RU2407605C1 - Helical mill roll - Google Patents

Helical mill roll Download PDF

Info

Publication number
RU2407605C1
RU2407605C1 RU2009133585/02A RU2009133585A RU2407605C1 RU 2407605 C1 RU2407605 C1 RU 2407605C1 RU 2009133585/02 A RU2009133585/02 A RU 2009133585/02A RU 2009133585 A RU2009133585 A RU 2009133585A RU 2407605 C1 RU2407605 C1 RU 2407605C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
roll
strip
rolling
protrusion
rounded
Prior art date
Application number
RU2009133585/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Федор Романович Карелин (RU)
Федор Романович Карелин
Виталий Федорович Чопоров (RU)
Виталий Федорович Чопоров
Владимир Сабитович Юсупов (RU)
Владимир Сабитович Юсупов
Александр Иванович Трайно (RU)
Александр Иванович Трайно
Наталья Вячеславовна Губанова (RU)
Наталья Вячеславовна Губанова
Original Assignee
Учреждение Российской академии наук Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Учреждение Российской академии наук Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН filed Critical Учреждение Российской академии наук Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН
Priority to RU2009133585/02A priority Critical patent/RU2407605C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2407605C1 publication Critical patent/RU2407605C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Metal Rolling (AREA)
  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering. ^ SUBSTANCE: proposed mill roll comprises cylindrical body with ledge made on the body generatrix along spiral line. Invention aims at increasing mechanical properties of rolled strip and ruling out strip displacement along roll axis. To this end, said spiral line features elevation angle of 30-60, while ledge height does not exceed 25% roll body diametre. Spiral ledge can have rounded shape of profile nearby crest and mate adjacent rounded-bottom recesses. Besides, said ledges are made along multi-start spiral lines. ^ EFFECT: higher mechanical properties of rolled metal strips. ^ 3 cl, 3 dwg, 1 tbl, 2 ex

Description

Изобретение относится к прокатному производству, конкретнее к конструкциям прокатных валков, и может быть использовано при изготовлении металлических полос с повышенными механическими и функциональными свойствами.The invention relates to rolling production, and more particularly to the design of rolling rolls, and can be used in the manufacture of metal strips with enhanced mechanical and functional properties.

Для повышения комплекса механических свойств металлических полос их прокатку осуществляют в два этапа. На первом этапе заготовку обжимают с использованием валка, бочка которого содержит выступы. Внедрение выступов в металл создает в объеме заготовки увеличенную проработку микроструктуры и локальное упрочнение отдельных ее участков. Благодаря этому после отжига и проглаживающего прохода в валках с гладкой бочкой полоса приобретает более высокие прочностные свойства, обеспечиваемые наличием в ней локальных упрочненных участков, в сочетании с высокими пластичностью и вязкостью.To increase the complex of mechanical properties of metal strips, their rolling is carried out in two stages. At the first stage, the workpiece is crimped using a roll, the barrel of which contains protrusions. The introduction of protrusions into the metal creates in the volume of the workpiece an increased study of the microstructure and local hardening of its individual sections. Due to this, after annealing and ironing pass in rolls with a smooth barrel, the strip acquires higher strength properties, provided by the presence of local hardened sections in it, in combination with high ductility and viscosity.

Известен прокатный валок, на бочке которого выполнены чередующиеся с постоянным шагом кольцевые выступы, образуемые дисками-бандажами, диаметр которых в 1,00096-1,00444 превышает диаметр смежных с ними дисков-бандажей, причем плоскости всех дисков-бандажей установлены с наклоном к оси валка под углом 55-83° [1].A rolling roll is known, on the barrel of which annular protrusions alternating with a constant pitch are formed, formed by band braces, the diameter of which is 1,00096-1,00444 greater than the diameter of the band braces adjacent to them, and the planes of all band braces are mounted with an inclination to the axis roll at an angle of 55-83 ° [1].

