СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПРОКАТА ПРЯМОУГОЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ ИЗ НЕКОНДИЦИОННОГО ПРОКАТА КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ
METHOD FOR PRODUCING ROLLED RECTANGULAR SECTION FROM SUBSTANDARD ROLLED ROUND SECTION

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к производству сортовых профилей.
Известна система калибров для прокатки круглых профилей [1] (авторское свидетельство SU № 1475742, МПК B21B 1/16, опубликованного 30.04.1989, бюл. №16), где способ прокатки круглых профилей, состоящий из системы калибров "прямоугольник - круг" из круглой заготовки, при этом прокатка производится в четырехвалковом ребровом калибре прямоугольного профиля с выпуклыми рабочими поверхностями горизонтальных валков, а затем в двухвалковом круглом калибре. Проволока или пруток задается в калибр, образованный валками, имеющими выпуклые рабочие поверхности, при отношении высоты калибра к его ширине в пределах 1,1-1,8. Затем полоса в форме невыполненного четырехгранника прокатывается в круглом 2-валковом калибре.
При прокатке круглой заготовки в прямоугольном четырехвалковом калибре очаг деформации за счет неравенства высоты и ширины калибра делится на двухвалковую и четырехвалковую зоны. Для уменьшения длины очага деформации двухвалковой зоны и увеличения четырехвалковой, в предложенной системе валки с меньшим диаметром выполнены с выпуклой поверхностью.
Такая геометрия валков необходима еще с точки зрения повышения устойчивости при прокатке прямоугольной полосы в круглом двухвалковом калибре. Кроме того, обязательным условием прокатки является взаимное расположение четырехвалкового и двухвалкового калибров, а именно калибры должны располагаться так, что оси валков четырехвалкового калибра, имеющие выпуклую поверхность, параллельны осям валков круглого калибра.
Недостатком этой системы является то, что полученный профиль может быть только круглым.
Известен способ прокатки профилей круглого сечения [2] (патент RU № 2170150 МПК B21B 1/00, опубликованного 10.07.2001, бюл. №19), включающий последовательное деформирование раската в черновых, предчистовом и чистовом круглом калибрах, для обеспечения точности формы готового круглого профиля по всему сечению и качественной проработки структуры металла прокатку ведут в системе калибров "прямоугольник - квадрат - круг", при этом на начальном этапе прямоугольную заготовку прокатывают в открытых ящичных и универсальных квадратных 4-х-валковых калибрах до получения квадратного раската, а заключительный проход осуществляют в круглом универсальном 4-х-валковом калибре, кроме того, соотношение стороны квадратной заготовки к диаметру круглого калибра должно быть как а/Д = 0,90 - 0,92.
Недостатком этого способа является то, что полученный профиль может быть только круглым, полученным из прямоугольной заготовки.
Наиболее близким (прототипом) по технической сущности к заявленному способу, по количеству сходных признаков, является способ производства проката на литейно-прокатном агрегате [3] (патент RU №2143956 МПК B21B1/46, опубликованного 10.01.2000, бюл. №1), включающий разливку металла из разливочных ковшей на машине непрерывного литья заготовок, порезку и нагрев получаемых заготовок и их прокатку в реверсивной клети, при этом разливку металла осуществляют в квадратные или круглые заготовки размерного ряда с отношением максимального и минимального размера сторон и диаметров, равным 1,4, при этом площадь сечения каждой заготовки составляет 1,3…5,6 площади сечения готового проката из нее, а прокатку в реверсивной клети осуществляют в 2…6 проходов с суммарной вытяжкой 1,3…3,6.
Недостатком этого способа является то, что в процессе прокатки круга существует возможность возникновения дефектов, связанных как с отклонением геометрии, химического состава, несоответствием механическим характеристикам, так и по причине перепроизводства, данный прокат отсортировывается, а затем передается в переплавку.
Технический результат, на достижение которого направлено предполагаемое изобретение является: возможность переката некондиционной продукции в виде круглого проката в квадратную заготовку, соответствующих размеров и качества.
Технический результат достигается благодаря тому, что в способе производства проката прямоугольного сечения из некондиционного проката круглого сечения, включающий нагрев круглой заготовки, последовательную деформацию (прокатку) в калибрах станов, предусмотрены следующие отличия:
- прокатку осуществляют в универсальной клети, либо в группе универсальных клетей, до получения профиля прямоугольной формы требуемых размеров;
- при этом отношение площади поперечного сечения круглой заготовки к площади поперечного сечения получаемого прямоугольного профиля должна быть более 1,3.
Кроме этого, последовательную деформацию (прокатку) производят в универсальных калибрах с добавлением калибров двухвалковой системы в качестве вспомогательных.
В заявляемом изобретении предлагается использовать станы, оснащенные группой универсальных клетей, для переката данной продукции в квадратную заготовку или заготовку прямоугольного сечения с требуемой геометрией и механическими характеристиками и дальнейшим ее использованием как в машиностроении, так и в качестве сырья для мелкосортных и среднесортных станов.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
- на ФИГ.1 представлена схема прокатки квадрата 93 из круга диаметром  ∅ 120 мм;
- на ФИГ.2 представлена схема прокатки квадрата 100 из круга диаметром ∅150 мм;
- на ФИГ.3 представлена схема прокатки квадрата 130 из круга диаметром ∅170-180 мм.
