БИМЕТАЛЛИЧЕСКАЯ ЗАГОТОВКА

Полезная модель относится к производству биметаллических заготовок и многослойных пакетов под горячую прокатку и может быть использована в металлургической промышленности и машиностроении при изготовлении металлических листов или заготовок из разнородных материалов, в том числе крупно габаритных.
Известен биметаллический стальной пакет, состоящий из заготовки основного слоя и листов верхнего и нижнего плакирующих слоев, собранных с образованием полок под сварку за счет разности длины и ширины заготовки и листов. Листы соединены по периметру сварными швами (патент РФ №2234400 на изобретение «БИМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ СТАЛЬНОЙ ПАКЕТ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ», опубл. 20.08.2004 г., МПК В23К 20/04). Известный биметаллический стальной пакет характеризуется повышенным расходным коэффициентом металла из-за обрезки кромок горячекатанного биметаллического листа, а также недостаточной прочностью соединения слоев.
Известна заготовка для биметаллических лент, состоящая из двух лент разнородных металлов, контактная поверхность одной из которых выполнена с продольными рифлениями (патент РФ №1252 на полезную модель «Заготовка для биметаллических лент», опубл. 16.12.1995 г., МПК В23К 20/04). Недостатком заготовки является недостаточно прочное соединение слоев.
Известен биметалл, состоящий из двух различающихся по твердости металлов, механически контактирующих через поверхность, состоящую из чередующихся со стороны мягкого и твердого металлов выступов, в сечении имеющих форму «ласточкин хвост». По вершинам выступов металлы соединены сваркой (патент РФ №2315697 на изобретение «БИМЕТАЛЛ ПОВЫШЕННОЙ ПРОЧНОСТИ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ», опубл. 27.01.2008 г., МПК В32В 15/01, В23К 20/08). Недостатками биметалла являются трудоемкость изготовления и ограниченные возможности при изготовлении многослойных заготовок, состоящих из сопоставимых по твердости материалов.
Известен наиболее близкий по совокупности существенных признаков и выбранный в качестве прототипа биметаллический материал, содержащий слой основного металла, слой плакирующего металла и промежуточный диффузионный слой между ними, образованный путем горячей прокатки заготовки с последующей термообработкой. В качестве основного металла используют сталь, содержащую группу легирующих элементов, включающую кремний и алюминий, а в качестве плакирующего металла - нержавеющую сталь, содержащую группу легирующих элементов (патент РФ №2206631 на изобретение «ПЛАКИРОВАННЫЙ СТАЛЬНОЙ СОРТОВОЙ ПРОКАТ ДЛЯ АРМИРОВАНИЯ БЕТОНА И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ» опубл. 20.06.2003 г., МПК С22С 38/00, В32В 15/18, В23К 20/04). Недостатками известного биметаллического материала являются недостаточная прочность сцепления слоев, приводящая к локальным отслоениям плакировки при прокате и изгибу крупногабаритных плакированных заготовок при их транспортировке, а также невозможность изготовления многослойных заготовок из «трудносвариваемых» металлов.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является повышение качества биметаллических заготовок, расширение сортамента получаемой продукции.
Технические результаты, достигаемые во всех случаях выполнения заявленного решения, заключаются в повышении прочности сцепления слоев, а также снижении влияния кратности и режимов деформации заготовки к конечному листу на качество сцепления слоев.
Технический результат, достигаемый в результате решения поставленной задачи в отдельных случаях выполнения заявленного решения заключаются в снижении влияния усилия сдвига на плакированный слой в первый момент захвата прокатными валками.
Указанный технический результат достигается тем, что биметаллическая заготовка, содержит, по меньшей мере, один слой основного металла, по меньшей мере, один слой плакирующего металла и промежуточный диффузионный слой между ними. Диффузионный слой образован путем сварки взрывом слоев основного и плакирующего металлов с последующей горячей прокаткой заготовки.
Предпочтительно, чтобы одна из граней плакирующего слоя содержала фаску, выполненную с возможным заходом в слой основного металла.
Предпочтительно также, чтобы фаска на одной из граней слоя плакирующего металла имела угол α≤60°.
В отдельных случаях выполнения биметаллическая заготовка может содержать сварочный шов, выполненный по всему контуру сопряжения слоев основного и плакирующего металла или выборочно.
Сопоставительный анализ заявляемой полезной модели с прототипом показал, что во всех случаях выполнения она отличается от известного, наиболее близкого технического решения тем, что промежуточный диффузионный слой образован сваркой взрывом слоев основного и плакирующего слоев, предшествующей горячей прокатке заготовки.
