RU2340416C1

RU2340416C1 - Method of stepped rolling

Info

Publication number: RU2340416C1
Application number: RU2007120912/02A
Authority: RU
Inventors: Григорий Иванович Коваль (RU); Григорий Иванович Коваль; Сергей Зинфирович Хабиров (RU); Сергей Зинфирович Хабиров; Тать на Григорьевна Каримова (RU); Татьяна Григорьевна Каримова
Priority date: 2007-06-04
Filing date: 2007-06-04
Publication date: 2008-12-10

Abstract

FIELD: technological processes, metallurgy.

SUBSTANCE: method includes alternate deformation of billet with two mutually perpendicular pairs of rollers that evenly rotate in invariable direction and have pressing and calibrating sections, with the opposite direction of vectors of peripheral velocities of rollers in every pair from the side of rolling axis and exceeding of relative displacement of billet and rollers axes to the side of finished profile at regulated value. Higher accuracy of rolled metal geometric parameters without application of special modes of deformation is provided due to the fact that rolling of rollers with calibrating sections, vectors of peripheral velocities of which are directed to the side of finished profile and initial billet, is carried out at the lengths of billet regulated with mathematical dependences that correspond to every of these roller pairs.

EFFECT: increase of quality of sectional bars produced with stepped rolling.

3 dwg

Description

Изобретение относится к прокатному производству, а именно к способам шаговой прокатки заготовок с большими обжатиями.The invention relates to rolling production, and in particular to methods of step rolling of billets with large reductions.

Известен способ шаговой прокатки [Патент №2118209 РФ. Способ шаговой прокатки / Г.И.Коваль // БИ № 24, 1998.], заключающийся в обжатии заготовки двумя парами взаимно перпендикулярных валков, смещенных относительно друг друга вдоль оси прокатки, имеющими калибрующие и обжимные участки. При этом способе прокатки для получения качественного проката обжатие калибрующими участками валков осуществляют на длине, равной не менее полутора длин готового профиля, получаемого в каждом цикле шаговой прокатки.The known method of step rolling [Patent No. 2118209 of the Russian Federation. The method of step rolling / G.I. Koval // BI No. 24, 1998.], which consists in compressing the workpiece with two pairs of mutually perpendicular rolls displaced relative to each other along the axis of rolling, having calibrating and crimping sections. In this rolling method, in order to obtain high-quality rolling, compression by calibrating sections of the rolls is carried out at a length equal to at least one and a half lengths of the finished profile obtained in each step rolling cycle.

Недостатком этого способа является ограниченный угол поворота валков при обжатии, не превышающий 90 град. Это ограничивает величину подачи и обжатие, что снижает производительность процесса шаговой прокатки.The disadvantage of this method is the limited angle of rotation of the rolls during compression, not exceeding 90 degrees. This limits the amount of feed and compression, which reduces the productivity of the step rolling process.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ шаговой прокатки [Патент № 2252830 РФ. Способ шаговой прокатки / Г.И.Коваль, Т.Г.Каримова // БИ, № 15, 2005.], при котором обжатие осуществляют поочередно двумя взаимно перпендикулярными парами равномерно вращающихся в неизменном направлении валков, имеющих обжимные и калибрующие участки. При этом направление векторов окружных скоростей валков каждой пары со стороны оси прокатки противоположны. Перемещение полосы превышает перемещение осей валков в сторону готового профиля на величину

, где λ - вытяжка заготовки, m - подача.The closest in technical essence and the achieved effect is the method of step rolling [Patent No. 2252830 of the Russian Federation. The step rolling method / GI Koval, TG Karimova // BI, No. 15, 2005.], in which the compression is carried out alternately by two mutually perpendicular pairs of rolls uniformly rotating in the same direction, having crimp and gauge sections. The direction of the vectors of the peripheral speeds of the rolls of each pair from the side of the rolling axis is opposite. The movement of the strip exceeds the movement of the axes of the rolls towards the finished profile by an amount

where λ is the extraction of the workpiece, m is the feed.

При этом способе прокатки для получения заготовок высокого качества по геометрическим размерам поперечного сечения необходимо применение специальных режимов обжатия калибрующими участками валков. Это связано с разными условиями формоизменения заготовки при деформации ее парами валков.With this rolling method, in order to obtain high-quality billets in the geometric dimensions of the cross section, it is necessary to use special compression modes by calibrating sections of the rolls. This is due to different conditions of the workpiece forming during its deformation by pairs of rolls.

