Спосіб виробництва прокату з кольорового металу

Номер патенту: 26660

Опубліковано: 12.11.1999

Автор: РАНТАНЕН Маурі Віхторі

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ производства проката из цветного металла, содержащий холодную планетарную поперечно-винтовую прокатку заготовки, полученной в результате непрерывного литья или методом выдавливания, отличающийся тем, что деформацию осуществляют с обжатием, по меньшей мере, 70% при температуре разогрева металла в очаге деформации 250 - 750°C.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обжатие, преимущественно равно 90%.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что деформацию заготовки из меди и ее сплавов осуществляют при температуре разогрева металла в очаге деформации до 250 - 750°C.

4. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что деформацию заготовки из алюминия и его сплавов осуществляют при температуре разогрева металла в очаге деформации до 250 - 450°C.

5. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что деформацию заготовки из никеля и его сплавов осуществляют при температуре разогрева металла в очаге деформации до 650 - 750°C.

Текст

Изобретение касается производства труб, стержней и полос из заготовок непрерывного или подобного литья посредством холодной обработки, при которой температура материала повышается в силу влияния сопротивления деформации до уровня рекристаллизации, в частности, способ касается последующей обработки заготовок, полученных из цветных металлов, таких как медь, алюминий, никель, цирконий и титан, а также их сплавов. При изготовлении заготовок непрерывной разливки из меди и медных сплавов для дальнейшей обработки после литья отливок типа круглых (цилиндрических) заготовок и плоских заготовок (слябов) обычно применялась сначала горячая, а затем холодная обработка. К стадии горячей обработки можно, например, отнести прокатку, прессование или прошивку, а к стадии холодной обработки, - например, прокатку, волочение или прокатку в пилигримовом стане. Затем каждое изделие подвергается дальнейшей специальной обработке в соответствии с типом изделия. Чтобы сократить стадии обработки в производственном процессе, современная промышленность все больше прибегает к непрерывному литью, цель которого состоит в достижении размеров слитка как можно более близких к размерам конечного продукта. В некоторых случаях это т способ литья также называется литьем под давлением. Кристаллическая структура такого изделия, как трубная заготовка, полученная, к примеру, непрерывным литьем, является по природе крупнозернистой и неоднородной. Это создает особые проблемы при дальнейшей обработке материала. Дальнейшая обработка заготовки непрерывного литья с небольшой площадью поперечного сечения, как, например, полоса, часто является холодной обработкой. Однако грубая и неоднородная структура, созданная при литье, может привести, особенно при холодной обработке трубы или стержня, к образованию так называемой "апельсиновой корки" на поверхности материала, и этот дефект остается явным в конечном продукте и препятствует его приемке при окончательном контроле. Другой недостаток этой структуры в том, что когда процесс холодной обработки проводится без промежуточного отжига, как принято в промышленности, материал уже на ранней стадии подвержен образованию трещин, что ведет к его излому. В частности, этот недостаток является общим для таких процессов обработки, где материал подвергается изгибанию под напряжением, например, если при производстве труб применяется стан однократного волочения. В соответствии с общим способом производства труб, прессованная трубная заготовка сначала подвергается холодной прокатке в пилигримовом стане, после чего производится волочение в стане однократного волочения. Однако стоимость прокатки в пилигримовом стане велика. Кроме того, следует отметить и другой недостаток, состоящий в том, что возможный эксцентриситет тр убной заготовки невозможно исправить с помощью пилигримова стана. Как уже было сказано, горячая обработка является традиционным техническим решением при литье слитков и частично при непрерывном литье. Благодаря использованию этого способа проблемы, вызываемые неоднородной кристаллической структурой после литья, также могут быть решены, поскольку известно, что металлы и сплавы могут рекристаллизоваться и поэтому гомогенизироваться в процессе горячей обработки. Однако применение способов горячей обработки заготовок, в частности, заготовок непрерывного литья из меди, алюминия и их сплавов, имеющих небольшие площади поперечного сечения, неэкономичны. Фирма "SMS Schloemsnn-Siemag AG" разработала способ прокатки на планетарном стане, где три конических валка смонтированы под углом 120° относительно друг друга (Заявка ФРГ №OS 3125682, кл. B21B13/00). Валки вращаются вокруг своих осей и также вокруг центральной оси всей планетарной системы. Относительное уменьшение площади поперечного сечения, получаемое за один проход, высокое, даже более 90%. Прокатка на планетарном стане часто именуется сокращенными буквами PSW (Planetenschragwalzwerk), и