МНОГОСЛОЙНАЯ ЗАГОТОВКА ДЛЯ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ

Полезная модель относится к производству биметаллических заготовок и многослойных пакетов под горячую прокатку и может быть использована в металлургической промышленности, энергомашиностроении, нефтегазостроении, в производстве атомного и нефтехимического оборудования, и машиностроении при изготовлении металлических листов или заготовок из разнородных материалов, в том числе крупногабаритных.
Биметаллическая заготовка предназначена для изготовления ответственных композиционных деталей из трудносвариваемых материалов, например, для соединения низколегированных сталей со средне - и высоколегированными сталями, а также для получения толстолистового горячекатанного проката из, например, высокопрочных и/или коррозионностойких сплавов и сталей.
3
Из уровня техники известно изобретение «Пакет для изготовления полого многослойного ячеистого изделия способом диффузионной сварки и сверхпластической формовки», RU 2570714, опубл. 10.12.2015, МПК B23K 20/18, B23K 101/02, B21D 26/02, состоящий из трех заготовок, совмещенных друг с другом с образованием между ними рабочей полости и содержит соединительный элемент для сообщения рабочей полости с системой подачи газа под давлением. Изобретение позволяет создание пакета, который обеспечивает высокое качество изготавливаемого из него полого многослойного ячеистого изделия. Однако он предназначен для изготовлении полых многослойных ячеистых изделий путем диффузионной сварки и сверхпластической формовки и не решает задачи надежного сцепления слоев, один из которых плакирующий для последующей прокатки заготовки. Кроме того, используют диффузионную сварку, а не сварку при взрыве, что требует добиваться вакуума между слоями глубиной примерно ~10 Па. Это, в свою очередь существенно усложняет изготовление заготовки, требуя сложной системы подачи газа при формовке.
Известно изобретение «Способ изготовления многослойных панелей», патент RU 2024376, опубл. 15.12.1994, МПК B23K 20/14, заготовку собирают вместе с обшивками в пакет с установкой в технологической зоне газоподводящих трубок, после чего формуют с подачей рабочей среды между листами обшивок и наполнителем. Позволяет повысить качество диффузионного соединения из-за гарантированного отвода рабочей среды. Однако не предназначена для прокатки листов. Предназначена для изготовления методом совмещенного процесса сверхпластической формовки и диффузионной сварки сложнопрофильных изделий. Не может обеспечить вытеснения газа при изменении объема без дополнительных средств откачки, что не может гарантировать полный вывод газа из-за возможного перекрытия путей отвода. При прокатке это приведет к появлению пузырей из-за отсутствия прочного сцепления слоев.
Известно изобретение «Биметалл повышенной прочности и способ его изготовления», патент RU 2315697, опубл. 27.01.2008, МПК B32B 15/01, B23K 20/08, в котором два различающихся по твердости металла соединены сваркой взрывом, по боковой поверхности выступов металлы соединены сваркой плавлением через металлическую прослойку, воздействуют давлением, которое создают в результате подрыва, а до подрыва заряда между соединяемыми металлами помещают тонкую металлическую прослойку и сваркой взрывом мягкий металл соединяют с прослойкой, а затем осуществляют соединение прослойки с поверхностью твердого металла. Позволяет использовать для изготовления ответственных композиционных деталей из трудносвариваемых материалов, например, для соединения твердых сталей с низкоуглеродистыми, а также толстолистовых и высокопрочных алюминиевых сплавов со сталью, легкоплавких металлов с тугоплавкими. Однако, данная технология не предназначена для прокатки, что приводит, особенно при первом усилии, происходящем в первый момент захвата прокатными валками, поэтому для технологии прокатки толстолистовых сталей не годится, т.к. не получают неразъемное соединение, вдоль сварной поверхности могут развиваться трещины, что вызовет расслоение биметалла, прочная связь металлов по контактным поверхностям отсутствует.