Недостатки такого валка состоят в том, что формируемые в процессе прокатки на поверхности металлической полосы синусоидальные канавки прямоугольного профиля имеют недостаточную глубину, т.к. диаметры дисковых бандажей большего и меньшего диаметров близки между собой. В результате локальное упрочнение отдельных участков полосы мало. Это снижает ее прочностные свойства. Кроме того, в процессе прокатки имеет место смещение полосы вдоль оси валка, что затрудняет ее направление строго по оси прокатного стана.The disadvantages of such a roll are that the sinusoidal grooves of a rectangular profile formed during the rolling process on the surface of the metal strip have insufficient depth, because the diameters of the disk bandages of larger and smaller diameters are close to each other. As a result, local hardening of individual sections of the strip is small. This reduces its strength properties. In addition, during the rolling process, there is a shift of the strip along the axis of the roll, which complicates its direction strictly along the axis of the rolling mill.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является прокатный валок, содержащий цилиндрическую бочку, на образующей поверхности которой по винтовой линии выполнен выступ, заключенный между витками спиральной канавки, при этом винтовая линия имеет угол подъема 80-88° [2].The closest analogue to the present invention is a rolling roll containing a cylindrical barrel, on the generatrix of the surface of which a protrusion is made along the helical line, enclosed between the turns of the spiral groove, while the helical line has an elevation angle of 80-88 ° [2].

Недостатками данного прокатного валка являются смещение полосы вдоль его оси в процессе прокатки, а также низкий комплекс механических свойств полосы вследствие неоптимальных параметров и формы профиля винтового выступа.The disadvantages of this rolling roll are the displacement of the strip along its axis during the rolling process, as well as the low complex of mechanical properties of the strip due to non-optimal parameters and the shape of the profile of the screw protrusion.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в исключении смещений полосы вдоль оси валка в процессе прокатки и повышении комплекса ее механических свойств.The technical problem solved by the invention is to eliminate strip displacements along the axis of the roll during rolling and to increase the complex of its mechanical properties.

Для решения поставленной технической задачи в известной конструкции прокатного валка, содержащей цилиндрическую бочку, на образующей поверхности которой по винтовой линии выполнен выступ, согласно предложению, винтовая линия имеет угол подъема 30-60°, а высота выступа не превышает 25% от диаметра цилиндрической бочки. Выступ может иметь скругленную форму профиля у вершины и быть сопряжен со смежными впадинами со скругленной формой дна, а также выступы могут быть выполнены по многозаходным винтовым линиям.To solve the technical problem in the known design of a rolling roll containing a cylindrical barrel, on the forming surface of which a protrusion is made along the helical line, according to the proposal, the helical line has an elevation angle of 30-60 °, and the height of the protrusion does not exceed 25% of the diameter of the cylindrical barrel. The protrusion can have a rounded profile shape at the apex and be mated with adjacent cavities with a rounded bottom shape, and the protrusions can be made on multi-helix lines.

На фиг.1 представлен геликоидальный прокатный валок, вид спереди; на фиг.2 - увеличенный участок сечения А на фиг.1; на фиг.3 - увеличенный участок сечения А на фиг.1 в варианте выполнения геликоидального прокатного валка.Figure 1 presents a helicoidal rolling roll, front view; figure 2 is an enlarged sectional section A in figure 1; figure 3 is an enlarged sectional section A in figure 1 in an embodiment of a helicoidal rolling roll.

Геликоидальный прокатный валок состоит из цилиндрической бочки 1 с диаметром D и шеек 2. На образующей поверхности цилиндрической бочки 1 по винтовой линии выполнены выступы 3, имеющие в общем случае трапециевидную форму поперечного сечения (фиг.2). Винтовая линия выступа 3 имеет угол подъема φ=30-60°. Причем высота h винтового выступа 3 не превышает 25% от диаметра D цилиндрической бочки, т.е. h≤0,25·D.The helicoidal rolling roll consists of a cylindrical barrel 1 with a diameter D and necks 2. On the generatrix surface of the cylindrical barrel 1, ledges 3 are made along a helical line, having generally a trapezoidal cross-sectional shape (Fig. 2). The helix of the protrusion 3 has an elevation angle φ = 30-60 °. Moreover, the height h of the screw protrusion 3 does not exceed 25% of the diameter D of the cylindrical barrel, i.e. h≤0.25 · D.

