SU908435A1 - Технологический инструмент стана винтовой прокатки - Google Patents

Description

(54) ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТРУМЕНТ СТАНА ВИНТОВОЙ ПРОКАТКИ

1

Изобретение относитс  к обработке металлов давлением, касаетс  технологического инструмента двухвалковых станов винтовой прокатки и может найти применение в производстве прутка сплошного круглого сечени .

Известен технологический инструмент стана винтовой прокатки, содержащий два бочкообразных валка с гребнем, развернутых на угол подачи, и две диаметрально расположенные между ними неподвижные профилированные линейки с гребн ми, смещенными по ходу прокатки относительно гребней на валках на величину от одной четверти до половины шага подачи за оборот, а рассто ние мржду гребн ми линеек превыигает рассто ние между гребн ми валков 1.

Основным недостатком такого инструмента при деформировании непрерывнолитых заготовок, обладающих пониженной технологической пластичностью, определ ющейс  крупнокристаллическим строением и пористостью центра,  вл етс  возникновение в осевой зоне прокатываемой заготовки значительных поперечных раст гивающих напр жений и сдвиговых деформаций.

которые привод т к вскрытию полости в осевой зоне заготовки.

Известен также технологический инструмент стана винтовой прокатки, включающий валки и линейки с профилированной

5 рабочей поверхностью, имеющие конические входной и выходной участки, разделенные пережимом, и образующие калибр, ось которого смещена относительно оси стана но всей длине очага деформации, причем до пережима углы наклона гребней линеек к

° основани м равны 2.

При прокатке со смещением оси приложение внешних сил от тexнo oгичecкoгo инструмента примерно такое же, как при прокатке в трехвалковом стане, а схема напр  5 женно-де(}зормироваиного состо ни  в этом случае приближаетс  к трехвалковой схеме .

