RU2732331C1 - Способ производства многогранной калиброванной стали - Google Patents
Способ производства многогранной калиброванной стали Download PDFInfo
- Publication number
- RU2732331C1 RU2732331C1 RU2019141343A RU2019141343A RU2732331C1 RU 2732331 C1 RU2732331 C1 RU 2732331C1 RU 2019141343 A RU2019141343 A RU 2019141343A RU 2019141343 A RU2019141343 A RU 2019141343A RU 2732331 C1 RU2732331 C1 RU 2732331C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- metal
- profile
- multifaceted
- rolling
- strikers
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
- B21B1/08—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling structural sections, i.e. work of special cross-section, e.g. angle steel
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metal Rolling (AREA)
- Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)
Abstract
Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для изготовления металлических многогранных профилей высокой точности с повышенными прочностными свойствами. Способ включает прокатку круглой заготовки в многовалковом калибре, образованном гладкими валками, собранными в замок. При этом после прокатки каждую грань профиля обрабатывают цилиндрическими бойками, совершающими высокочастотные возвратно-поступательные колебания. Бойки при этом установлены под углом к обрабатываемой поверхности, значение которого находится в диапазоне 20-70°. Изобретение обеспечивает возможность более полной проработки поверхностных слоев металла за счет больших сдвиговых деформаций. 3 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для изготовления металлических многогранных профилей высокой точности с повышенными прочностными свойствами.
Известен способ изготовления шестигранной калиброванной стали волочением за один или несколько переходов круглой заготовки через монолитные шестигранные волоки с применением вспомогательных операций термической обработки и подготовки поверхности металла к волочению (см. Шефтель Н.Н. Производство стальных калиброванных прутков. М.: Металлургия, 1970. С. 15).
Недостатком данного способа является невозможность получения градиентной ультрамелкозернистой структуры и, как следствие, повышенных прочностных свойств профиля.
Наиболее близким аналогом является способ производства многогранной калиброванной стали, включающий прокатку круглой заготовки в многовалковом калибре, образованном гладкими валками, собранными в замок (см. Прокатка малопластичных металлов с многосторонним обжатием / Барков Л.А., Выдрин В.Н., Пастухов В.В., Чернышев В.Н. Челябинск: Металлургия. Челябинское отделение. 1988. С.224, рис. 110 б).
Недостатком данного способа является невозможность получения градиентной ультрамелкозернистой структуры и, как следствие, повышенных прочностных свойств профиля.
Задача, решаемая изобретением, заключается в повышении прочностных и сохранении пластических свойств многогранной калиброванной стали за счет создания в металле градиентной ультрамелкозернистой структуры и благоприятного напряженного состояния.
Технический результат, обеспечивающий решение задачи, заключается в более полной проработке поверхностных слоев металла за счет больших сдвиговых деформаций.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе производства многогранной калиброванной стали, включающем прокатку круглой заготовки в многовалковом калибре, образованном гладкими валками, собранными в замок, согласно изобретению, после прокатки каждую грань профиля обрабатывают цилиндрическими бойками, совершающими высокочастотные возвратно-поступательные колебания. Бойки при этом установлены под углом к обрабатываемой поверхности, значение которого находится в диапазоне 20-70°.
Известен способ изготовления шестигранной калиброванной стали волочением в монолитной шестигранной волоке круглой заготовки (см. Шефтель Н.Н. Производство стальных калиброванных прутков. М.: Металлургия, 1970. С. 15).
Заявляемый способ, как и известный предназначен для получения формы и размеров калиброванной стали.
Известен способ производства многогранной калиброванной стали, включающий прокатку круглой заготовки в многовалковом калибре, образованном гладкими валками, собранными в замок (см. Прокатка малопластичных металлов с многосторонним обжатием / Барков Л.А., Выдрин В.Н., Пастухов В.В., Чернышев В.Н. Челябинск: Металлургия. Челябинское отделение. 1988. С.224, рис. 110 б).
Это способ обеспечивает, наряду с получением формы и размеров многогранной калиброванной стали, получение в основном объеме очага деформации напряжений сжатия, и тем самым снижения уровня остаточных растягивающих напряжений в готовом изделии.