Известно изобретение «Биметаллический стальной пакет и способ его изготовления», патент RU 2234400, опубл. 20.08.2004, МПК B23K 20/04, в котором заготовка основного слоя состоит из плакирующих слоев, собранных с образованием полок под сварку, соединенных по периметру сварными швами с основным слоем. Предназначена для изготовления биметаллических листов в виде стальных пакетов под горячую прокатку и относится к области металлургии. Позволяет повысить производительность сборки и последующей прокатки на биметаллический лист, а также прочность биметаллического стального листа. Способ позволяет учесть температурные коэффициенты линейного расширения, который может достигать 70%, и их градиенты, характеризующие интенсивность изменения коэффициентов при изменении температуры в процессе нагрева пакета от 373 до 1173 К для некоторых конструкционных и коррозионностойких сталей, содержащих хром, кремний, никель и другие легирующие элементы. Однако существенно снижает возможность сочетания в пакете разнородных металлов, в том числе плохосвариваемых, толстолистовых заготовок, поскольку не решает задачи повышения прочности сцепления слоев и уменьшения охрупчивания основного металла при прокатке.
Известно изобретение «Способ получения крупногабаритных плакированных листов», патент RU 2225781, опубл. 20.03.2004, МПК B23K 20/04, в котором перед сваркой пакета по периметру выполняют подслой ручной дуговой сваркой с последующей продувкой пакета инертным газом, заневоливание плакирующего слоя и нагрев под прокатку совмещают с отпуском сварного шва пакета. Способ используют при получении крупногабаритных плакированных металлических листов из герметичных сварных несимметричных пакетов. Позволяет достичь повышения однородности и прочности сцепления основного и плакирующих слоев и уменьшения отходов биметалла, связанных с локальными отслоениями плакировки, в том числе по кромкам готового проката. Однако не решает задачу отсутствия или использования сварочных зазоров между слоями, что приводит к неравномерности сцепления, появлению отдельных несплавлений по площади и по кромкам, образованию локальных отслоений плакировки вследствие разрушения технологического сварного соединения пакета.
Известно изобретение «Способ изготовления плакированного металлического листа », патент RU 2421312, опубл. 20.06.2011, МПК B23K 20/08, B23K 20/04, B32B 7/04, в котором пакет составлен из, по меньшей мере, одного слоя основного и, по меньшей мере, одного слоя плакирующего металла, слои металла сварены взрывом с относительной деформацией пакета 1,3-12%, равной отношению величины сжатия пакета до и после взрыва, контактные поверхности зачищены, по всему контуру сопряжения основного и плакирующего слоев выполнено усиление линии сцепления сваркой. Изобретение позволяет снизить влияние усилия сдвига в первый момент захвата прокатными валками на плакированный слой, удалить и/или блокировать концентраторы напряжений, сформированные непроварами по околокромочной линии сопряжения. Однако, не позволяет получить качественный толстолистовой прокат из многослойных заготовок, представляющих собой пакет из «трудносвариваемых» металлов, а также снизить критичность к режиму нагрева перед прокаткой с обеспечением надлежащего качества сцепления слоев. Кроме того, при больших толщинах биметалла в заготовке с применением крупногабаритных подпродуктов основного металла, вокруг диффузионного слоя возникает зона охрупчивания основного металла, что также не решено.
Известно изобретение «Способ вакуумирования многослойных пакетов под прокатку и устройство для его осуществления», патент RU 2277464, опубл. 10.06.2006, МПК B23K 20/04, в котором многослойный пакет под прокатку, имеет межконтактный зазор основного металла и плакирующего слоя, осуществлена герметизация зазора по периферии плакируемого слоя и имеется стальная трубка, приваренная к пакету вакуумно-плотным швому и становленная в горизонтальном отверстии, просверленном в основной заготовке, находящейся в контакте с плакирующим слоем, а в основной заготовке выполнено встречное вертикальное отверстие.