Така  схема напр женно-деформированного состо ни  не приводит к разрушению центральной зоны при деформации металла, так как в осевой зоне заготовки преобладают сжимающие напр жени . Дл  про работки же центральной зоны необходимо наличие не только сжимающих напр жений, но и значительных сдвиговых деформаций. Наибольша  величина сдвиговых деформаций , способствующих интенсивной проработке и уплотнению структуры, при прокатке на рассматриваемом технологическом инструменте наблюдаетс  в некоторой прилегающей к периферии кольцевой зоне, а в осевой зоне сдвиговые деформации имеют незначительную величину. Такое неравномерное распределение сдвиговых деформаций по поперечному сечению прокатываемого металла приводит к тому, что структура в осевой части заготовки раздроблена и уплотнена в меньшей степени , чем на периферии. Поэтому при прокатке не обеспечиваетс  получение качественного прутка из заготовок, осева  зона которых наиболее поражена различными дефектами, возникающими при непрерывнои разливке. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  технологический инструмент стана винтовой прокатки, включающий два двуконусных рабочих валка с пережимом, установленных на угол подачи, и верхнюю и нижнюю направл ющие линейки с желобчатой рабочей поверхностью, имеющие пережи .м, расположенный в плоскости пережима валков, и,образующие с валками-в этой плоскости калибр, ось которого совмещена с осью стана 3. В процессе прокатки в осевой зоне заготовки , полученной способом непрерывного лить , как известно, возникает схема напр женно-деформированного состо ни , характеризующа с  поперечными раст гивающими напр жени ми и деформаци ми сдвига, привод щими к разрушению металла . Особенно велика веро тность разрушени  центра заготовки на участке входа, от начала контакта металла с валка.ми до начала его контакта с линейками, т. е. там, где наблюдаетс  повышенна  овализади  металла. На этом участке «повышенной овализации, поперечные раст гивающие апр жени  и сдвиговые деформации имеют наибольшую величину, а непрерывнолита  заготовка обладает пониженной технологической пластичностью, так как развита  осева  пористость служит концентратором 1 апр жений. Цель изобретени  - улучщение проработки структуры прокатываемого металла путе.м обеспечени  изменени  но длине очага деформации схемы напр женно-деформированного состо ни . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в технологическом инструменте стана винтовой прокатки, включающем два двуконусных рабочих валка с пережимом, установленные на угол подачи, и верхнюю и нижнюю направл ющие линейки с неси.мметричиой желобчатой рабочей поверхностью, имеющие пережим, расположенный в плоскости пережима валков, и образующие с валками в этой плоскости калибр, ось которого совмещена с осью стана, угол наклона к основанию линейки ее гребн  до плоскости пережима у одной из линеек больше на 3-15°, чем у другой, а за плоскостью пережима углы наклона гребней линеек выполнены большими на 2-10° углов наклона к оси образующих конусов валков, размещенных за плоскостью пережима, при этом оси калибров до плоскости пережима расположены ниже оси стана. Такое выполнение технологического инструмента позвол ет по длине очага деформации осуществить чередование трех- и двухвалковой схем напр женно-деформированного состо ни , что способствует улучшению проработки литой структуры прокатываемометалла . На фиг. 1 дана схема технологического инструмента (продольный разрез) на фиг. 2разрезА-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 5 -7 - гребни направл ющих линеек, варианты. Технологический инструмент стана состоит из рабочих валков, развернутых на угол подачи и имеющих входной конус 1, выходной конус 2 и расположенный между ними пережим 3, и направл ющих линеек: верхней с гребнем 4 и основа)ием 5 и нижней с гребнем 6 и основанием 7. На участке входа (до пережи.ма) углы наклона гребней линеек к их основани м составл ют aL   - з на участке выхода за пережимом otj и оС . Угол конусности валка на участке выхода равен cf. Процесс винтовой прокатки осуществл етс  следующим образом. Нагретую непрерывнолитую заготовку круглого поперечного сечени  задают в образованный рабочи.ми валками и линейка .ми калибр, ось которого смещена относительно оси стана в начале очага дефор.мации на величину а. В начале очага дефор.мации на участке входа сжимающие напр жени  и сдвиговые деформации получают наибольшее развитие в прилегающей к периферии кольцевой области, что способствует интенсивной проработке и уплотнению структуры металла в этой области благодар;. схеме напр женно-деформированного состо ни , близкой к схе.ме, реализуемой в трехвалковом стане. Однако в осевой зоне заготовки преобладают , в основном, сжимающие напр жени , а сдвиговые дефор.мации, которые осуществл ют проработку структуры металла, получают развитие в значительно .