В заявляемом, как и в известном способе производства многогранной калиброванной стали, включающем прокатку круглой заготовки в многовалковом калибре, образованном гладкими валками, собранными в замок, взятом за прототип, основной признак, изложенный в формуле изобретения, предназначен для создания напряженного состояния профиля, обеспечивающего повышение его механических свойств.
Однако наравне с вышеуказанными известными техническими свойствами, заявляемая совокупность отличительных признаков, указанная в формуле изобретения, заключающихся в дополнительном эффекте от совместного действия двух последовательно осуществляемых процессов: холодной прокатки в многовалковом калибре и импульсной деформации каждой грани профиля цилиндрическими бойками, создает новый технический результат, заключающийся в более полной проработке поверхностных слоев металла за счет больших сдвиговых деформаций.
Создание сложной схемы напряженно-деформированного состояния, включающей деформацию металла в очаге деформации в многовалковом калибре под действием сжимающих напряжений, релаксацию остаточных напряжений и поверхностную обработку граней профиля цилиндрическими бойками, расположенными под углом к обрабатываемой поверхности и совершающими высокочастотные возвратно-колебательные движения, позволяет обеспечить благоприятное напряженное состояние профиля, сформировать градиентную ультрамелкозернистую структуру металла, что в свою очередь позволяет получать многогранную калиброванную сталь с повышенными механическими свойствами.
На основании вышесказанного можно сделать вывод, что заявляемый способ изготовления многогранной калиброванной стали не следует явным образом из известного уровня техники и, следовательно, соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».
Сущность заявляемого способа поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображена схема прокатки круглой заготовки в шестигранном закрытом калибре, где 1 - заготовка, 2 - валок.
На фиг. 2 изображена схема распределения деформаций по ширине калибра, где 3 - поверхность валка.
На фиг. 3 изображена схема импульсной обработки грани профиля наклонным цилиндрическим бойком, где 4 - цилиндрические бойки.
Сущность предлагаемого способа производства многогранной калиброванной стали состоит в следующем.
Круглая заготовка 1 (фиг. 1) в горячекатаном или термообработанном состоянии после удаления окалины прокатывается в многовалковом калибре, образованном шестью гладкими валками 2, собранными в замок. Такая схема сборки калибра обеспечивает возможность получения профиля с высокой точностью размеров и полным выполнением граней (фиг. 1). Основной объем металла в очаге деформации деформируется при этом при схеме напряженного состояния всестороннего сжатия. Однако из-за высокой неравномерности деформации (фиг. 2) по ширине бочки валка 3, образующего калибр, в гранях профиля, особенно в зонах, прилегающих к его ребрам, возникают растягивающие напряжения, а в центре граней - сжимающие. При этом в силу небольшой степени накопленной деформации и монотонности течения металла в очаге деформации в металле образуется крупное вытянутое в направлении течения зерно. Степень вытянутости зерен в центре граней профиля будет выше, чем на периферии.
После выхода калиброванной стали из прокатной клети каждая ее грань подвергается импульсной обработке цилиндрическими бойками 4, которые устанавливаются в непосредственной близости к зоне выхода профиля из прокатной клети под углом 20-70° к обрабатываемой грани (фиг. 3). Такая обработка за счет высокой скорости нагружения (не менее 2000 с-1) обеспечивает релаксацию остаточных напряжений и получение градиентной ультрамелкозернистой структуры и, как следствие, значительное повышение прочности при сохранении высокой пластичности. Расположение бойка под углом к обрабатываемой грани профиля позволяет реализовать деформацию сжатия и сдвига, что обеспечивает получение на поверхности грани слоя ультрамелкозернистой структуры. Изменяя значения угла наклона бойка, можно управлять как размером зерен в поверхностном слое грани профиля, так высотой этого слоя.
Осуществлять обработку цилиндрическими бойками с углом наклона бойка менее 20° нецелесообразно, так как при этом основная доля энергии, подводимой к бойку, идет на сдвиговую деформацию, не оказывая при этом достаточного сжимающего воздействия на металл. При этом наблюдается пониженная пластичность металла.