Позволяет повысить надежность сцепления металлов при производстве плакированных листов методом пакетной прокатки за счет подачи нейтрального газа в пакет. Однако существенно усложняет процесс изготовления заготовки, т.к. требует создания вакуума и сохранения вакуума в пакете, т.к. в сварочном зазоре разницы давлений недостаточно для прижатия плакирующего листа. Кроме того, при установленной стальной трубке для отсоса воздуха, установленной в отверстии основной заготовки, находящейся в контакте с плакирующим слоем, не обеспечивается сохранение инертного газа в процессе нагрева под прокатку. В связи с этим не достигается упрочнения сплавленных слоев или слоев, соединенных в результате прокатки многослойной заготовки при прокатке.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является полезная модель «Биметаллическая заготовка», патент RU 84763, опубл. 20.07.2009, МПК B23K 20/04, B23K 20/08, в которой содержится по меньшей мере, один слой основного металла, по меньшей мере, один слой плакирующего металла и промежуточный диффузионный слой между ними, образованный путем горячей прокатки заготовки за счет сварки слоев основного и плакирующего металлов взрывом, предшествующей горячей прокатке заготовки, и содержит сварочный шов, выполненный по всему контуру сопряжения слоев. Относится к производству биметаллических заготовок и многослойных пакетов под горячую прокатку. Позволяет повысить прочность сцепления слоев, снижение влияния кратности и режимов деформации заготовки к конечному листу на качество сцепления слоев, а также снижение влияния усилия сдвига на плакированный слой в первый момент захвата прокатными валками. Однако имеет ограниченные возможности, поскольку позволяет использовать плакирующий слой только при изготовлении многослойных заготовок, состоящих из сопоставимых по твердости и химическому составу материалов. Одновременно не позволяет получить качественный толстолистовой прокат из многослойных заготовок, представляющих собой пакет из «трудносвариваемых» металлов, а также снизить критичность к режиму нагрева перед прокаткой с обеспечением надлежащего качества сцепления слоев. Так при воздействии взрывом на плакирующий и основной слои металла, температурное воздействие и повышенное давление, приводят к образованию в основном металле зон охрупчивания в результате в стали повышенного процента углерода, что приводит к росту мартенситного зерна. Кроме того, при больших толщинах плакирующего металла и основного металла существенно возрастает вероятность возникновения зон непровара, как при изготовлении заготовки, так и в процессе прокатки, это негативно сказывается на прочности сцепления слоев.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является повышение качества горячего проката за счет использования биметаллических заготовок, расширение сортамента получаемой продукции, уменьшения отходов после проката, а так же возможность получения более технологичной заготовки.
В настоящее время требуется получить такие биметаллические заготовки, которые бы позволили снизить влияние усилия сдвига на плакированный слой в первый момент захвата прокатными валками. В судостроении и нефтегазостроении возникает необходимость получить качественный толстолистовой прокат из многослойных заготовок, представляющих собой пакет из «трудносвариваемых» металлов.
При осуществлением горячекатаных листов необходимо добиться ослабления влияния кратности и режимов деформации заготовки при прокатке для получения конечного листа, а также критичности к режиму нагрева перед прокаткой с обеспечением надлежащего качества сцепления слоев. При этом необходимо снизить влияние усилия произошедшего в первый момент захвата прокатными валками, и, тем самым, предотвратить срыв плакирующего слоя при прокатке в первых проходах обжатий. Это, в конечном итоге, увеличит выход готовой продукции.
Заготовка должна обеспечивать возможность производства горячекатанных листов с толщинами, большим, чем 4 мм. Кроме того, необходимо добиться получение больших толщин биметалла в заготовке с применением крупногабаритных подпродуктов основного металла, например, из слябов и брамов.
Желательно получить расходный коэффициент изготовления заготовки примерно 1,2-1,3, который не будет превышать расходного коэффициента обычной литой слябной или брамной заготовки, в результате отсутствия или значительного снижения дополнительных технологических припусков на боковую кромку и на длину заготовки. При этом, при производстве заготовки требуется минимизировать охрупчивание основного металла. Также необходимо обеспечить возможность инструментального контроля показателей качества сваренного взрывом биметаллического пакета в заготовке перед прокаткой. При этом требуется уменьшить количество концентраторов напряжения, сформированных по околокромочной линии сопряжения плакирующего слоя и основного металла, что особенно актуально при получении из таких заготовок проката для ответственных композиционных деталей из трудносвариваемых материалов.