Таким образом, основными недостатками шаговой прокатки согласно прототипу без применения специальных режимов деформации калибрующими участками валков является низкое качество готового проката по геометрическим параметрам.Thus, the main disadvantages of step rolling according to the prototype without the use of special deformation modes by calibrating sections of the rolls is the low quality of the finished steel in geometric parameters.

Задачей изобретения является повышение качества проката.The objective of the invention is to improve the quality of hire.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе шаговой прокатки, включающем поочередную деформацию заготовки полосы двумя взаимно перпендикулярными парами равномерно вращающихся в неизменном направлении валков, имеющих обжимные и калибрующие участки, при противоположном направлении векторов окружных скоростей валков каждой пары со стороны оси прокатки и превышении относительного перемещения заготовки и осей валков в сторону готового профиля на величину

, где λ - вытяжка заготовки, m - подача, согласно изобретению прокатку калибрующими участками валков, векторы окружных скоростей которых направлены в сторону готового профиля и исходной заготовки, осуществляют соответственно на длине не менее

и

.The problem is achieved in that in the known method of step rolling, comprising alternately deforming the strip blank with two mutually perpendicular pairs of rolls uniformly rotating in the same direction, having crimp and gauge sections, with the opposite direction of the vectors of the peripheral speeds of the rolls of each pair from the side of the rolling axis and exceeding the relative the movement of the workpiece and the roll axes towards the finished profile by the amount

where λ is the extraction of the workpiece, m is the supply, according to the invention, rolling by calibrating sections of rolls, the peripheral velocity vectors of which are directed towards the finished profile and the original workpiece, respectively, at a length of not less than

and

.

Необходимость применения разных режимов калибровки готового профиля связана с разными условиями формоизменения металла при шаговой прокатке парами валков с разными направлениями векторов окружных скоростей со стороны оси прокатки.The need to use different calibration modes of the finished profile is associated with different conditions of metal forming during step rolling by pairs of rolls with different directions of the peripheral velocity vectors from the side of the rolling axis.

Сущность предложенного изобретения поясняется схемами (фиг.1...3), показывающими формоизменение заготовки в процессе ее деформации горизонтальной и вертикальной парами валков.The essence of the proposed invention is illustrated by diagrams (figure 1 ... 3), showing the shape of the workpiece in the process of its deformation by horizontal and vertical pairs of rolls.

На фиг.1 показано изменение формы конуса деформации при установившемся процессе шаговой прокатки.Figure 1 shows the change in the shape of the deformation cone during the steady-state step rolling process.

На фиг.2 - положение конусов деформации при прокатке парой валков, векторы окружных скоростей которых со стороны оси прокатки направлены в сторону готового профиля (будем называть эту пару валков горизонтальной).Figure 2 - the position of the deformation cones when rolling a pair of rolls, the peripheral velocity vectors of which are directed towards the finished profile from the side of the rolling axis (we will call this pair of rolls horizontal).

На фиг.3 - положение конусов деформации при прокатке парой валков, векторы окружных скоростей которых со стороны оси прокатки направлены в сторону исходной заготовки (будем далее называть эту пару валков вертикальной).Figure 3 - the position of the deformation cones when rolling a pair of rolls, the peripheral velocity vectors of which from the axis of rolling are directed towards the original billet (hereinafter we will call this pair of rolls vertical).

Для пояснения существенности предложенных технологических режимов процесса шаговой прокатки рассматривается последовательность выкатки на заготовке конусов деформации (фиг.1).To clarify the materiality of the proposed technological modes of the step rolling process, the rolling sequence on the workpiece of the deformation cones is considered (Fig. 1).

Рассмотрение начинается при условии выкатки на заготовке одинаковых конусов деформации 1 и 2, одинаковой высоте исходной заготовки Н₀, В₀ и получаемого готового профиля H₁, В₁ со стороны соответственно горизонтальной и вертикальной пар валков.Consideration begins on condition of rolling out on the workpiece the same deformation cones 1 and 2, the same height of the initial workpiece H ₀ , B ₀ and the resulting finished profile H ₁ , B ₁ from the side of the horizontal and vertical pairs of rolls, respectively.