Сущность предложенного способа заключается в следующем.
Предлагаемое изобретение представляет собой технологию прокатки круга в стане, оснащенном группой универсальных клетей.
В зависимости от исходного сечения круга, подлежащего перекату и конечного получаемого профиля прямоугольного сечения схема прокатки может включать в себя следующие комбинации:
ГУК
ВК-ГУК
ГУК-ВК-ГУК
ВК-ГУК-ВК-ГУК
ГУК-ВК-ВК-ГУК
ГУК-ГУК-ВК-ГУК
ВК-ГУГ-ГУК-ВК-ГУК,
ВК (Вспомогательная клеть), ГУК (Главная универсальная клеть)
Примеры данных комбинаций изображены на схемах (ФИГ.1, ФИГ.2, ФИГ.3).
В отличии от аналога патент №2143956 в предлагаемом изобретении производство заготовки прямоугольного (квадратного) сечения происходит:
- в группе клетей, включая универсальные калибры из некондиционного проката круглого сечения.
В отличие авторское свидетельство № 1475742 в предлагаемом изобретении:
- прокатку производят из некондиционной заготовки круглого сечения
- сечением готового профиля является не круглое, а квадратное.
- прокатку производят в четырехвалковом калибре прямоугольного профиля не с выпуклыми рабочими поверхностями, а с параллельными
- количество проходов значительно меньше за счет отсутствия промежуточных калибров
В отличие от аналога патент № 2170150, в предлагаемом изобретении:
- прокатку производят из некондиционной заготовки круглого сечения, а не из прямоугольного
- сечением готового профиля является не круглое, а квадратное.
- количество проходов значительно меньше за счет отсутствия промежуточных калибров
- не требуется предварительная прокатка в открытых ящичных калибрах.
Особенность применения данных схем заключается в обязательном наличии универсальных клетей, что обеспечит в процессе прокатки равномерные обжатия как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении, отсутствие скручивания заготовки от возникновения разнополярности усилий, отсутствие необходимости определения расположения «марки» на сформированной круглой заготовке, и устранение ее после переката в универсальной клети.
Получение конечного профиля характеризуется принципиальной схемой прокатки, а также заданными расстояниями между валками и величиной гарантированных зазоров.
Перекат круглой заготовки вышеприведенным методом позволяет получать конечное сечение с отношением площадей круга к площади прямоугольного сечения ΔS=1,3 и выше.
Пример №1:
Производят  квадратный прокат со стороной 93 мм. - из заготовки диаметром 120 мм. Круглую заготовку с площадью сечения равной 11309 мм. прокатывают в универсальном калибре, и получают квадрат с площадью сечения проката 8525 мм. При этом ΔS=1,33. Прокатку осуществляют по схеме - круглая заготовка после нагрева задается в универсальный калибр. Готовый прокат выдают на пилы горячей резки.
Пример № 2:
Производят  квадратный прокат  со стороной 100 мм. - из заготовки диаметром 150 мм. Круглую заготовку с площадью сечения равной 17671 мм. прокатывают в универсальных калибрах с чередованием ящичного, и получают квадрат с площадью сечения проката 9806 мм. При этом ΔS=1,80. Прокатку осуществляют по схеме: круглая заготовка после нагрева задается в универсальный калибр - ящичный - универсальный калибр. Готовый прокат выдают на пилы горячей резки.
Пример № 3:
Производят  квадратный прокат  со стороной 130 мм. - из заготовки диаметром 170-180 мм. Круглую заготовку с площадью сечения равной 22698-25447 мм. прокатывают в универсальных калибрах с чередованием ящичного, и получают квадрат с площадью сечения проката 16622 мм. При этом ΔS=1,37-1,53. Прокатку осуществляют по схеме: круглая заготовка после нагрева задается в универсальный калибр - ящичный - универсальный калибр. Готовый прокат выдают на пилы горячей резки.
При уменьшении сечения одной из сторон прямоугольника к другой сечения на получаемом профиле, данное отношение будет возрастать.
Лимитирующим фактором в производимом сечении также будет являться величина дефекта круглой заготовки, который не должен выходить за рамки данного отношения.
Подтверждено, что использование способа производства проката прямоугольного сечения из некондиционного проката круглого сечения позволяет:
- производить перекат некондиционной отсортированной круглой заготовки с отклонениями в годную продукцию в форме прямоугольного сечения и дальнейшее ее использованием как в машиностроении, так и в качестве сырья для мелкосортных и среднесортных станов, с отсутствием возврата в переплавку и связанных с этим затрат.
- исключить необходимости определения расположения «марки» на сформированной круглой заготовке, и устранение ее после переката в универсальной клети что не требует проведения промежуточных операций по осадке заготовки и затрат на данные операции.
- Широкий диапазон производимого сортамента прямоугольного сечения: квадратов для машиностроения, подкатов, прямоугольной заготовки различных назначений, и наличие массового рынка для возможности ее дальнейшей реализации.
Источники информации
[1] Авторское свидетельство SU №1475742, МПК B21B 1/16, опубликованного 30.04.1989, бюл. N 16);
[2] Патент RU № 2170150, МПК B21B 1/00, опубликованного 10.07.2001, бюл.№19;
[3] Патент RU №2143956, МПК B21B 1/46, опубликованного 10.01.2000, бюл. №1.