Способ прокатки крупносортных профилей, преимущественно круглого сечения, на обжимном реверсивном стане

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПРОКАТКИ КРУПНОСОРТНЫХ ПРОФИЛЕЙ,ПРЕИМУЩЕСТВЕННО КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ,НА ОБЖИМНОМ РЕВЕРСИВНОМ СТАНЕ(71) Заявитель Республиканское унитарное предприятие Белорусский металлургический завод(72) Авторы Анелькин Николай ИвановичАндрианов Николай ВикторовичБобков Петр АлександровичЖучков Сергей МихайловичКириленко Олег МихайловичМаточкин Виктор АркадьевичМуриков Максим АнатольевичПишикин Вадим СерафимовичЛуценко Владислав Анатольевич(73) Патентообладатель Республиканское унитарное предприятие Белорусский металлургический завод(57) Способ прокатки крупносортных профилей, преимущественно круглого сечения, на обжимном реверсивном стане, включающий предварительное обжатие металла в ящичном черновом калибре, последующее деформирование металла в ящичных промежуточных калибрах и окончательное формирование профиля круглого сечения в предчистовом овальном и чистовом круглом калибрах валков с регламентированными обжатиями и кантовками между проходами и при передаче из калибра в калибр, отличающийся тем, что предварительное обжатие металла в ящичном черновом калибре ведут с увеличением относительного обжатиячк по проходам, которое определяют из выражениячк(0,931,07)(7,81,70,5 2),где- номер прохода,а последующее деформирование металла в ящичных промежуточных калибрах ведут с относительным обжатиемпк по проходам, которое определяют из выраженияпк 84,27,4 2216,8. Изобретение относится к прокатному производству, в частности к способам прокатки крупносортных профилей, преимущественно круглого сечения, в том числе трубных заготовок из слитков, полученных непрерывной разливкой, широкого марочного сортамента,11535 1 2009.02.28 в том числе, легированных сталей с ограниченным ресурсом пластичности при низких температурах инструментальных, подшипниковых сталей перлитного класса и других, и может быть использовано на обжимных реверсивных и трубозаготовочных прокатных станах. В качестве прототипа принят способ прокатки заготовок на обжимных реверсивных станах, включающий предварительное обжатие металла в черновых калибрах, последующее деформирование металла в промежуточных калибрах и окончательное формирование профиля заготовки в предчистовом и чистовом калибрах валков с регламентированными обжатиями и кантовками между проходами и при передаче из калибра в калибр 1. Недостатком известного способа протатипа является отсутствие строгих рекомендаций по выбору систем черновых и промежуточных калибров для осуществления предварительного обжатия металла в черновых калибрах, последующего деформирования металла в промежуточных калибрах при производстве крупносортных профилей, а также отсутствие регламента относительных обжатий при прокатке, обеспечивающих получение крупносортных профилей круглого сечения, в том числе трубных заготовок с требуемой структурой металла без поверхностных дефектов из стали различных классов. Это связано с тем,что указанные способы использовались при производстве не только круглых, но и квадратных заготовок. Использование известных технических решений при производстве крупносортных профилей круглого сечения может приводить к образованию поперечных трещин при прокатке малопластичных сталей, переполнению калибров, с образованием в последующих проходах закатов. Все это обусловливает низкие механические свойства проката и высокий уровень поверхностных дефектов на нем. Особенно велика вероятность появления такого рода дефектов при прокатке заготовок из сталей с повышенной склонностью к уширению. Это стали ферритного класса, мартенситно-ферритного класса при температурах прокатки 1030-1060 С стали аустенитного класса при пониженных температурах прокатки и др. При прокатке заготовок из стали с пониженной склонностью к уширению возможно незаполнение калибров и потеря поперечной устойчивости в калибре (сваливание раскатов), а также образование морщин при прокатке. Задача, решаемая изобретением, состоит в создании способа прокатки крупносортных профилей, преимущественно круглого сечения, в том числе трубных заготовок на обжимном реверсивном стане, в котором за счет регламентации технологической схемы деформации и относительных обжатий, упрощается освоение новых видов проката, гарантируется отсутствие дефектов на готовом прокате невыполнение профиля из-за незаполнения калибров и потери поперечной устойчивости раската в калибре образование морщин при прокатке трещинообразование в процессе деформации раската после кантовки в ящичных калибрах и при передаче раскатов из калибра в калибр при прокатке стали широкого марочного сортамента, в том числе подшипниковых легированных инструментальных и других марок стали при минимальном количестве проходов. Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, состоит в оптимизации расходных коэффициентов при производстве этого вида проката и повышении его качества за счет исключения образования дефектов на готовом прокате, обеспечиваемый регламентацией технологической схемы деформации и относительных обжатий в процессе прокатки при минимизации количества проходов. Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что способ прокатки крупносортных профилей, преимущественно круглого сечения, на обжимном реверсивном стане,включает предварительное обжатие металла в ящичном черновом калибре, последующее деформирование металла в ящичных промежуточных калибрах и окончательное формирование профиля круглого сечения в предчистовом овальном и чистовом круглом калибрах валков с регламентированными обжатиями и кантовками между проходами и при передаче из калибра в калибр. По изобретению, предварительное обжатие металла в ящич 2 11535 1 2009.02.28 ном черновом калибре ведут с увеличением относительного обжатияЧК по проходам,которое определяют из выражения(1)ЧК(0,931,07)(7,81,70,5 2),где- номер прохода,а последующее деформирование металла в ящичных промежуточных калибрах ведут с относительным обжатиемПК по проходам, которое определяют из выражения(2)ПК 84,27,4 2216,8. Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 и 2 представлены зависимости изменения относительного обжатия по проходам между кантовками, в процессе предварительного обжатия металла в ящичном черновом калибре и последующего деформирования металла в ящичных промежуточных калибрах, соответственно полученные на основании результатов экспериментальных исследований. Способ осуществляется следующим образом. Исходный слиток прямоугольного сечения, нагретый до температуры прокатки, предварительно деформируют в черновом и промежуточных ящичных калибрах. Окончательное формирование профиля круглого сечения ведут в овальном предчистовом и круглом чистовом калибрах валков. В процессе прокатки между двумя проходами, а также перед предчистовой и чистовой прокаткой осуществляют кантовку раската. Величины обжатий в каждом проходе и количество кантовок между проходами и при передаче из калибра в калибр регламентированы по условиям прокатки. При производстве крупносортных профилей из слитков, полученных непрерывной разливкой, из стали различного химического состава, в том числе легированных марок стали с ограниченным ресурсом пластичности, предварительное обжатие металла в ящичном черновом калибре валков осуществляют с увеличением относительного обжатия по проходам, определяемым, исходя из зависимости(1)ЧК(0,931,07)(7,81,70,5 2). При этом последующее деформирование металла в ящичных промежуточных калибрах ведут с относительным обжатием по проходам, определяемым, исходя из зависимости(2)ПК 84,27,4 2216,8,гдеЧК иПК - относительные обжатия металла в черновом и промежуточных калибрах,соответственно- номер прохода. Указанные зависимости получены на основании результатов экспериментальных исследований, целью которых было определение оптимальных условий деформации металла при прокатке крупносортных профилей, преимущественно круглого сечения, в том числе трубных заготовок, из непрерывнолитых блюмов различных марок стали. Результаты этих исследований были обработаны с помощью методов математической статистики. Критерием оптимизации условий деформации металла при прокатке на реверсивном обжимном стане было отсутствие образования дефектов в процессе прокатки при минимальном количестве проходов. В соответствии с полученной зависимостью относительное обжатие в черновом ящичном калибре в первом проходе должно составлять 9,3-10,7 . Во втором после кантовки проходе величина обжатия металла при прокатке в этом же калибре может быть уже 12,214,1 , а в третьем и четвертом проходах обжатие можно увеличить до 16,1-18,6 и 21,0-24,2 соответственно. В то же время в последующих проходах в процессе деформирования металла в ящичных промежуточных калибрах величина относительного обжатия в соответствии с полученной зависимостью должна в первых двух проходах увеличиваться (соответственно 19 и 22 ), а затем в промежуточном ящичном калибре, предшествующем предчистовому, должна быть уменьшена до 10 . 