Технический результат, достигаемый во всех случаях выполнения заявленного решения, заключается в:
- повышение прочности сцепления слоев
- уменьшение охрупчивания основного металла.
Заявленный технический результат достигается за счет того, что заготовка в виде биметаллического или биметаллического многослойного пакета, из, по меньшей мере, одного слоя основного металла, и по меньшей мере, одного слоя плакирующего металла. Новизна полезной модели состоит в том, что биметаллический пакет для последующей горячей прокатки содержит слой плакирующего метала, заневоленный со слоем основного металла с герметизацией посредством сварного шва по периметру слоев плакирующего и основного металлов. Заневоливание и герметизацию осуществляют или через промежуточный диффузионный слой, образованный при сварке взрывом, и/или через, по меньшей мере, один дополнительный слой, для соединения разнородных металлов, между которыми имеется зазор, заполненный средой из инертных газов посредством, по меньшей мере, одного технологического отверстия в основном металле и, по меньшей мере, одного клапана. В частных случаях биметаллическая заготовка в виде биметаллического пакета для последующей горячей прокатки содержит только слой плакирующего метала, заневоленный со слоем основного металла с герметизацией посредством сварного шва по периметру слоев через промежуточный диффузионный слой, образованный при сварке взрывом. Другое исполнение пакета состоит в том, что биметаллическая заготовка в виде биметаллического пакета для последующей горячей прокатки содержит слой плакирующего метала, заневоленный со слоем основного металла с герметизацией посредством сварного шва по периметру слоев через, по меньшей мере, один дополнительный слой, для соединения разнородных металлов, между которыми имеется зазор, заполненный средой из инертных газов посредством, по меньшей мере, одного технологического отверстия в основном металле и, по меньшей мере, одного клапана. Возможно совместно в биметаллическом пакете для последующей горячей прокатки использовать слой плакирующего метала, заневоленный со слоем основного металла с герметизацией посредством сварного шва по периметру слоев, как через промежуточный диффузионный слой, образованный при сварке взрывом, так и через, по меньшей мере, один дополнительный слой, между которыми имеется зазор, заполненный средой из инертных газов посредством, по меньшей мере, одного технологического отверстия в основном металле и, по меньшей мере, одного клапана. При этом дополнительный слой металла может быть выбран идентичным основному металлу по химическому составу, обеспечивающему отсутствие хрупкой прослойки при нагревании и прокатке. Кроме того, слой основного металла и дополнительный слой могут быть выбраны из группы легированных сталей. Заготовка может быть выполнена как несимметричной, так и симметричной по отношению к слоям основного металла. Так слой плакирующего метала, заневоленный и герметизированный со слоем основного металла посредством сварного шва по периметру, соединяют или через промежуточный диффузионный слой, образованный при сварке взрывом, и/или через, по меньшей мере, один дополнительный слой, при этом пакет выполнен симметричным из тех же слоев соответственно, а слои основного металла разделены по оси симметрии смесью на основе жидкого стекла, препятствующему приварке слоев основного металла при прокатке. Например, заполнение средой из инертных газов, может быть осуществлено посредством, по меньшей мере, одного технологического отверстия в основном металле и, при необходимости, дополнительных слоях идентичного основному металла и, по меньшей мере, одного неизвлекаемого и само срабатывающего клапана. При этом слои дополнительного и основного металла совместно со слоями плакирующего метала и диффузионного слоя предварительно могут быть заневолены с продувкой инертным газом и герметизированы посредством многослойного шва с катетом - не более толщины плакирующего слоя. Кроме того, слои заневолены, например, прихватками с продувкой зазоров инертным газом. Первый слой многослойного шва может быть выполнен наплавкой переходного слоя в сталях аустенитно-ферритного класса и, например, герметичный шов выполнен полуавтоматической сваркой. В частном случае зазор между контактирующими поверхностями слоя основного металла и дополнительного слоя металла обеспечен шероховатостью поверхностей не ниже V 12,5 класса., а зазор между контактирующими поверхностями слоя плакирующего металла и слоя дополнительного металла обеспечен шероховатостью поверхностей не ниже V 12,5 класса. При этом, преимущественно, шероховатость поверхностей обеспечена механической обработкой. Клапан, например, выполнен неизвлекаемым и само срабатывающим при температуре нагрева заготовки перед прокаткой. В частном случае совокупная толщина дополнительных слоев металла не менее 2 мм и соотношение их толщин к слою основного металла составляет не более 1.
