RU2812250C2 - Flat rolling package - Google Patents
Flat rolling package Download PDFInfo
- Publication number
- RU2812250C2 RU2812250C2 RU2023107432A RU2023107432A RU2812250C2 RU 2812250 C2 RU2812250 C2 RU 2812250C2 RU 2023107432 A RU2023107432 A RU 2023107432A RU 2023107432 A RU2023107432 A RU 2023107432A RU 2812250 C2 RU2812250 C2 RU 2812250C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plates
- rolling
- package
- flat
- steel
- Prior art date
Links
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 16
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 4
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 abstract description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 229910000746 Structural steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010038 TiAl Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000004642 transportation engineering Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к технологической оснастке, применяемой для изготовления листового проката из жаропрочных сплавов на основе интерметаллидов титана методом горячей прокатки.The invention relates to the field of metal forming, in particular to technological equipment used for the production of rolled sheets from heat-resistant alloys based on titanium intermetallic compounds by hot rolling.
Проблема разработки новых легких жаропрочных сплавов с рабочими температурами больше 550…600°С уже давно не теряет своей актуальности, поскольку этот диапазон температур превосходит технические возможности обычных титановых сплавов. В связи с этим представляет большой интерес изучения нового класса материалов - сплавов на основе интерметаллидов титана, применение которых возможно в различных отраслях промышленности, например авиастроении, энергетическом и транспортном машиностроение и др. Эти материалы имеют высокую жаропрочность, что при сравнительно низкой плотности обеспечивает им существенное преимущество по удельной прочности при температурах 700…750°С над никелевыми сплавами и жаропрочными сталями, а по уровню рабочих температур - над промышленными жаропрочными титановыми сплавами. Однако крайне низкая технологическая пластичность титановых сплавов на основе интерметаллидов создает большие трудности при их пластической деформации. В частности при плоской горячей прокатке с использованием известных технических решений наблюдается значительное разрушение боковой кромки заготовок, а также появляются дефекты на основных поверхностях в виде трещин, что приводит к получению несоответствующей продукции.The problem of developing new light heat-resistant alloys with operating temperatures above 550...600°C has not lost its relevance for a long time, since this temperature range exceeds the technical capabilities of conventional titanium alloys. In this regard, it is of great interest to study a new class of materials - alloys based on titanium intermetallic compounds, the use of which is possible in various industries, for example aircraft construction, power and transport engineering, etc. These materials have high heat resistance, which, at a relatively low density, provides them with significant advantage in specific strength at temperatures of 700...750°C over nickel alloys and heat-resistant steels, and in terms of operating temperatures - over industrial heat-resistant titanium alloys. However, the extremely low technological ductility of titanium alloys based on intermetallic compounds creates great difficulties in their plastic deformation. In particular, when flat hot rolling using known technical solutions, significant destruction of the side edge of the workpieces is observed, and defects appear on the main surfaces in the form of cracks, which leads to the production of non-conforming products.
Поэтому перед специалистами возникает задача совершенствования процессов деформирования полуфабрикатов из сплавов на основе интерметаллидов титана для обеспечения высокого качества полученного материала. Одним из вариантов развития данного процесса является проведение плоской прокатки заготовок из указанных сплавов пакетным способом, обеспечивающим при прокатке изотермические условия.Therefore, specialists are faced with the task of improving the processes of deformation of semi-finished products from alloys based on titanium intermetallic compounds to ensure high quality of the resulting material. One of the options for the development of this process is to carry out flat rolling of blanks from these alloys in a batch manner, which ensures isothermal conditions during rolling.
