Спосіб прокатки заготівок на обтискних і заготівельних станах

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при прокатке заготовок на обжимных и заготовочных станах. Известен способ прокатки заготовок на обжимных и заготовочных станах, при котором на обжимаемых поверхностях в ящичном калибре формируют впадины для повышения устойчивости заготовок на рольганге после их кантовки [1]. Величина этих впадин незначительна и при подаче заготовки с гладкой бочки в ящичный калибр, когда заготовка имеет выпуклые крайние зоны и вогнутую середину (двойное бочкообразование), происходит первоначальное обжатие выпуклых зон, что в свою очередь приводит к появлению на поверхности проката морщин, а также увеличивает величину дефекта типа "рыбий хвост". Наиболее близким по технической сущности является способ прокатки заготовок на обжимных и заготовочных станах, включающий первоначальную деформацию заготовки ящичных калибрах с промежуточными кантовками на 90° при передаче заготовки из калибра в калибр с формированием впадин на обжимаемых гранях, дальнейшую деформацию заготовки без кантовок в двух и более ящичных калибрах с последующей кантовкой на 90° и деформацией в ящичном калибре [2]. Однако глубина этих впадин обусловлена пределами 1-5мм и никак не связана с условиями дальнейшей деформации заготовки, а округлая форма впадин приводит к достижению максимальной выпуклости только в точке. Для увеличения выхода годного металла за счет снижения величины головной и донной обрези необходимо достижение максимально возможной деформации средней продольной части заготовки, т.е. необходимо формировать впадины максимально возможной глубины и ширины. Предельные размеры глубины и ширины впадины ограничиваются возможностью появления закатов на боковых гранях заготовки после ее кантовки и прокатки в последующих ящичных калибрах. Образование закатов на боковых гранях объясняется тем, что при прокатке в двух и более ящичных калибрах без кантовки заготовки при отношении длины дуги контакта Lд к средней высоте заготовки Нср в пределах 0,15-0,5 образуется утяжка (вогнутость) средней части необжимаемой грани заготовки, а при отношении этих же величин в пределах 0,5-0,8 необжимаемая грань остается ровной, но при этом выпуклые участки заготовки сближаются настолько, что при суммарной относительной деформации 40-60% и более, после кантовки при прокатке в ящичном калибре на обжимаемых гранях образуется закат, т.е. в этих условиях необходимо связывать глубину и конфигурацию впадин с условиями дальнейшей прокатки. В основу изобретения поставлена задача создать способ прокатки заготовок, в котором увеличение выхода годного металла достигалось бы за счет снижения головной и донной обрези и исключения закатов на боковых гранях заготовок. Задача решается тем, что при прокатке заготовок на обжимных и заготовочных станах, включающей первоначальную деформацию заготовки в ящичных калибрах с промежуточной кантовкой заготовки при передаче ее из калибра в калибр с формированием впадин на обжимаемых гранях, дальнейшую деформацию заготовки без кантовок в двух и более ящичных калибрах с последующей кантовкой на 90° и деформацией в ящичном калибре, согласно изобретению, при прокатке на участке без кантовок с достижением суммарной относительной деформации 40-60% и отношением длины дуги контакта к средней высоте заготовки в каждом пропуске 0,15-0,8, впадины на заготовке перед переходом на этот участок формируют трапециевидной формы глубиной 5-9% от ширины заготовки, подаваемой на участок прокатки без кантовок с протяженностью меньшего основания впадины 20-35% и большего основания впадины 50-60% от высоты этой же заготовки. Выполнение впадин на заготовке перед переходом на участок прокатки без кантовок глубиной 5-9% от ширины заготовки, подаваемой на этот участок с протяженностью меньшего основания 20-35% и большего основания впадины 50-60% от высоты этой же заготовки позволяет при максимально возможной в данных условиях проработке средней части заготовки и снижении за счет этого головной и донной обрези избежать возникновения закатов на боковых поверхностях заготовки и получить максимальный процент выхода годного металла. Нижний предел глубины впадины, равный 5% от ширины заготовки, подаваемой на участок прокатки без кантовок, обусловлен тем, что снижение этой величины не позволяет достичь существенной проработки средней части сечения заготовки при прокатке в пропуске, предшествующем кантовке и дальнейшей прокатке заготовки в нескольких калибрах без кантовки.