На чертеже проиллюстрировано техническое решение, которое не охватывает всех вариантов исполнения заготовки.
На Фиг. 1 - показана заготовка из слоев основного металла (1), плакирующего металла (2), диффузионного слоя (3) и дополнительного слоя (4), между дополнительным слоем (4) и основным слоем (1) имеется зазор (5), заполненный инертным газом. Инертный газ подают через проточки (6) в основном металле. Плакирующий и основной металлы заневолены и герметизированы сварным швом (7). Горизонтальная проточка в основном металле заглушена клапаном (8).
Возможны варианты заневоливания плакирующего металла только через дополнительный слой, без диффузионного или без дополнительного слоя. Но в обоих случаях зазор заполнен инертным газом и герметизирован.
В контексте данной заявки под термином «сварка взрывом» понимается соединение металлических пластин, произошедшее при их соударении вследствие воздействия продуктами детонации взрывчатого вещества. Однако этот способ образования диффузионного слоя имеет ограниченные возможности, поскольку его трудно применять в отношении разнородных металлов, и, особенно при больших толщинах плакирующего слоя и основного слоя металлов. Наличие тонкого дополнительного слоя металла (4) приводит к получению более качественного диффузионного слоя, поскольку отсутствуют непровары и пузыри.
Кроме того, в результате охрупчивания основного металла из-за воздействия высоких температур, существенно понижается прочность соединения слоев. Недостаточно высокие точность и плоскостность биметалла, получившиеся в результате сварки взрывом, полностью не устраняются при последующей прокатке, поэтому трудно достичь хорошего качества при изготовлении многослойных заготовок из «трудносвариваемых» металлов.
Дополнительный слой обеспечивает более низкие температуры и ударные нагрузки при сварке взрывом и последующее более надежное сплавление его с основным металлом при прокатке. В качестве сплавленного слоя в контексте данной заявки понимают слой металла, который получают при соединении листов за счет воздействия температур и давления валков, и который образуется между листами основного слоя и дополнительного или между листами основного слоя и плакирующего в результате прокатки.
Для того, чтобы была возможность повысить прочность сцепления слоев, в зазор между основным металлом и дополнительным слоем из аналогичного по химическому составу металла, закачивается инертный газ. В этом случае можно получить биметалл из разнородных металлов, в котором повышение прочности соединения сочетается с гарантией механической целостности соединения.
Однако, при воздействии усилия в первый момент захвата прокатными валками, наличие герметичного шва по контуру предотвращает срыв плакирующего слоя при прокатке в первых проходах обжатий.
Однако требуется в процессе обжатия и прокатки оперативно удалить инертный газ из зазора., поскольку наличие между свариваемыми поверхностями остаточного газа затрудняет развитие физического контакта и препятствует получению качественного сплавленного (сварного) соединения, которые получают уже в процессе прокатки.