названное устройство защищено рядом патентов. Однако в известном изобретении прокатка на планетарном стане применяется для прокатки стали. Например, при производстве труб предварительно нагретые заготовки вводятся сначала в прошивной стан и после этого в стан РЗМ. При прокатке стержней (брусков) заготовки сначала предварительно нагреваются отдельно. Таким образом, при прокатке стали в планетарных станах всегда применяется способ традиционной горячей обработки. Исследования последнего времени по обработке цветных металлов неожиданно показали, чтопри их обработке, в частности, меди, алюминия, никеля, циркония и титана, а также сплавов каждого из них, улучшалась микроструктура материала без раздельного промежуточного отжига. При холодной обработке температура материала повышалась в результате значительного уменьшения площади поперечного сечения и внутреннего трения рассматриваемого материала до уровня температур рекристаллизации. Наиболее близким решением из числа известных к предложенному является способ производства проката из цветного металла, содержащий холодную планетарную поперечно-винтовую прокатку заготовки, полученной в результате непрерывного литья или методом выдавливания. Известное изобретение относится к устройству и методу для уменьшения поперечного сечения линейнопротяженных материалов, например, медных полос. Движение заготовки происходит по направлению так называемой пустотной оси с помощью рабочих роликов. Каждый ролик расположен косо к направлению движения материала таким образом, чтобы его собственная ось симметрии не пересекала пустотную ось. Оперативная поверхность рабочих роликов имеет деформирующий участок и участок, не деформирующий сечение материала. Такая система названа планетарной по аналогии ее с планетарно-солнечной системой. К недостаткам такого способа следует отнести необходимость применения дальнейших стадий обработки материала с целью получения однородной структуры. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа производства проката из цветного металла, в котором управляемый технологический режим позволяет повысить температуру разогрева металла до температуры рекристаллизации и за счет этого улучшить кристаллическую структур у получаемого материала - сделать ее более однородной и мелкозернистой, что, в свою очередь, улучшает потребительские свойства изделий из металла. Поставленная задача решается тем, что в способе производства проката из цветного металла, содержащем холодную планетарную поперечно-винтовую прокатку заготовки, полученной в результате непрерывного литья или методом выдавливания, согласно изобретению, деформацию осуществляют с обжатием, по меньшей мере, 70% при температуре разогрева металла в очаге деформации, 250 - 750°C. Сравнительный анализ предложенного и известного способов показывает, что имеются отличия, заключающиеся в том, что обжатие за проход составляет, по меньшей мере, 70%, преимущественно 90%, а температура разогрева металла до температуры рекристаллизации составляет конкретно 250 - 750°C для меди и ее сплавов, 250 - 450°C для алюминия и его сплавов и 650 - 750°C для никеля и его сплавов. Экспериментально было доказано, что в процессе обработки вследствие увеличения сопротивления деформации, образующейся в материале в результате значительного уменьшения поперечного сечения и внутреннего трения, температура материала повышается до диапазона 250 - 750°C. Опыт показал, что соответствующая температура рекристаллизации у меди и медных сплавов находится в диапазоне 250 700°C, у алюминия и алюминиевых сплавов в диапазоне 250 - 450°C, у никеля и никелевых сплавов в диапазоне 650 - 760°C, у циркония и циркониевых сплавов в диапазоне 700 - 785°C и у титана и титановых сплавов в диапазоне 700 - 750°C. Путем регулирования охлаждения температур у обработки можно регулировать таким образом, чтобы она соответствовала каждому рассматриваемому материалу. По крайней мере, частично рекристаллизованная структура дает возможность вести дальнейшую обработку способом холодной обработки, например, волочением на стане однократного волочения трубы без риска растрескивания материала. Кроме того, повышение температуры, связанное с обработкой, должно быть коротким по длительности, то есть таким, чтобы избежать опасности роста чрезмерного зерна и чрезмерного окисления поверхности. Размер зерна материала, выходящего из стадии обработки, незначителен и находится в пределах 0,005 0,050мм. При холодной обработке трубной заготовки прокатка на планетарном стане показала, что этим методом можно поднимать температур у до уровня рекристаллизации. Внутри тр убной заготовки, которая оптимально имеет диаметр, например, 80/40мм, оправка устанавливается посредством несущего элемента оправки, и трубная заготовка прокатывается до размеров, по крайней мере, 55/40мм и наиболее оптимально до размеров 45/40мм, после чего производится дальнейшее волочение. Прокатка стержней или брусков происходит по. такому же, как и у труб, принципу, но, естественно, без оправки. При производстве полос можно выбрать другойспособ обработки, который дает значительное