В варианте выполнения устройства выступ 3 имеет скругленную форму профиля у вершины и сопряжен со смежными впадинами со скругленной формой дна (фиг.3).In an embodiment of the device, the protrusion 3 has a rounded profile shape at the apex and is mated with adjacent cavities with a rounded bottom shape (Fig. 3).

При угле φ=30-60° подъема винтовой линии выступа 3 исключается смещение полосы вдоль оси геликоидального прокатного валка, а также достигается формирование в прокатываемой полосе высокой плотности упрочненных деформацией участков. Увеличение угла φ более 60° сопровождается формированием упрочненных деформацией участков полосы с избыточной плотностью, что приводит к ухудшению ее механических свойств - потере пластичности и ударной вязкости. Кроме того, поперечные составляющие усилия прокатки оказываются неуравновешенными силами трения, что приводит к смещению полосы вдоль оси валка. В случае уменьшения угла φ менее 30° также имеет место поперечное смещение полосы, т.к. геликоидальный прокатный валок начинает проявлять свойства шнека, и снижается плотность упрочненных деформацией участков полосы, что снижает ее общую прочность.At an angle of elevation of вин = 30-60 ° of the helical line of the protrusion 3, displacement of the strip along the axis of the helicoidal rolling roll is eliminated, and the formation of sections reinforced by deformation in the rolled strip of high density is achieved. An increase in the angle φ of more than 60 ° is accompanied by the formation of strain-hardened sections of the strip with excess density, which leads to a deterioration in its mechanical properties - loss of ductility and toughness. In addition, the transverse components of the rolling force are unbalanced friction forces, which leads to a shift of the strip along the axis of the roll. In the case of a decrease in the angle φ less than 30 °, a transverse displacement of the strip also takes place, since the helicoidal rolling roll begins to exhibit the properties of a screw, and the density of the strain-hardened sections of the strip decreases, which reduces its overall strength.

Плотность упрочненных участков и общая прочность готовой полосы может быть повышена в случае выполнения выступов 3 по многозаходным винтовым линиям.The density of the hardened sections and the total strength of the finished strip can be increased in the case of the protrusions 3 on multi-helix lines.

Увеличение высоты h выступа 3 более 25% от диаметра D цилиндрической бочки 2 снижает прочность и эксплуатационную стойкость геликоидального прокатного валка. Кроме того, в этом случае не исключено образование дефектов в виде складок и «закатов» на полосе при последующей проглаживающей ее прокатке в валках с гладкой бочкой.Increasing the height h of the protrusion 3 more than 25% of the diameter D of the cylindrical barrel 2 reduces the strength and operational stability of the helicoidal rolling roll. In addition, in this case, the formation of defects in the form of folds and “sunsets” on the strip during subsequent ironing in the rolls with a smooth barrel is not excluded.

Следует также отметить, что для случаев прокатки высокопластичных металлов наибольшее локальное деформационное упрочнение обеспечивает геликоидальный валок с трапециевидной формой поперечного сечения выступа 3 (фиг.2). Геликоидальный валок, выступ 3 которого имеет скругленную форму поперечного сечения и сопряжен со смеженными впадинами со скругленной формой 2, обладает повышенной эксплуатационной стойкостью и более всего подходит для прокатки высокопрочных металлических материалов.It should also be noted that for cases of rolling highly plastic metals, the greatest local strain hardening is provided by a helicoidal roll with a trapezoidal cross-sectional shape of the protrusion 3 (figure 2). The helicoidal roll, the protrusion 3 of which has a rounded cross-sectional shape and is interfaced with adjacent cavities with a rounded shape 2, has an increased operational stability and is most suitable for rolling high-strength metal materials.