При этом учитывается, что при прокатке вертикальной парой валков по стороне В₀, B₁ подача заготовки равна m, а при прокатке горизонтальной парой валков по стороне Н₀, H₁ равна mλ для обеспечения равенства смещаемых объемов подачи с прокаткой вертикальной парой валков. Суммарный смещаемый объем металла, следуя общеизвестным закономерностям шаговой прокатки, при прокатке вертикальной и горизонтальной парами валков равен mH₀В₀=mλH₁В₁.It is taken into account that when rolling a vertical pair of rolls on the side B ₀ , B ₁ , the workpiece feed is equal to m, and when rolling a horizontal pair of rolls on the side H ₀ , H _{1 it} is equal to mλ to ensure equality of the displaceable feed volumes with rolling a vertical pair of rolls. The total displaced volume of metal, following the well-known laws of step rolling, when rolling vertical and horizontal pairs of rolls is equal to mH ₀ V ₀ = mλH ₁ V ₁ .

Прокатку начнем вертикальной парой валков по стороне В₀, B₁ при подаче m. После прокатки указанной парой валков на заготовке выкатывается конус деформации 3. Передний конец заготовки со стороны готового профиля получит линейное смещение, равное половине смещаемого объема за вычетом самой подачи, то есть

. Конус деформации по стороне Н₀, H₁займет положение 4.We begin rolling by a vertical pair of rolls on the side B ₀ , B ₁ when feeding m. After rolling the specified pair of rolls on the workpiece, a deformation cone 3 is rolled out. The front end of the workpiece from the finished profile side will receive a linear displacement equal to half the displaced volume minus the feed itself, that is

. The deformation cone on the side of H ₀ , H ₁ will take position 4.

Горизонтальная пара валков, деформирующая по стороне Н₀, H₁, начнет деформацию калибрующим участком из точки А до точки Б. Расстояние между этими точками равно mλ. После деформации указанной парой валков на заготовке по стороне Н₀, Н₁ выкатывается конус деформации 5.A horizontal pair of rolls deforming along the H ₀ , H ₁ side will begin to deform with a gauge section from point A to point B. The distance between these points is mλ. After deformation, the specified pair of rolls on the workpiece on the side of H ₀ , H ₁ rolls out the deformation cone 5.

Задний конец заготовки получит смещение, равное половине смещаемого объема за вычетом самой подачи

. Конус деформации по стороне В₀, B₁ займет положение 6.The rear end of the workpiece will receive an offset equal to half the displaced volume minus the feed itself

. The deformation cone on the side B ₀ , B ₁ will take position 6.

Далее вертикальная пара валков после подачи заготовки на величину m в результате обжатия выкатает на стороне В₀, B₁ конус деформации 7. Передний конец заготовки получает линейное смещение

, и конус деформации на стороне Н₀, Н₁ занимает положение 8.Next, a vertical pair of rolls after feeding the workpiece by a value of m as a result of compression rolls out a deformation cone on side B ₀ , B ₁ 7. The front end of the workpiece receives a linear displacement

, and the deformation cone on the side of H ₀ , H ₁ occupies position 8.

Затем горизонтальная пара валков выкатает конус деформации 9, задний конец заготовки сместится на величину

и конус деформации по стороне В₀, B₁ займет положение 10.Then a horizontal pair of rolls rolls out the deformation cone 9, the rear end of the workpiece is shifted by

and the deformation cone on the side B ₀ , B ₁ will take position 10.

После этого вертикальная пара валков выкатает конус деформации 11. При этом конус деформации 9 за счет линейного смещения металла займет положение 12.After that, a vertical pair of rolls rolls out the deformation cone 11. In this case, the deformation cone 9 due to the linear displacement of the metal will occupy position 12.

Дальнейшая прокатка аналогична.Further rolling is similar.

Таким образом, перед прокаткой горизонтальной парой валков конус деформации, полученный вертикальной парой валков, имеет вид 3 (линия ДГ) (фиг.2). Конус деформации, полученный горизонтальной парой валков в предыдущем цикле прокатки, имеет вид 1 (линия ИВ). После прокатки горизонтальной парой валков в рассматриваемом цикле прокатки получается готовый профиль ВБ и конус деформации 2 (линия АБ). При этом за счет поперечной деформации (уширения металла) высота готового профиля B₁ увеличивается на значение Δ на длине ГЕ, равной

.Thus, before rolling a horizontal pair of rolls, the deformation cone obtained by the vertical pair of rolls has the form 3 (DG line) (FIG. 2). The deformation cone obtained by a horizontal pair of rolls in the previous rolling cycle has the form 1 (IV line). After rolling a horizontal pair of rolls in the considered rolling cycle, a finished WB profile and deformation cone 2 (line AB) are obtained. In this case, due to transverse deformation (broadening of the metal), the height of the finished profile B ₁ increases by Δ at the length of the GE equal to

.