Осуществлять обработку цилиндрическими бойками с углом наклона более 70° нецелесообразно, так как при этом 75% энергии тратится на деформацию сжатия. В результате не обеспечивается глубокая проработка поверхностного слоя в силу недостаточно создаваемой сдвиговой деформации и, соответственно, не получается ультрамелкозернистая структура металла.
Пример конкретного выполнения.
Для обоснования преимуществ заявляемого способа производства многогранной калиброванной стали по сравнению с прототипом было проведено 6 экспериментов, из них: эксперименты №1-3 с заявляемыми режимами, эксперименты №4-5 с режимами, выходящими за заявляемые пределы, и эксперимент №6 - по прототипу.
Заготовку круглого сечения диаметром 10,0 мм из меди марки M1 прокатали в шестивалковой клети с замковым калибром, образованном валками диаметром 200 мм и шириной бочки валка 5,0 мм. В результате получили шестигранную сортовую сталь с размером 8,66 мм и шириной грани 5,0 мм.
Затем профиль обработали в устройстве знакопеременной деформации. При этом каждая грань профиля была обработана бойками диаметром 7,0 мм. Число ударов бойка составляло 4000 уд/мин.
При углах наклона бойка 19° и 71° была получена кристаллическая структура металла на поверхности профиля и, как следствие, недостаточные механические свойства металла.
Режимы обработки и результаты испытаний приведены в таблице.
На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что в заявляемом способе производства калиброванной стали возникает благоприятная схема напряженно-деформированного состояния металла, способствующая появлению большой сдвиговой деформации, что обеспечивает получение градиентной ультрамелкозернистой структуры металла с высокими прочностными свойствами. Соответственно заявляемое решение может быть применимо в прокатном производстве, а следовательно, соответствует условию "промышленная применимость".
Claims (1)
- Способ производства многогранного калиброванного стального профиля, включающий прокатку круглой заготовки в многовалковом калибре, образованном гладкими валками, собранными в замок, отличающийся тем, что после прокатки каждую грань профиля обрабатывают цилиндрическими бойками, установленными под углом 20-70° к обрабатываемой поверхности, совершающими высокочастотные возвратно-поступательные колебания.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019141343A RU2732331C9 (ru) | 2019-12-11 | 2019-12-11 | Способ производства многогранной калиброванной стали |
EA202092247A EA039117B1 (ru) | 2019-12-11 | 2020-10-20 | Способ производства многогранной калиброванной стали |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019141343A RU2732331C9 (ru) | 2019-12-11 | 2019-12-11 | Способ производства многогранной калиброванной стали |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2732331C1 true RU2732331C1 (ru) | 2020-09-15 |
RU2732331C9 RU2732331C9 (ru) | 2021-04-26 |
Family
ID=72516496
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019141343A RU2732331C9 (ru) | 2019-12-11 | 2019-12-11 | Способ производства многогранной калиброванной стали |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EA (1) | EA039117B1 (ru) |
RU (1) | RU2732331C9 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1440725A (en) * | 1973-07-28 | 1976-06-23 | Krupp Ag Huettenwerke | Method and apparatus for the production of round bar stock |
SU1274784A1 (ru) * | 1985-07-26 | 1986-12-07 | Краматорский Научно-Исследовательский И Проектно-Технологический Институт | Способ прокатки заготовок |
SU1524946A1 (ru) * | 1988-05-17 | 1989-11-30 | Магнитогорский горно-металлургический институт им.Г.И.Носова | Способ прокатки заготовок |
RU2039615C1 (ru) * | 1992-08-03 | 1995-07-20 | Акционерное общество открытого типа "Уральский завод тяжелого машиностроения" | Способ получения заготовок фасонного профиля |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1729635A1 (ru) * | 1988-09-21 | 1992-04-30 | Донецкий научно-исследовательский институт черной металлургии | Способ производства калиброванной шестигранной стали |
RU2354715C1 (ru) * | 2007-12-24 | 2009-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет | Способ упрочнения деталей из конструкционных материалов |