В отдельных случаях выполнения заявляемая полезная модель отличается от известного, наиболее близкого технического решения:
- наличием на одной из граней слоя плакирующего металла фаски, выполненной с возможным заходом в основной слой;
- выполнением фаски на одной из граней слоя плакирующего металла с углом α≤60°.
- наличием сварочного шва, выполненного по всему или контуру сопряжения слоев основного и плакирующего металлов, или выборочно;
Наличие между слоями основного и плакирующего металлов промежуточного диффузионного слоя, образованного путем сварки слоев взрывом с последующей горячей прокаткой заготовки, позволяет придать получаемой биметаллической заготовке новые свойства, обеспечивающие высокую прочность сцепления слоев, в том числе и трудно «свариваемых». Заявляемая биметаллическая заготовка «монолитна» по всем сечениям и обладает свойствами обычной литой заготовки, предназначенной для проката, например, сляба. Заготовка характеризуется слабым влиянием кратности и режимов деформации заготовки к конечному листу, а также критичности к режиму нагрева для проката на качество сцепления слоев. Это позволяет расширить сортамент получаемой продукции за счет производства больших толщин биметалла из крупногабаритных заготовок, в том числе, слябных. Расходный коэффициент изготовления заготовки составляет 1,2-1,3 и не превышает расходного коэффициента обычной литой слябной заготовки, так как отсутствуют дополнительные технологические припуска на боковую кромку и на длину. Возможность инструментального контроля необходимых показателей качества сваренного взрывом пакета до дорогостоящих операций нагрева и проката с исправлением дефектов сплошности позволяет оптимизировать процесс изготовления заготовок и снизить их себестоимость. Наличие сварного шва по всему контуру сопряжения слоев основного и плакирующего металлов, или выборочно, обеспечивает блокирование концентраторов напряжения, сформированных непроварами по околокромочной линии сопряжения, которые возникают при нагреве заготовки из-за различных коэффициентов теплового расширения металлов основного и плакирующего слоев. Наличие на одной из граней плакирующего слоя фаски, предпочтительно с углом α≤60°, с возможным заходом в слой основного металла, позволяет снизить влияние усилия сдвига в первый момент захвата прокатными валкам, и, тем самым, предотвратить срыв плакирующего слоя при прокатке в первых проходах обжатий, что, в конечном итоге, увеличивает выход готовой продукции.. Заявленные биметаллические заготовки характеризуются высоким качеством, длительным сроком хранения, не имеют ограничений по условиям транспортировки.
Заявленная полезная модель иллюстрируется схемным чертежом, биметаллической заготовки, поперечный разрез, представленным на фиг.1.
Биметаллическая заготовка содержит, по меньшей мере, один слой основного металла 1 и, по меньшей мере, один слой плакирующего металла 2, между которыми расположен промежуточный диффузионный слой 3. Диффузионный слой 3 образован путем сварки взрывом слоев основного 1 и плакирующего 2 металлов с последующей горячей прокаткой заготовки. Предпочтительно, чтобы одна из граней слоя плакирующего 2 металла содержала фаску 4, выполненную с возможным заходом в слой основного металла 1. Предпочтительно, чтобы фаска 4 имела угол α 60°. В отдельных случаях выполнения слоистая металлическая заготовка может содержать сварочный шов 5, выполненный по всему или контуру сопряжения слоев основного 1 и плакирующего 2 металла, или выборочно.
Заявляемая слоистая биметаллическая заготовка может быть изготовлена следующим образом.
В качестве исходной заготовки слоя основного металла 1 используют литые и кованые слябы, брамы, листовые слитки или подкат углеродистых, и/или низколегированных, и/или легированных сталей. Для заготовки плакирующего слоя 2 используют подкат нержавеющей, жаропрочной, сталей, титановых, медных или иных сплавов. Далее производят подготовку контактных поверхностей основного и плакирующего слоев, путем, например, механической обработки. После чего осуществляют сборку пакета без технологического припуска по ширине и длине основного слоя. Затем осуществляют сварку слоев взрывом, получая биметаллический подкат под следующую прокатку. Полученный подкат может быть подвергнут визуальному или и/ инструментальному контролю на предмет сплошности слоев по площади и по кромке сопряжения. При необходимости производят ремонт выборкой с последующей заваркой дефектных мест. При необходимости по всему по всему контуру сопряжения основного и плакирующего слоев, или выборочно, выполняют усиление линии сцепления сваркой и удаляют часть плакирующего слоя на ширину, имеющую дефекты или сниженное сцепление. Для предотвращения срыва плакирующего слоя и снижения влияния усилия сдвига в первый момент захвата прокатными валками хотя бы на одной из граней плакирующего слоя выполняют фаску. Собранный пакет нагревают до температуры начала прокатки 1150-1300°С и прокатывают. Прокатку заканчивают при получении заданных габаритов конечной заготовки или листа.