Далее прокатку осуществляют вертикальной парой валков (фиг.3). Конус деформации со стороны вертикальной пары валков перед прокаткой этой парой валков имеет вид 4 (линия КГ). Со стороны горизонтальной пары валков будет находиться конус деформации l (линия АБ), полученный этой парой валков в предыдущем цикле прокатки. После прокатки вертикальной парой валков будет получен конус деформации 3 (линия МЛ) и готовый профиль длиной mλ (линия ЛГ₁). За счет линейного смещения точка Н переместится в точку H₁, точка Г в точку Г₁. Естественно, что точка Е (фиг.2) займет положение Е₁ (фиг.3).Next, the rolling is carried out by a vertical pair of rolls (figure 3). The deformation cone from the side of the vertical pair of rolls before rolling this pair of rolls has the form 4 (KG line). On the side of the horizontal pair of rolls, there will be a deformation cone l (line AB) obtained by this pair of rolls in the previous rolling cycle. After rolling a vertical pair of rolls, a deformation cone 3 (line ML) and a finished profile with a length mλ (line LG ₁ ) will be obtained. Due to linear displacement, point H will move to point H ₁ , point G to point G ₁ . Naturally, the point E (figure 2) will occupy the position E ₁ (figure 3).

При этом готовый профиль высотой H₁ на длине HH₁ получит поперечную деформацию Δ.In this case, the finished profile with a height of H ₁ on the length of HH ₁ will receive a transverse strain Δ.

В следующем цикле прокатки деформация горизонтальной парой валков начнется из точки Н (фиг.3). Следовательно в каждом цикле прокатки по стороне B₁ будет получаться готовый профиль длиной

, высота которого на величину поперечной деформации Δ больше проектной. По стороне H₁также будет получаться готовый профиль длиной

с высотой, превышающей проектную на величину Δ. На готовом профиле по стороне H₁ будут периодически выкатываться участки длиной

и высотой H₁+2Δ, а на готовом профиле по стороне B₁ будут периодически выкатываться участки длиной

и высотой B₁+2Δ. Это естественно снижает качество готового проката.In the next rolling cycle, deformation by a horizontal pair of rolls will start from point H (Fig. 3). Therefore, in each rolling cycle on side B _{1, a} finished profile with a length of

whose height is Δ greater than the design by the amount of transverse deformation. On the H ₁ side, a finished profile will also be obtained in length

with a height exceeding the design by Δ. On the finished profile on the side of H _1, sections of length

and a height of H ₁ + 2Δ, and on the finished profile on the side B ₁ will be periodically rolled out sections of length

and a height of B ₁ + 2Δ. This naturally reduces the quality of the finished product.

Для получения качественного проката деформацию калибрующим участком горизонтальной пары валков осуществляют на длине

, а деформацию калибрующим участком вертикальной пары валков осуществляют на длине

.To obtain high-quality rolled products, deformation by a calibrating section of a horizontal pair of rolls is carried out over a length

and the deformation by the calibrating section of the vertical pair of rolls is carried out along the length

.

Описанные выше закономерности экспериментально подтверждены на опытном стане лаборатории ЮУрГУ. С учетом этого изготовлены прокатные валки с рекомендуемыми согласно изобретению длинами калибрующих участков. Прокатка с использованием этих валков подтвердила эффективность предложенного способа шаговой прокатки.The regularities described above were experimentally confirmed at the experimental camp of the laboratory of SUSU. With this in mind, rolling rolls have been manufactured with calibrating lengths recommended according to the invention. Rolling using these rolls confirmed the effectiveness of the proposed method of step rolling.

Предложенный способ шаговой прокатки будет использован при разработке нового поколения технологий и оборудования для малотоннажного производства машиностроительных заготовок.The proposed method of step rolling will be used in the development of a new generation of technologies and equipment for small-tonnage production of engineering blanks.

Claims

Method of step rolling, including successive deformation of the workpiece by two mutually perpendicular pairs of rolls uniformly rotating in the same direction, having crimp and gauge sections, with the opposite direction of the peripheral velocity vectors of each pair from the side of the rolling axis and exceeding the relative movement of the workpiece and roll axes towards the finished profile by the amount

, where m is the feed, λ is the billet hood, characterized in that the rolling by calibrating sections of the rolls, the peripheral velocity vectors of which are directed towards the finished profile and the original billet, is carried out at least

and

respectively.