Устройство работает следующим образомThe device operates as follows

Вариант 1. Для прокатки используют пару геликоидальных прокатных валков с цилиндрическими бочками 1 диаметром D=100 мм. На цилиндрических бочках 1 выполнены по восьмизаходным винтовым линиям выступы 3 трапециевидной формы с высотой h=4 мм (фиг.2). Угол подъема винтовых линий выступов φ=45°, а относительная высота выступа 3 составляет ε=4% от диаметра D бочки 1.Option 1. For rolling using a pair of helicoidal rolling rolls with cylindrical barrels 1 with a diameter of D = 100 mm On the cylindrical barrels 1, protrusions 3 of a trapezoidal shape with a height of h = 4 mm are made along eight-helix lines (FIG. 2). The angle of elevation of the helical lines of the protrusions is φ = 45 °, and the relative height of the protrusion 3 is ε = 4% of the diameter D of the barrel 1.

На шейках 2 геликоидальных прокатных через подшипниковые опоры монтируют подушки, после чего валок с подушками заваливают в листопрокатную клеть.On the necks of 2 helicoidal rolling through bearings, mount pillows, after which the roll with pillows is dumped into a sheet rolling stand.

Валки приводят во вращение от электродвигателя и задают в межвалковый зазор прокатываемую полосу толщиной 15 мм из высокопластичного алюминия со степенью чистоты 99,8%. В процессе прокатки валки втягивают алюминиевую полосу в очаг деформации. При этом выступы 3 внедряются в прокатываемый алюминий, формируя участки меньшей толщины с повышенной степенью деформационного упрочнения. Прокатанная полоса приобретает рифленую форму поверхности.The rolls are driven from the electric motor and set a rolled strip of 15 mm thick made of highly plastic aluminum with a purity of 99.8% into the roll gap. During the rolling process, the rolls pull the aluminum strip into the deformation zone. In this case, the protrusions 3 are embedded in the rolled aluminum, forming sections of smaller thickness with a high degree of strain hardening. The rolled strip acquires a corrugated surface shape.

В процессе прокатки внедряющиеся в металл выступы 3 удерживают полосу от поперечных смещений.During the rolling process, the protrusions 3 introduced into the metal keep the strip from lateral displacements.

Полосу с рифленой поверхностью отжигают при температуре t=470°C, после чего подвергают проглаживающей прокатке в рабочих валках с гладкой цилиндрической бочкой и вновь отжигают. Благодаря использованию предложенной конструкции геликоидальных валков достигается повышение предела текучести готовой алюминиевой полосы на Δσт=40% (до значения σт=28 МПа) при сохранении высокой пластичности δ=47%. Прокатка протекает без поперечного смещения полос.The strip with a corrugated surface is annealed at a temperature of t = 470 ° C, after which it is ironed in work rolls with a smooth cylindrical barrel and annealed again. By using the proposed design of helicoidal rolls, an increase in the yield strength of the finished aluminum strip is achieved by Δσ t = 40% (up to σ t = 28 MPa) while maintaining high ductility δ = 47%. Rolling proceeds without lateral displacement of the strips.

Вариант 2. При прочих равных параметрах геликоидальных валков, что и в варианте 1, выступы 3 имеют скругленную форму профиля у вершины и сопряжены со смежными впадинами со скругленной формой дна (фиг.3).Option 2. With other equal parameters of the helicoidal rolls, as in option 1, the protrusions 3 have a rounded profile at the top and are associated with adjacent depressions with a rounded bottom shape (figure 3).

В межвалковый зазор задают полосу толщиной 15 мм из высокопрочного титанового сплава марки ВТ1Д и осуществляют ее прокатку.A 15 mm thick strip of high-strength VT1D grade titanium alloy is set into the roll gap and it is rolled.