US9050647B2 (en) * | 2013-03-15 | 2015-06-09 | Ati Properties, Inc. | Split-pass open-die forging for hard-to-forge, strain-path sensitive titanium-base and nickel-base alloys |
RU2707844C1 (ru) * | 2019-02-26 | 2019-11-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" | Способ поверхностного пластического деформирования |
-
2019
- 2019-12-11 RU RU2019141343A patent/RU2732331C9/ru active
-
2020
- 2020-10-20 EA EA202092247A patent/EA039117B1/ru unknown
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1440725A (en) * | 1973-07-28 | 1976-06-23 | Krupp Ag Huettenwerke | Method and apparatus for the production of round bar stock |
SU1274784A1 (ru) * | 1985-07-26 | 1986-12-07 | Краматорский Научно-Исследовательский И Проектно-Технологический Институт | Способ прокатки заготовок |
SU1524946A1 (ru) * | 1988-05-17 | 1989-11-30 | Магнитогорский горно-металлургический институт им.Г.И.Носова | Способ прокатки заготовок |
RU2039615C1 (ru) * | 1992-08-03 | 1995-07-20 | Акционерное общество открытого типа "Уральский завод тяжелого машиностроения" | Способ получения заготовок фасонного профиля |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2732331C9 (ru) | 2021-04-26 |
EA039117B1 (ru) | 2021-12-07 |
EA202092247A1 (ru) | 2021-06-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2583566C1 (ru) | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ХОЛОДНОДЕФОРМИРОВАННЫХ БЕСШОВНЫХ ТРУБ ИЗ ТИТАНОВОГО СПЛАВА Ti-3Al-2,5V | |
RU2538130C1 (ru) | Способ радиальной ковки шестигранных профилей | |
Rudskoi et al. | On the development of the new technology of severe plastic deformation in metal forming | |
Lee et al. | The effect of the multi-pass non-circular drawing sequence on mechanical properties and microstructure evolution of low-carbon steel | |
RU2732331C1 (ru) | Способ производства многогранной калиброванной стали | |
Naizabekov et al. | Structure and mechanical properties of AISI1045 in the helical rolling–pressing process | |
RU2726231C1 (ru) | Способ получения калиброванных шестигранных профилей из нержавеющих сталей | |
RU2722847C1 (ru) | Способ производства фасонных профилей высокой точности | |
RU2310534C1 (ru) | Способ изготовления низкоуглеродистой арматурной проволоки | |
RU2354488C2 (ru) | Способ изготовления нарезного ствола | |
RU2368448C1 (ru) | Способ изготовления изделий типа ступенчатых валов поперечно-клиновой прокаткой | |
Pachla et al. | High-pressure equipment for cold severe plastic deformation working of materials. | |
RU2502573C1 (ru) | Способ изготовления высокопрочной проволочной арматуры периодического профиля | |
RU2251588C2 (ru) | Способ получения ультрамелкозернистых титановых заготовок | |
RU2288061C1 (ru) | Способ изготовления арматурной стали | |
RU2237109C1 (ru) | Способ получения ультрамелкозернистых титановых заготовок | |
RU2175685C1 (ru) | Способ получения ультрамелкозернистых титановых заготовок | |
RU2727415C9 (ru) | Способ поверхностной обработки тел вращения | |
RU2235614C1 (ru) | Способ получения калиброванного шестигранного профиля | |
RU2418092C1 (ru) | Способ получения титановых заготовок многогранной и круглой формы в наноструктурном состоянии и устройство для деформационной обработки титановых заготовок | |
RU2626253C2 (ru) | Способ формообразования листовых деталей двоякой кривизны | |
RU2580263C2 (ru) | Способ многократного пластического деформирования осесимметричных прутковых и проволочных металлоизделий | |
RU2649610C1 (ru) | Способ изготовления круглой проволоки из углеродистой стали волочением | |
RU2743269C1 (ru) | Способ производства круглой калиброванной стали с ультрамелкозернистой структурой | |
Gzyl et al. | The effect of initial grain size on formability of AZ31B magnesium alloy during I-ECAP |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TH4A | Reissue of patent specification | ||
TK49 | Amendments to publication of information on inventions in english [patent] |
Free format text: CORRECTION TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL 26-2020 FOR INID CODE(S) (72) |