3 11535 1 2009.02.28 Использование заявляемых зависимостей, с одной стороны, не даст возможности образования дефектов на готовом прокате (крупносортных профилях круглого сечения, в том числе, трубной заготовке), связанных с невыполнением профиля из-за незаполнения калибров и потерей поперечной устойчивости в калибре, образованием морщин при прокатке, трещинообразованием на поверхности в процессе деформации раската после кантовки в ящичных калибрах и при передаче раскатов из калибра в калибр при прокатке различных марок стали с минимальным количеством проходов. Это оптимизирует производительность стана при производстве этого вида прокатной продукции и, одновременно с этим, оптимизирует расходные коэффициенты при производстве крупносортного проката круглого сечения за счет регламентации технологической схемы деформации и минимизации количества проходов. Таким образом, использование предлагаемой технологической схемы деформации и полученных зависимостей (1 и 2) для расчета режима обжатий при прокатке крупносортных профилей круглого сечения, в том числе трубных заготовок на реверсивных обжимных прокатных станах, позволяет предупредить образование дефектов прокатного производства. При этом величины относительных обжатий обеспечивают минимальное количество проходов при прокатке непрерывнолитого металла, из сталей широкого марочного сортамента, в том числе легированных малопластичных сталей. Кроме того, это даст возможность снизить материальные затраты при освоении производства новых профилеразмеров крупносортного проката, нетрадиционных для сортамента того или иного реверсивного обжимного стана, например крупносортных профилей увеличенного сечения, в частности заготовок круглого сечения, в том числе трубных заготовок, при оптимальной производительности стана и расходных коэффициентах при производстве нового вида продукции. Увеличение относительного обжатия по проходам после кантовки в процессе предварительного обжатия металла в ящичном черновом калибре возможно благодаря тому, что при прокатке в результате выделения тепла деформации разогреваются боковые поверхности деформируемого раската. Поэтому, по мере увеличения количества проходов после кантовки, можно увеличивать относительное обжатие. Вместе с тем чрезмерное увеличение количества проходов после кантовки (прокатка с малыми относительными обжатиями) увеличивает общий цикл прокатки, что сопряжено с ростом энергозатрат на прокатку и снижением производительности стана. Если же количество проходов будет уменьшено(прокатка с большими относительными обжатиями), что имеет место при прокатке рядовых марок стали, то при прокатке малопластичных сталей это приведет к образованию трещин на боковых поверхностях раската, что является браковочным признаком. Если величины относительного обжатия по проходам после очередной кантовки в процессе предварительного обжатия металла в ящичном черновом калибре не будут увеличены в соответствии с заявляемой зависимостью (1), то это приведет к необоснованному увеличению количества проходов при прокатке, с соответствующими снижением производительности и увеличением расхода энергии на прокатку при максимальном относительном обжатии в первом после кантовки проходе это приведет к образованию трещин на боковых поверхностях раската. Несоблюдение регламента относительных обжатий в процессе последующего деформирования металла в ящичных промежуточных калибрах в соответствии с заявляемой зависимостью (2) приведет к невыполнению профиля из-за незаполнения калибров и потери поперечной устойчивости раската в калибре, образованию морщин при прокатке крупносортных профилей из стали широкого марочного сортамента, то есть снижению качества проката. Таким образом, иная регламентация величин относительных обжатия по проходам между кантовками в процессе предварительного обжатия металла в ящичном черновом калибре, последующего деформирования металла в ящичных