Рифленую полосу отжигают при температуре t=710°C, подвергают проглаживающей прокатке в валках с гладкими бочками и вновь отжигают.The corrugated strip is annealed at a temperature of t = 710 ° C, subjected to smoothing rolling in rolls with smooth barrels, and annealed again.

Благодаря использованию предложенной конструкции геликоидальных валков достигается повышение предела текучести готовой полосы на Δσт=35% (до значения σт=47 МПа) при сохранении высокой пластичности δ=45%. Прокатка протекает без поперечного смещения полос.By using the proposed design of helical rollers achieved increase the yield stress of the finished strip for Δσ = t 35% (up to the value σ m = 47 MPa), while maintaining high ductility δ = 45%. Rolling proceeds without lateral displacement of the strips.

Варианты реализации предложенной конструкции геликоидального прокатного валка и показатели их эффективности представлены в таблице.Implementation options for the proposed design of the helicoidal rolling roll and indicators of their effectiveness are presented in the table.

№ вариантаOption No. Параметры валкаRoll Parameters Показатели эффективностиPerformance indicators φ, град.φ, deg. ε, %ε,% форма сечения выступаprotrusion sectional shape смещение полосыstrip offset Δσт, %Δσ t ,% δ, %δ,% 1one 2929th 20twenty трапецеидальн.trapezoidal. присутств.presence. 1212 4242 22 30thirty 22 трапецеидальн.trapezoidal. отсутств.absent. 3636 4545 33 4545 4four трапецеидальн.trapezoidal. отсутств.absent. 4040 4747 4four 6060 2525 трапецеидальн.trapezoidal. отсутств.absent. 3838 4646 55 6262 2727 трапецеидальн.trapezoidal. присутств.presence. 14fourteen 4242 66 2828 15fifteen скругленнаяrounded присутств.presence. 1010 3232 77 30thirty 2222 скругленнаяrounded отсутств.absent. 3434 4444 88 4545 4four скругленнаяrounded отсутств.absent. 3535 4545 99 6060 2525 скругленнаяrounded отсутств.absent. 3434 4444 1010 6161 2626 скругленнаяrounded присутств.presence. 20twenty 2828

Из данных, представленных в таблице, следует, что применение геликоидального валка предложенной конструкции (варианты 2-4, 7-9) обеспечивает исключение смещений полосы вдоль оси валка в процессе прокатки и повышение комплекса ее механических свойств. При запредельных значениях заявленных параметров геликоидального валка (варианты 1, 5, 6, 10) имеет место поперечное смещение полосы от продольной оси прокатки, механические свойства готовой полосы ухудшаются. Применение способа-прототипа приводит к поперечным перемещениям полосы в процессе прокатки, а ее механические свойства остаются низкими.From the data presented in the table, it follows that the use of a helicoidal roll of the proposed design (options 2-4, 7-9) ensures the exclusion of strip offsets along the axis of the roll during rolling and an increase in the complex of its mechanical properties. With exorbitant values of the declared parameters of the helicoidal roll (options 1, 5, 6, 10), there is a transverse displacement of the strip from the longitudinal axis of rolling, the mechanical properties of the finished strip deteriorate. The application of the prototype method leads to lateral movements of the strip during the rolling process, and its mechanical properties remain low.

Технико-экономические преимущества геликоидального прокатного валка предложенной конструкции состоят в том, что при его использовании достигается одновременное исключение смещения полосы вдоль бочки валка и максимальное повышение комплекса механических свойств прокатываемой полосы. При необходимости в конструкции может быть использован один геликоидальный валок, а второй - с гладкой бочкой или плита.The technical and economic advantages of the helicoidal rolling roll of the proposed design are that when it is used, simultaneous elimination of strip displacement along the roll barrel and maximum increase in the complex of mechanical properties of the rolled strip are achieved. If necessary, one helicoidal roll can be used in the design, and the second with a smooth barrel or plate.