Результатом этого является неполное использование возможности увеличения выхода годного металла. Верхний предел глубины впадины, равный 9% от ширины заготовки, подаваемой на участок прокатки без кантовок обусловлен тем, что увеличение этого значения приводит к появлению заката на боковых гранях заготовки при прокатке в нескольких калибрах без кантовок при суммарной относительной деформации 40-60% и Lд/Hср=0,15...0,8 в каждом пропуске. При суммарной деформации менее 40% в рассматриваемом случае вполне возможно использование способа-прототипа. При суммарной деформации на участке без кантовок более 60% и Lд/Нср = 0,15...0,8 появление заката неизбежно при выполнении впадин указанных размеров. Избежать заката можно только значительным снижением глубины впадины или же формированием выпуклостей на заготовке, но это приведет к снижению выхода годного металла за счет уменьшения интенсивности проработки средней части заготовки, Нижний предел протяженности меньшего основания впадины, равный 20% от высоты заготовки, подаваемой на участок прокатки без кантовок, обусловлен тем, что снижение этой величины при прокатке с указанными условиями приведет к образованию очень острого основания утяжки или впадины на боковых гранях заготовки последующему образованию заката при кантовке и дальнейшей прокатке в ящичном калибре. Верхний предел протяженности меньшего основания впадины, равный 35% от высоты заготовки, подаваемой на участок прокатки без кантовок, обусловлен тем, что увеличение этого предела влечет за собой увеличение угла между наклонной образующей впадины и продолжением ее меньшего основания, что в свою очередь приведет к появлению заката на боковых кромках заготовки. Нижний предел большего основания впадины, равный 50% от высоты заготовки, подаваемой на участок прокатки без кантовок, определен из условия исключения образования заката на боковых гранях заготовки за счет увеличения угла между наклонной образующей впадины и продолжением ее меньшего основания, верхний предел величины большего основания впадины, равный 60%! от высоты заготовки, подаваемой на участок прокатки без кантовок, обусловлен тем, что при увеличении этого предела при последующей суммарной относительной деформации 40-60% при Lд/Нср = 0,15...0,8 участки выступов на заготовке значительно уменьшаются по высоте и становятся острыми, что также приводит к образованию закатов. Трапециевидная форма впадины выбирается из условия, что для обеспечения максимально возможного выхода годного металла необходимо максимально деформировать центральный продольный участок заготовки не в точке, а на определенном участке, обеспечивающем максимально возможный в данных условиях охват зоны осевой рыхлости (усадочной раковины). На чертеже изображен ящичный калибр 1, в котором находится сформированная заготовка 2 перед кантовкой и прокаткой на участке без кантовок в нескольких калибрах: Н - ширина заготовки (высота после кантовки); В - высота заготовки (ширина после кантовки); h - (5...9%)В - глубина впадины; I - (20,..35%)Н - протяженность меньшего основания; I - (50...60%)Н - протяженность большего основания; а - угол между наклонной образующей впадины и продолжением ее меньшего основания. Пример конкретного выполнения. На блюминге 1150 и заготовочном стане, состоящем из трех последовательно расположенных клетей, производится прокатка слитков массой 8 тонн. Прокатка велась по маршруту: гладкая бочка - 4 пропуска без кантовки КАНТОВКА 1 калибр - 4 пропуска без кантовки КАНТОВКА 2 калибр - 2 пропуска без кантовки, в котором формировалась заготовка с впадинами. Сечение заготовки Н2 х В2 = 410x235 мм. Варьируемыми параметрами в этом калибре были: - глубина впадины - h, мм; - протяженность меньшего основания -I, мм; - протяженность большего основания -L, мм; КАНТОВКА 3 калибр - 1 пропуск ЗАГОТОВОЧНЫЙ СТАН Клеть №1-1 пропуск Клеть №2 - 1 пропуск КАНТОВКА Клеть №3 - 1 пропуск - выход готовой продукции (квадрат 215 мм). Все рассматриваемые калибры ящичные. При раскрое готовой продукции отделялись головные и донные штанги и с помощью дефектоскопа определяли величину головной и донной обрези. После этого массу годного металла соотносили с массой задаваемого в прокат слитка и определяли процент выхода годного металла. Наличие закатов на боковых гранях раската определяли визуально после травления в растворе соляной кислоты. Рассматриваемый нами участок - прокатка в 3 калибре блюминга и в 1 и 2 клетях заготовочного стана. Катающий диаметр валков в 3 калибре равен Dк3=1000 мм. Катающий диаметр валков в 1 и 2 клетях заготовочного стана соответственно равны: Dк1 = 540 мм и Dк2 = 580 мм. Длина дуги контакта Lд определяется исходя из обжатия dh в рассматриваемом пропуске. Результаты исследований занесены в таблицу. Малое значение параметров выпуклости не дало исключительных результатов (вариант 1). Использование выпуклостей в пределах заявляемых указанных параметров позволило увеличить выход годного металла до 83,6% (вариант 4), т.е. на 6 кг/тонну проката. Прокатка по остальным вариантам привела к получению брака по закату, вследствие чего была прекращена. Прокатка по варианту прототипа вследствие чрезмерно большой величины впадины привела к появлению брака по закату. Снижение глубины впадины до заявленных пределов при оставлении ее округлой формы приведет к появлению заката (малая величина нижнего основания. Вариант 7). Дальнейшее снижение глубины впадины при оставлении ее округлой формы не позволит достигнуть увеличение выхода годного металла.