Известен пакет для прокатки тонких листов из труднодеформируемых титановых сплавов, состоящий из двух листовых обкладок, между которыми размещены листовые заготовки из труднодеформируемого титанового сплава, причем по периметру обкладки между собой соединены приваренными к ним вкладышами, при этом обкладки и вкладыши выполнены из титанового сплава, предел текучести которого в интервал температур горячей прокатки составляет 0,3…0,5 предела текучести материала заготовок при температуре прокатки (Патент РФ на полезную модель №184621, МПК В21В 3/00, публ. 01.11.2018).There is a known package for rolling thin sheets of hard-to-deform titanium alloys, consisting of two sheet plates, between which sheet blanks made of a hard-to-deform titanium alloy are placed, and along the perimeter of the plates they are connected to each other by liners welded to them, while the plates and liners are made of titanium alloy, limit the yield strength of which in the hot rolling temperature range is 0.3...0.5 of the yield strength of the workpiece material at rolling temperature (RF Patent for utility model No. 184621, IPC
Недостатком известного устройства является использование в качестве обкладок дорогостоящих титановых заготовок, что ведет к повышению стоимости конструкции. Кроме того, из-за низкой теплопроводности обкладок и вкладышей, выполненных из титанового сплава, возникает значительная неравномерность температуры внутри и снаружи пакета, что повышает вероятность образования дефектов. При этом из-за повышенных теплопотерь и неравномерности температурного поля пакета в промежутках между проходами прокатки возникает необходимость дополнительных подогревов.The disadvantage of the known device is the use of expensive titanium blanks as linings, which leads to an increase in the cost of the structure. In addition, due to the low thermal conductivity of plates and liners made of titanium alloy, significant temperature unevenness occurs inside and outside the package, which increases the likelihood of defects. At the same time, due to increased heat loss and uneven temperature field of the package in the intervals between rolling passes, the need for additional heating arises.
Известно устройство для герметизации заготовок из жаропрочных металлических сплавов, в частности сплавов TiAl, которые подвергаются ковке или прокатке для горячего формования, по меньшей мере, первая внутренняя оболочка опирается на заготовку на близком расстоянии от нее, а вторая оболочка окружает первую оболочку, и обе оболочки состоят из металлического материала (патент США №6420051, МПК В21С 29/02, В32В 3/30, публ. 16.07.2002) - прототип.A device is known for sealing workpieces made of heat-resistant metal alloys, in particular TiAl alloys, which are forged or rolled for hot forming, at least the first inner shell rests on the workpiece at a close distance from it, and the second shell surrounds the first shell, and both shells consist of a metal material (US patent No. 6420051, IPC V21S 29/02,
Недостатком известного устройства является то, что изолируемая заготовка и элементы оболочки устройства (наружные и внутренние изоляционные слои) требуют проведения трудоемкой механической обработки. Предлагаемая конструкция имеет до 4-х слоев изоляции, причем часть из них изготавливается из дорогостоящих жаропрочных сплавов на основе молибдена или тантала. Минимальные зазоры для сборки устройства предусматривают высокую точность изготовления деталей всей конструкции с минимально возможными допусками. В итоге получаемая конструкция отличается значительной сложностью в изготовлении.The disadvantage of the known device is that the insulated workpiece and the elements of the device shell (outer and inner insulating layers) require labor-intensive mechanical processing. The proposed design has up to 4 layers of insulation, some of which are made of expensive heat-resistant alloys based on molybdenum or tantalum. Minimum clearances for assembling the device provide for high precision manufacturing of parts of the entire structure with the lowest possible tolerances. The resulting design is significantly difficult to manufacture.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка конструкции пакета, позволяющего с минимальными затратами получать качественный прокат из сплавов на основе интерметаллидов титана с использованием стандартного промышленного оборудования прокатных цехов.The problem to be solved by the invention is the development of a package design that makes it possible to obtain high-quality rolled products from alloys based on titanium intermetallic compounds at minimal cost using standard industrial equipment of rolling shops.
Техническим результатом, достигаемым при осуществлении изобретения, является стабилизация термомеханических условий прокатки заготовок, приводящая к снижению риска разрушения заготовки, уменьшению количества дефектов в виде трещин, расслоений и неплоскостности, а также повышению равномерности структуры и механических свойств получаемого проката.The technical result achieved by implementing the invention is the stabilization of thermomechanical conditions for rolling billets, leading to a reduction in the risk of billet destruction, a reduction in the number of defects in the form of cracks, delaminations and non-flatness, as well as an increase in the uniformity of the structure and mechanical properties of the resulting rolled product.