промежуточных калибрах приводит либо к снижению технико-экономических показателей процесса, либо к сниже 4 11535 1 2009.02.28 нию качества проката, особенно при освоении производства новых профилеразмеров крупносортного проката, не входящих в сортамент того или иного стана, например заготовок круглого сечения, в том числе трубных заготовок. Экспериментальные исследования условий реализации заявляемого способа, выполнены в условиях реверсивного обжимного стана 850 Республиканского унитарного предприятия Белорусский металлургический завод (РУП БМЗ) при освоении производства нового профилеразмера крупносортного проката, не входящего в сортамент стана - заготовки круглого сечения диаметром 160 мм, получаемой из непрерывнолитых слитков размерами сечения 300400 мм стали марок 20 и 40 Х. В процессе выполнения исследований варьировали режимы обжатий металла при прокатке, на основании которых были установлены зависимости, определяющие величины относительных обжатий в каждом проходе после очередной кантовки в промессе предварительного обжатия металла в ящичном черновом калибре и последующего деформирования металла в ящичных промежуточных калибрах. При проведении исследований оценивали качество готового проката и промежуточных раскатов и время (цикл) прокатки одной заготовки. Результаты экспериментов были обработаны с помощью методов математической статистики, на основании которых были получены заявляемые зависимости (1 и 2). С использованием этих зависимостей был разработан и опробован на стане 850 новый режим прокатки заготовки круглого сечения диаметром 160 мм. Некоторые параметры этого режима, иллюстрирующие сущность заявляемого способа,представлены в таблице. Величины абсолютных обжатий металлапо проходам после кантовки установлены исходя из заявляемых зависимостей, определяющих интенсивность увеличения относительных обжатий в каждом проходе в процессе предварительного обжатия металла в ящичном черновом калибре и изменения относительных обжатий в каждом проходе в процессе последующего деформирования металла в ящичных промежуточных калибрах. Применение нового режима обжатий регламентирующего степени относительных обжатий дало возможность снизить материальные затраты при освоении производства новых профилеразмеров крупносортного проката, нетрадиционных для сортамента реверсивного обжимного стана 850 РУП БМЗ, в частности заготовки круглого сечения диаметром 160 мм. При этом обеспечена оптимальная производительность стана и расходные коэффициенты при производстве нового вида продукции, а также отсутствие дефектов прокатного производства в процессе деформации раската. Прокатка при этом осуществляется с минимально возможным количеством проходов. Таким образом, реализация заявляемого способа в условиях стана 850 РУП БМЗ позволит упростить освоение производства новых профилеразмеров крупносортного проката, нетрадиционных для его сортамента, повысить качество готового проката за счет регламентации технологической схемы деформации и относительных обжатий, которые гарантировали бы отсутствие дефектов на готовом прокате невыполнение профиля из-за незаполнения калибров и потери поперечной устойчивости в калибре образование морщин при прокатке трещинообразование в процессе деформации раската при прокатке подшипниковых легированных инструментальных и других марок стали при минимальном количестве проходов. При этом обеспечивается уменьшение отбраковки готовой продукции, оптимизация энергозатраты на прокатку и производительности стана, снижение расходных коэффициентов при производстве проката. То есть, интегрально обеспечивается повышение технико-экономических показателей работы стана. Реализация заявляемого способа на других обжимных, заготовочных, крупносортных станах даст возможность повысить технико-экономические показатели производства за счет уменьшения расходных коэффициентов при освоении производства новых и производстве освоенных крупносортных профилей широкого размерного и марочного сортамента. 5 11535 1 2009.02.28 Некоторые параметры нового режима прокатки круглой заготовки диаметром 160 мм из непрерывнолитого слитка сечением 300400 мм на стане 850, иллюстрирующие сущность заявляемого способа. Форма Источники информации 1. Патент Российской Федерации 2111804, С-1, 1998 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6