Источники информацииInformation sources

1. Патент Российской Федерации №2006302, МПК В21В 27/02, 1994 г.1. Patent of the Russian Federation No. 2006302, IPC ВВВ 27/02, 1994

2. Патент Российской Федерации №2094142, МПК В21В 27/10.2. Patent of the Russian Federation No. 2094142, IPC В21В 27/10.

Claims (3)

1. Геликоидальный прокатный валок, содержащий цилиндрическую бочку, на образующей поверхности которой по винтовой линии выполнен выступ, отличающийся тем, что винтовая линия имеет угол подъема 30-60°, а высота выступа не превышает 25% от диаметра цилиндрической бочки.1. Helical rolling roll containing a cylindrical barrel, on the forming surface of which a protrusion is made along a helical line, characterized in that the helical line has an elevation angle of 30-60 °, and the height of the protrusion does not exceed 25% of the diameter of the cylindrical barrel. 2. Валок по п.1, отличающийся тем, что выступ имеет скругленную форму профиля у вершины и сопряжен со смежными впадинами со скругленной формой дна.2. The roll according to claim 1, characterized in that the protrusion has a rounded profile shape at the apex and is associated with adjacent cavities with a rounded bottom shape. 3. Валок по п.1, отличающийся тем, что на его образующей поверхности дополнительно выполнены выступы по многозаходным винтовым линиям. 3. The roll according to claim 1, characterized in that on its generatrix surface, protrusions along multiple helical lines are additionally made.
RU2009133585/02A 2009-09-09 2009-09-09 Helical mill roll RU2407605C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009133585/02A RU2407605C1 (en) 2009-09-09 2009-09-09 Helical mill roll

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009133585/02A RU2407605C1 (en) 2009-09-09 2009-09-09 Helical mill roll

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2407605C1 true RU2407605C1 (en) 2010-12-27

Family

ID=44055735

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009133585/02A RU2407605C1 (en) 2009-09-09 2009-09-09 Helical mill roll

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2407605C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2629579C2 (en) * 2015-11-27 2017-08-30 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) Floating cell

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2629579C2 (en) * 2015-11-27 2017-08-30 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) Floating cell

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2021181120A (en) High pressure pipe production method
TW201736013A (en) Formed material manufacturing method and formed material
RU2407605C1 (en) Helical mill roll
RU2005140027A (en) METHOD FOR PRODUCING SEAMLESS PIPE
RU2016135433A (en) An improved method of manufacturing high-strength composite vessels with an internal metal liner and vessels made by the above method
Kupchuk et al. Development of the technological process of forming rings from sheet samples by stamping rollers and rotary hood
RU2557377C2 (en) Multiradii forming roller
JP6501041B2 (en) Mandrel, and method and apparatus for manufacturing curved tube
RU2492010C1 (en) Method of copper and copper alloy contact wiredrawing
CN105821360A (en) Preparation method for improving strength and stretch plasticity of metallic titanium
JP4196990B2 (en) Cr-plated mandrel bar for hot seamless pipes and method for producing the same
Hassani-Gangaraj et al. Fatigue properties of a low-alloy steel with a nano-structured surface layer obtained by severe mechanical treatments
RU2461436C1 (en) Method of producing variable cross-section thin-wall shells
RU2686963C1 (en) Method of cylindrical parts straightening
RU2393932C1 (en) Method to produce heat exchanger plates
CN1891365A (en) Cold rolling process for metal tubes
RU2583520C1 (en) Method of processing ring part by continuous rolling with three rolls
RU2732331C1 (en) Production method of multifaceted calibrated steel
RU170342U1 (en) Deforming cage
RU2310534C1 (en) Method for producing low-carbon reinforcement wire
RU2685826C1 (en) Method of straightening of low-standard cylindrical parts
RU2726231C1 (en) Method of producing calibrated hexagonal profiles from stainless steels
RU2426618C1 (en) Method of producing thin-wall shells with periodic large-diameter profile
RU2617191C1 (en) Cold rolling method for metal sections
RU2337776C2 (en) Steel trough profile and method for its production