Указанный технический результат достигается тем, что в пакете для плоской прокатки заготовок из сплавов на основе интерметаллидов титана, состоящем из стальных верхней и нижней листовых обкладок, двух стальных торцевых обкладок, двух стальных боковых обкладок, между которыми размещена плоская заготовка из сплава на основе интерметаллидов титана, причем по периметру обкладки соединены между собой посредством сварки, согласно изобретению боковые обкладки выполнены в виде брусков прямоугольного сечения, при этом ширина бруска составляет не менее 0,4 толщины плоской заготовки перед прокаткой, а расстояние между боковыми обкладками составляет 1,03-1,15 ширины заготовки до прокатки. Расстояние между торцевыми обкладками составляет 1,02-1,10 длины заготовки до прокатки. Толщина верхней и нижней обкладок составляет 0,05-0,5 толщины заготовки до прокатки. Обкладки пакета выполнены из низкоуглеродистой стали. Горизонтальные поверхности боковых и торцевых обкладок выполнены с шероховатостью Rz не более 160 мкм.The specified technical result is achieved by the fact that in a package for flat rolling of billets made of alloys based on titanium intermetallic compounds, consisting of steel top and bottom sheet plates, two steel end plates, two steel side plates, between which a flat billet of an alloy based on titanium intermetallic compounds is placed , and along the perimeter of the plates are connected to each other by welding, according to the invention, the side plates are made in the form of bars of rectangular cross-section, with the width of the bar being at least 0.4 of the thickness of the flat workpiece before rolling, and the distance between the side plates is 1.03-1, 15 width of the workpiece before rolling. The distance between the end plates is 1.02-1.10 times the length of the workpiece before rolling. The thickness of the upper and lower plates is 0.05-0.5 of the thickness of the workpiece before rolling. The package linings are made of low-carbon steel. The horizontal surfaces of the side and end plates are made with a roughness Rz of no more than 160 microns.
Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг.1 представлен пакет в поперечном разрезе, на фиг.2 приведен пакет в продольном разрезе, на фиг.3 представлен разрез пакета при виде сверху. Пакет состоит из верхней обкладки 1, нижней обкладки 2, боковых обкладок 3, торцевых обкладок 4. Между обкладками размещена прокатываемая плоская заготовка (сляб) 5.Figure 1 shows the bag in a cross section, Figure 2 shows the bag in a longitudinal section, Figure 3 shows a section of the bag in a top view. The package consists of a
Материалом, из которого изготовлены обкладки пакета, является низкоуглеродистая конструкционная сталь. Указанная сталь обладает оптимальным сочетанием физических и механических свойств (высокая температуропроводность и пластичность) по отношению к свойствам интерметаллидов титана. Повышенная температуропроводность низкоуглеродистой стали способствует равномерному распределению температуры по всему полю пакета, что дает возможность стабилизировать сопротивление деформации пакета при прокатке и снизить разнотолщинность полученного проката.The material from which the package linings are made is low-carbon structural steel. This steel has an optimal combination of physical and mechanical properties (high thermal diffusivity and ductility) in relation to the properties of titanium intermetallic compounds. The increased thermal diffusivity of low-carbon steel contributes to a uniform distribution of temperature across the entire field of the stack, which makes it possible to stabilize the resistance to deformation of the stack during rolling and reduce the variation in thickness of the resulting rolled stock.
Боковые обкладки пакета выполнены в виде брусков прямоугольного сечения. Ширина боковой обкладки составляет не менее 0,4 толщины плоской заготовки перед прокаткой, что позволяет аккумулировать запас тепловой энергии при нагреве пакета и обеспечить равномерную передачу от нее боковой кромке плоской заготовки при прокатке, тем самым избежать захолаживания боковой кромки, наиболее подверженной растрескиванию. Кроме того, указанная ширина обкладки способствует повышению устойчивости пакета при сборке и стабилизации дальнейшего течения процесса прокатки.The side linings of the package are made in the form of rectangular bars. The width of the side lining is at least 0.4 times the thickness of the flat workpiece before rolling, which allows one to accumulate a reserve of thermal energy when heating the package and ensure uniform transfer from it to the side edge of the flat workpiece during rolling, thereby avoiding cooling of the side edge, which is most susceptible to cracking. In addition, the specified width of the lining helps to increase the stability of the package during assembly and stabilize the further flow of the rolling process.