уменьшение площади поперечного сечения, как, например, ковка. Если повышение температуры, вызываемое процессом обработки; не является достаточным для рекристаллизации материала, оно может быть усилено путем небольшого предварительного нагревания материала, например, путем использования индукционной катушки, через которую пропускается заготовка непосредственно перед стадией обработки. Как видно из вышеизложенного, материал непрерывного литья является хорошо приемлемым исходным материалом для PSW-прокатки, но кроме этого материалом может быть, например, прессованная трубная заготовка. Таким образом, дорогая прокатка на пилигримовом стане может быть заменена более дешевой прокаткой PSW, которая имеет дополнительные преимущества, а именно, улучшенную микроструктур у материала и возможность снижения эксцентриситета трубной заготовки во время процесса. Наиболее выгодная альтернатива способа, согласно изобретению, по производству тр уб и стержней или брусков состоит в использовании относительно дешевой комбинации оборудования прокатки PSW - непрерывного литья, которая может использоваться вместо дорогого способа литья заготовки - прессования (или прошивки) - прокатки на пилигримовом стане. Пример 1 (предшествующий уровень техники). Трубная заготовка по способу непрерывного литья, изготовленная из раскисленной фосфором меди (Cu-DHP), была прокатана на пилигримовом стане. Начальный размер трубной заготовки был 80/60мм и размер зерна литой структуры был 1 - 20мм. Прокатка была успешной, размер выходной трубы был 44/40мм, и литая структура, таким образом, вернулась к структуре, получаемой при закалке. Твердость трубы была в диапазоне 120 - 130 HV5. Однако труба, полученная в результате прокатки вышеприведенным способом, не обладала прочностью после волочения на стане однократного волочения, и только прямой волочильный стан обеспечивал удовлетворительную прочность. Для волочения трубы, полученной с помощью станов с однократным волочением, требуется промежуточный отжиг. Соответственно считается, что стр уктура отливки не исчезает при прокатке, потому что при этом виде прокатки температура материала остается низкой. Кроме того, качество поверхности не было удовлетворительным по причине грубой литой структуры. Пример 2 (предшествующий уровень техники). Трубная заготовка по способу непрерывного литья, 80/40мм, подвергалась прямому волочению на волочильном стане. Качество поверхности грубы было низкое, и волочение не могло проводиться на стане однократного волочения без промежуточного отжига, потому что литая структура не обеспечивала прочности при значительном уменьшении поперечного сечения. Материал трубной заготовки был таким же, как и в предыдущем примере, и сходство литой и закаленной структур, а также твердость трубы в результате холодной обработки оставались в том же диапазоне, что и выше. Пример 3 (предшествующий уровень техники). Трубная заготовка, 80/60мм, размер зерна около 0,1мм, которая была получена прессованием литой заготовки, размер 280 ´ 660мм и выполненной из раскисленной фосфором меди (Cu-DHP), прокатывалась на пилигримовом стане до размера 44/40мм. Твердость полученной после прокатки трубы была около 120 - 130 HV5, и структура была такой же, как и после закалки или упрочнения. Дальнейшая обработка трубы до окончательных размеров производилась волочением на стане однократного волочения и волочильном стане без промежуточного отжига. Конечный продукт при необходимости может быть подвергнут смягчающему отжигу. Пример 4. Трубная заготовка по способу непрерывного литья из раскисленной фосфором меди (Cu-DHP), диаметром 80/40мм и структуры соответствующей нормальной литой структуре (размер зерна 1 - 20мм) была прокатана на стане PSW до размеров 46/40мм. На этом прокатка завершилась, и полученная в результате такой прокатки труба могла также быть подвергнута дальнейшему волочению на станах однократного волочения. При рассмотрении микроструктуры прокатанной трубы было отмечено, что размер зерен был небольшой, 0,005 - 0,015мм, что означает, что рекристаллизация имела место в структуре во время прокатки. Твердость прокатанной трубы была 75 - 80 HV5, что означает, что смягчающего отжига не требуется. Труба подверглась шестикратному волочению на станах однократного волочения и имела размеры на конечной стадии волочения 18/16,4мм. После волочения твердость трубы была 132 HV5. Пример 5. Полученная прессованием трубная заготовка, 80/40мм, из безкислородной меди Cu-OF, была прокатана на стане PSW до размеров 46/40мм. Прокатка была на этом закончена, и структура рекристаллизовалась под воздействием повышения температуры в процессе обработки. Размер зерна прокатанной трубы был около 0,010мм, и твердость около 80 HV5.

Дивитися

Додаткова інформація

МПК / Мітки

МПК: B21B 19/00, B21B 3/00, B21B 23/00

Мітки: прокату, спосіб, виробництва, металу, кольорового

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/3-26660-sposib-virobnictva-prokatu-z-kolorovogo-metalu.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб виробництва прокату з кольорового металу</a>

Подібні патенти