to the fact that the separation will occur earlier than necessary to obtain a given cross-sectional area of the separated workpiece.

При формировании перемычки толщиной h меньше 0,1 С_р разделение не произойдет из-за недостатка ресурса вертикального перемещения валков для поперечного растяжения до разрыва, так как в начале разделения этот ресурс перемещения валков тратится на изменение стороны заготовок.When a jumper with a thickness of h less than 0.1 C _{p is formed,} separation will not occur due to the lack of a resource for vertical movement of the rolls for transverse stretching to rupture, since at the beginning of separation this resource for moving rolls is spent on changing the side of the workpieces.

Если сформирована перемычка с толщиной h больше 0,8С_р, из-за недостатка первоначального контакта на разделяющем гребне поперечные силы будут недостаточны для начала растяжения заготовок, в зоне перемычки будет осуществляться пластическое обжатие с последующим уширением и вытяжкой раската, а разделение не произойдет.If the bridge is formed with a thickness of more than 0.8 sec h _p, due to lack of initial contact on the ridge separating the lateral forces will not be sufficient to start stretching the preforms, headroom will be compacted with subsequent broadening and reverberation extractor and separation does not occur.

Ресурс вертикального перемещения валков для поперечного растяжения перемычки обеспечивается путем расположения всех ручьев формирующего калибра с взаимным смещением осей своих скелетных контуров навстречу друг другу на величину S, прямо пропорциональную толщине сформированной перемычки h и обратно пропорциональную тангенсу угла между стороной заготовки и горизонтальной осью валка α.The resource of vertical movement of the rolls for the transverse stretching of the bridge is ensured by arranging all the streams of the forming caliber with the mutual axes of their skeletal contours offset towards each other by an amount S directly proportional to the thickness of the formed bridge h and inversely proportional to the tangent of the angle between the side of the workpiece and the horizontal axis of the roller α.

Смещение крайних ручьев формирующего калибра на величину, не равную S, невозможно без изменения ширины перемычки.The displacement of the extreme streams of the forming caliber by an amount not equal to S is impossible without changing the width of the jumper.

Использование в качестве разделяющего калибра с одним разделяющим гребнем и двумя ручьями с шириной одного ручья не менее чем горизонтальная диагональ отделенной заготовки, а другого ручья - не менее чем (n-1)·(D-S), обусловлено последовательной схемой отделения крайних заготовок. Ширина первого ручья двухручьевого разделяющего калибра должна позволить размещение в нем в первом разделяющем пропуске (n-1) неотделенных заготовок 4, а ширина второго ручья должна позволить размещение в нем одной отделенной крайней заготовки 3.Using as a separating gauge with one separating ridge and two streams with the width of one stream not less than the horizontal diagonal of the separated workpiece, and the other stream not less than (n-1) · (D-S), due to the sequential scheme of separation of the edge workpieces. The width of the first stream of the two-strand separating gauge should allow the placement of unseparated blanks 4 in it in the first separating pass (n-1), and the width of the second stream should allow the placement of one separated outer blank 3 in it.

При использовании полученных заготовок в качестве сортовых скелетные контуры сформированных заготовок и разделенные заготовки выполняют квадратной формы.When using the obtained blanks as high-quality skeletal contours of the formed blanks and divided blanks are square shaped.

Пример. При производстве квадратной заготовки 100×100 мм на блюминге 1150 Волгоградского металлургического завода ″Красный Октябрь″ с применением прокатки-разделения блюмса на четыре заготовки (n=4) в формирующем калибре формируют четыре квадратные заготовки со сторонами С_ф=1,15·101,3=116,5 мм, соединенными между собой перемычками с толщиной h_n=0,7·101,3=70,9 мм. Угол между стороной заготовки и горизонтальной осью валка в формирующем и разделяющем калибрах - 45°. При этом все ручьи формирующего калибра смещены вдоль оси валка по направлению к центральной оси формирующего калибра на величину S=70.9/tg45°=70,9 мм. В момент захвата в разделяющем калибре за счет контакта разделяющего гребня валка и заготовок по всей боковой поверхности отделяющих гребней создаются поперечные силы, достаточные для начала растяжения и последующего разрыва перемычки.Example. When producing a square billet of 100 × 100 mm at blooming 1150 of the Volgograd Metallurgical Plant "Red October" using rolling-separation of bloom into four billets (n = 4), four square billets with sides C _f = 1.15 · 101 are formed in the forming caliber 3 = 116.5 mm, interconnected by jumpers with a thickness h _n = 0.7 · 101.3 = 70.9 mm. The angle between the side of the workpiece and the horizontal axis of the roll in the forming and separating calibers is 45 °. In this case, all streams of the forming caliber are shifted along the roll axis towards the central axis of the forming caliber by S = 70.9 / tg45 ° = 70.9 mm. At the moment of capture in the separating caliber due to the contact of the separating crest of the roll and the workpieces, transverse forces are created along the entire lateral surface of the separating ridges, sufficient to begin stretching and subsequent rupture of the bridge.

Сформированные крайние заготовки отделяют по одной от остальной части раската в трех разделяющих пропусках, в двухручьевом калибре, один из ручьев которого выполнен шириной 1085 мм, а второй шириной 150 мм. После разделения все четыре квадратных заготовки имеют сторону в горячем состоянии, равную 101,3±1 мм.The formed end blanks are separated one by one from the rest of the roll in three separating passes, in a two-strand caliber, one of the streams of which is made 1085 mm wide and the other 150 mm wide. After separation, all four square billets have a hot side equal to 101.3 ± 1 mm.

Claims

1. The rolling-separation method, comprising forming in the rolls at least three equilateral blanks connected by widths with jumpers, and subsequent separation of the end blanks by stretching the jumpers in the rolls to rupture, characterized in that the blanks are formed with the side in the range of 1.005-1.2 sides of the separated workpiece in caliber, all the streams of which are located with the mutual displacement of the axes of their skeletal contours towards each other by an amount directly proportional to the thickness of the formed bridge cells and inversely proportional to the tangent of the angle between the side of the workpiece and the horizontal axis of the roll, the thickness of the jumpers is formed in the range of 0.1-0.8 sides of the separated workpiece, the separation of the extreme workpieces is carried out one at a time in caliber with one separating ridge and two streams with a width of one the stream is not less than the horizontal diagonal of the separated workpiece, and the other stream is not less than (n-1) · (DS), where n is the number of formed workpieces, D is the length of the horizontal diagonal of the separated workpiece, S is the offset of the workpiece axes in the forming caliber.

2. The method according to claim 1, characterized in that the skeletal contours of the formed blanks and divided blanks are square in shape.