Расстояние между боковыми обкладками пакета составляет 1,03-1,15 ширины плоской заготовки до прокатки, т.к. при расстоянии менее 1,03 возможны сложности при сборке пакета в части укладки в него плоской заготовки, а при расстоянии более 1,15 увеличивается воздушная прослойка между боковыми обкладками и заготовкой, приводящая к захолаживанию боковой кромки плоской заготовки при прокатке. Для обеспечения стабильности при сборке пакета расстояние между торцевыми обкладками составляет 1,02-1,10 длины плоской заготовки до прокатки. С целью поддержания равномерного температурного поля пакета толщина верхней и нижней обкладок составляет 0,05-0,5 толщины заготовки до прокатки. Горизонтальные поверхности боковых и торцевых обкладок пакета целесообразно выполнять с шероховатостью Rz не более 160 мкм, что способствует обеспечению плотного прилегания указанных поверхностей перед сваркой.The distance between the side plates of the package is 1.03-1.15 of the width of the flat workpiece before rolling, because with a distance of less than 1.03, difficulties may arise when assembling the package in terms of placing a flat workpiece in it, and with a distance of more than 1.15, the air gap between the side plates and the workpiece increases, leading to cooling of the side edge of the flat workpiece during rolling. To ensure stability when assembling the package, the distance between the end plates is 1.02-1.10 times the length of the flat workpiece before rolling. In order to maintain a uniform temperature field of the package, the thickness of the upper and lower plates is 0.05-0.5 of the thickness of the workpiece before rolling. It is advisable to make the horizontal surfaces of the side and end plates of the package with a roughness R z of no more than 160 microns, which helps ensure a tight fit of these surfaces before welding.
Промышленную применимость изобретения подтверждает пример конкретного его выполнения.The industrial applicability of the invention is confirmed by an example of its specific implementation.
Для получения плиты толщиной 35 мм из сплава ВТИ-4 был выплавлен слиток, который посредством ковки деформирован в кованый сляб, который впоследствии механически обработан на размеры 102×350×950 мм. Для плоской прокатки сляба осуществлялось изготовление обкладок пакета. Все обкладки были изготовлены из низкоуглеродистой конструкционной стали марки Ст3. Боковые обкладки выполнены в виде брусков прямоугольного сечения высотой 104 мм, шириной 50 мм, длиной 1070 мм. Торцевые обкладки выполнены в виде брусков прямоугольного сечения высотой 104 мм, шириной 16 мм, длиной 360 мм. Верхняя и нижняя обкладки выполнены в виде плит с размерами 16×500×1110 мм. Поверхности боковых и торцевых обкладок, контактирующие с верхней и нижней обкладками, фрезеровали с шероховатостью не более Rz 160. Далее осуществлялась сборка пакетов. Расстояние между боковыми обкладками составило 370 мм, а расстояние между торцевыми обкладками составило 1030 мм. После нагрева в электрической печи пакеты были прокатаны на толщину 46 мм. После прокатки осуществлялась разборка пакетов. Полученные плиты были подвергнуты шлифовке на толщину 35,4 мм и отделочным операциям. В результате были получены готовые плиты из сплава ВТИ-4 размерами 35,4×250×1000 мм. Качество поверхности плит соответствовало всем требованиям нормативной документации, трещин и расслоений не зафиксировано.To obtain a slab with a thickness of 35 mm, an ingot was smelted from the VTI-4 alloy, which was deformed by forging into a forged slab, which was subsequently machined to dimensions of 102 × 350 × 950 mm. For flat rolling of the slab, the package linings were manufactured. All linings were made of low-carbon structural steel St3. The side panels are made in the form of rectangular bars with a height of 104 mm, a width of 50 mm, and a length of 1070 mm. The end plates are made in the form of rectangular bars with a height of 104 mm, a width of 16 mm, and a length of 360 mm. The upper and lower facings are made in the form of slabs with dimensions of 16×500×1110 mm. The surfaces of the side and end plates in contact with the top and bottom plates were milled with a roughness of no more than R z 160. Next, the packages were assembled. The distance between the side plates was 370 mm, and the distance between the end plates was 1030 mm. After heating in an electric oven, the bags were rolled to a thickness of 46 mm. After rolling, the packages were disassembled. The resulting slabs were subjected to grinding to a thickness of 35.4 mm and finishing operations. As a result, finished slabs of VTI-4 alloy with dimensions of 35.4 × 250 × 1000 mm were obtained. The surface quality of the slabs met all the requirements of regulatory documentation; no cracks or delaminations were recorded.