меньшей степени, чем в кольцевой области. При этом в осевой зоне заготовки устран етс  в основном пористость. Таким образом , в этой части (сечение А-А) деформируемый металл характеризуетс  проработанной периферийной зоной, распростран ющейс  наОпределенную глубину,-и осевой зоной, структура которой уплотнена, но раздроблена в значительно меньшей степени . В результате измельчени  зерен и уплотнени , т. е. предварительной проработки структуры металла в начале очага деформации повышаетс  его технологическа  пластичность . При движении заготовки в осевом направлении из-за различи  углов наклона гребней 4 и 6 линеек к их основани м 5 и 7 ось калибра приближаетс  к оси стана, а величина смещени  уменьшаетс  и становитс  равной QI (сечение Б-Б). Одновременно с уменьшением смещени  мен етс  и схема напр женно-деформированного состо ни  по поперечному сечению заготовки от близкой к трехвалковой к двухвалковой. Интенсивные сдвиговые деформации проникают на большую глубину, что приводит к увеличению кольцевой зоны с проработанной и уплотненной структурой. Кроме того, эта зона служит как бы продолжением рабочего инструмента и способствует возрастанию сдвиговых деформаций и сжимающих напр жений в осевой зоне заготовки. При этом происходит дальнейша  проработка и уплотнение структуры центральной зоны, т. е. дальнейший рост технологической пластичности металла. В конце участка входа (сечение В-В), т. е. у плоскости пережима валков, разные углы наклона гребней линеек к их основани м позвол ют добитьс  того, что ось калибра совпадает или близка к оси стана, т. е. в сечении В-В величина смещени  минимальна , а схема напр женно-деформированного состо ни  аналогична двухвалковой . При этом в осевой зоне заготовки сдвиговые деформации достигают значительных величин, позвол ющих полностью проработать и уплотнить сердцевину деформируемого металла. В то же врем  поперечные раст гивающие напр жени , увеличивающиес  по мере приближени  схемы напр женно-деформированного состо ни  к двухвалковой, вследствие предварительной проработки структуры и приобретенной дополнительно технологической пластичности металла, не привод т к нарушению сплошности осевой зоны заготовки. Калибровкой рабочего инструмента (валков ) и направл ющего инструмента (линеек) достигаетс  изменение величины смещени  оси прокатки относительно оси стана. Изменение величины смещени  по очагу деформации дает возможность варьировать в определенной степени напр женнодеформированным состо нием прокатываемого металла. Так, например, прокатку непрерывнолитых заготовок необходимо вести при максимально возможном смещении оси прокатки в начале очага деформации, т. е. при схеме напр женно-деформированного состо ни , близкой к трехвалковой. Такое смещение достигаетс  те.м, что на участке входа угол наклона гребн  одной линейки к ее основанию должен быть выполнен на 9-15° брльще, чем у другой, а на участке выхода углы наклона гребн  линеек . - больше угла конусности валков на 5-10°. Прокатку заготовок, уже получивших запас технологической пластичности (т. е. подвергшихс  обработке давлением), можно вести при меньшей величине смещени  оси прокатки относительно оси стана на участке входа, т. е. при схеме напр женно-деформированного состо ни ,близкой к двухвалковой . Така  величина смещени  достигаетс  тем, что на участке входа угол наклона гребн  одной линейки к ее основанию должен бь1ть выполнен на 3-9° больще, чем у другой , а на участке выхода углы наклона гребн  линеек - больше угла конусности валков на 2-5°. Кроме того, прокатку непрерывнолитцх заготовок, имеющих небольшое сопротивление деформации, желательно вести на таком технологическом инструменте, у которого на входе угол наклона гребн  одной линейки к ее основанию больще на 9-15°, чем у другой , а на участке выхода углы наклона гребн  линеек больше конусности валков на 2-5°. Такое выполнение технологического инструмента обеспечивает изгиб оси прокатки в пережиме. Изгиб оси прокатки приводит к макросдвигу слоев деформируемого металла и способствует дальнейшей проработке и уплотнению структуры. В то же врем  мала  величина сопротивлени  деформации металла не приводит к быстрому износу линеек. Таки.м образом, дл  реализации процесса прокатки на предлагаемом технологическом инструменте необходимо, чтобь на входе угол наклона гребн  одной линейки к ее основанию был выполнен на 3-15° больше , чем у другой, а на выходе углы наклона гребн  линеек - больше угла конусности валков на 2-10°. Нижний предел углов наклона гребн  линеек к их основанию на входе определ етс  возможностью разрушени  деформируемого металла в очаге деформации. Верхний предел ограничиваетс  нарушением условий захвата на входе или окончании прокатки на вы.коде. Пример. На двухвалковом стане винтовой прокатки осуществл ют прокатку заготовки диаметром 60 мм в пруток диаметром 40 мм из непрерывнолитой стали 45. Длина бочки валка 270 мм, диаметр валков в пережиме 400 мм. Валки имеют на участке выхода угол конусности Ч 0° и установлены на угол подачи 20°. На входе углы наклона гребн  линеек соответственно равны otj 21° и oi-i 12°, а на выходе o{.j 3° и 7°. Величина смещени  оси калибра а в начале очага деформаций соетав .г ет 40 мм, а в пережиме ка.шбра равна О мм.

Прокатные прутки характеризуютс  равномерно проработанной и мелкозернистой макро- и микроструктурой без наличи  пористости . Разность .микрозерна составл ет 0.,0 балла.

В то же врем  пруток, прокатанный из иепрерывнолитой стали 45 со смещением оси прокатки 40 мм по всей длине очага дефор .1ации с диа.метра 60 м.м на диаметр 40 мм на те.х же валках, развернутых на угол подачи 20°, и линейках, имеющих на входе углы наклона гребн  к основанию, равные 4°30 , характеризуетс  неравномерно проработанной структурой. Разноеть микрозерна составл ет 1,5-2,5 балла.

По сравнению с базовым объектом эко||омический эффект составл ет 220 тыс. руб. в год.

Таким образом, прокатка на предлагаемом технологическом инструменте позвол ет осуществить проработку и yruioTneinie структуры литого метал.та.

Claims (3)

1. Авторское свидетельство СССР ЛЬ 501784, кл. В 21 В 19/00, 1974.

. Чекмарев .4. П. и др. Интенсификаци  по1;е)ечновиптовой прокатки. М., «Металлурги , 1970. с. 184.

3. Фом.ичев И. А. Коса  прокатка. .Харьков . Метал,;ургиздат, 1963, с. 228- -243.