Таким образом, использование заявленного изобретения позволяет оптимизировать термомеханические параметры пакетной прокатки, что дает возможность повысить эффективность получения тонких листов из труднодеформируемых титановых сплавов.Thus, the use of the claimed invention makes it possible to optimize the thermomechanical parameters of batch rolling, which makes it possible to increase the efficiency of producing thin sheets of hard-to-deform titanium alloys.
Claims (5)
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2023107432A RU2023107432A (en) | 2023-12-28 |
| RU2812250C2 true RU2812250C2 (en) | 2024-01-25 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6420051B1 (en) * | 1997-10-25 | 2002-07-16 | Gkss-Forschungszentrum Gaesthacht Gmbh | Device for encapsulating blanks of high temperature metallic alloys |
| RU172685U1 (en) * | 2017-01-09 | 2017-07-19 | Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | SHEET PACKAGE |
| RU184621U1 (en) * | 2017-11-27 | 2018-11-01 | Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | PACK FOR ROLLING THIN SHEETS |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6420051B1 (en) * | 1997-10-25 | 2002-07-16 | Gkss-Forschungszentrum Gaesthacht Gmbh | Device for encapsulating blanks of high temperature metallic alloys |
| RU172685U1 (en) * | 2017-01-09 | 2017-07-19 | Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | SHEET PACKAGE |
| RU184621U1 (en) * | 2017-11-27 | 2018-11-01 | Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | PACK FOR ROLLING THIN SHEETS |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6515376B2 (en) | Construction molding method for manufacturing homogenized forgings | |
| EP2659993B1 (en) | Closed-die forging method and method of manufacturing forged article | |
| CN109894471A (en) | A kind of high bond strength Mg-Al composite sheet band differential temperature asymmetrical rolling complex method | |
| US9962760B2 (en) | Titanium slab for hot rolling produced by electron-beam melting furnace, process for production thereof, and process for rolling titanium slab for hot rolling | |
| CN110976519A (en) | Production method of four-layer aluminum alloy composite plate strip blank | |
| CN105921514A (en) | Method for producing high-strength Q690D steel plate with thickness of 4 mm on wide and thick plate mill | |
| KR101347051B1 (en) | Complex aluminum alloy sheet having High strength-high tensile strength and method for fabricating the same | |
| JP6006412B2 (en) | Aluminum alloy plate for battery case and manufacturing method thereof | |
| CN110918646B (en) | Composite board rolling method | |
| US4966816A (en) | Pack assembly for hot rolling | |
| RU2812250C2 (en) | Flat rolling package | |
| JP4759499B2 (en) | A method to reduce shear and crop loss in rolling of assembled slabs. | |
| RU184621U1 (en) | PACK FOR ROLLING THIN SHEETS | |
| CN111331964B (en) | Composite aluminum material for high-speed rail sound-insulation honeycomb panel produced by cold rolling composite method and manufacturing method thereof | |
| RU172685U1 (en) | SHEET PACKAGE | |
| RU2370350C1 (en) | Method of producing composite titanium-aluminium material | |
| RU2342215C2 (en) | Method for production of rolled ring blanks from high-alloy nickel alloys | |
| CN109158421B (en) | Rolling method for preventing transverse variable-thickness plate strip from generating defects | |
| RU2610653C1 (en) | Method of metal and composite workpieces producing from sheet materials | |
| KR102348528B1 (en) | Method of manufacturing clad steel plate | |
| CN115971492B (en) | Ti2AlNb alloy plate and preparation method and application thereof | |
| CN112247041A (en) | Green and rapid forging method for square steel | |
| RU2665864C1 (en) | Method of producing plates from two-phase titanium alloys | |
| CN116586455A (en) | Preparation method of high-strength high-plasticity 5A06-O state aluminum alloy sheet for spaceflight | |
| CN112122882A (en) | Production process of pure aluminum alloy O-state plate |