Наличие проточек в пакете позволяет удалять газообразный продукт, который получают во-первых в результате термического разложения при процессе прокатки, а, во-вторых заполненного инертного газа. Простым разрушением сварного шва в процессе прокатки этого не достичь. Поэтому требуется наличие само срабатывающего клапана, который выпускает газообразный продукт при обжатии и прокатке. Для того, чтобы некоторая часть газообразного продукта в виде пузырьков не оставалась в «затененных» областях зазора, вблизи соединения заготовок по контуру, целесообразно клапан или клапаны разместить на том торце заготовки, который движется по прокатному стану в противоположную сторону от стороны начала прокатки. Тогда в этом случае клапан выпускает газообразный продукт по мере спаивания листов пакета в той части, которая подверглась воздействию валков, по мере их продвижения относительно заготовки.
При использовании предложенной заготовки прочность сплавленного (сварного) соединения при сплавлении дополнительного слоя или плакирующего слоя с основным слоем металла намного больше, поскольку при обжатии газообразный продукт равномерно выходит. Кроме того, в процессе прокатки, особенно при первом захвате заготовке валками, газообразные продукты удаляются с помощью само срабатывающего не извлекаемого клапана из межлистового зазора, который также обеспечивает отсутствие турбулентности потока при истекании газа во время первой прокатки.
Для циркуляции инертного газа в межлистовых зазорах пакета, а также отвода инертного газа при прокатке заготовки, без самосрабатываемых неизвлекаемых клапанов технологические возможности такого пакета будут ограничены.
Полученное неразъемное соединение путем совмещения свариваемых поверхностей, нагрева их до высокой температуры перед прокаткой (порядка 1250 градусов C) и в процессе прокатки (конечная температура порядка 750 градусов C), качество конечной продукции в виде толстолистового плакированного соединения зависит также от параметров исходной микроструктуры свариваемых слоев металла, от состояния поверхностей соединяемых между собой слоев, например, степени ее загрязнения, наличия окисных пленок, микрогеометрии рельефа, а также структуры зерна соединяемых сталей.
Продувка зазора (5) и последующая герметизация сварным швом (7) обеспечивает требуемое состояние поверхностей листов, а также уменьшение возникновения газообразных продуктов за счет термического воздействия. Поэтому при сварке слоев во время проката важен состав газа между этими слоями в межлистовом зазоре. Требуется восстановительная среда, которая способствует дополнительной очистке соединяемых поверхностей от продуктов разложения загрязнителей, поэтому целесообразно применять инертный газ.
Разнотолщинность слоев также влияет на качество проката, поэтому она устраняется за счет создания благоприятных условий для развития равномерного пластического течения материала слоев заготовки, формирующей внутреннюю структуру металла в процессе сверхпластической прокатки биметаллического пакета. Наиболее целесообразно применять предварительную механическую обработку листов, предпочтительно до шероховатости поверхности V 12,5 класса.
Важно также после заневоливания слоев накладывать сварной шов слоями для того, чтобы не происходило коробление листов, а также чтобы уменьшить эффект охрупчивания зоны основного металла при накладывании первого слоя шва. Шов предпочтительно осуществлять послойно, катет не должен быть больше толщины плакирующего слоя. Поскольку дополнительный лист выполнен из аналогичного по химическому составу с основным металла, то он при заварке также выполняет роль присадочного материала. Это уменьшает охрупчивание основного металла в зонах нагрева. Аналогичный по химическому составу металл в дополнительном слое особенно важен при сварке ферритного основного металла с использованием аустенитных (или содержащих феррит) материалов. Это влияние может быть существенным из-за того, что слой или зона разбавленного металла будет иметь понижение процентного содержания Cr, Ni, повышенное содержание C (углеровда), а также структурные изменения, что приведет к снижению коррозионной стойкости, охрупчиванию, риску растрескивания вследствие формирования мартенсита в этих зонах. Влияние структуры основного металла с учетом Cr, Ni эквивалентов, а также аустенизирующего действия азота, определяют из диарамм Шеффнера и Де-Лонга. Поэтому близкий по химическому составу материал дополнительного слоя следует определять с учетом этих диаграмм. Такое же негативное воздействие исключается при предложенном техническом решении и на слой плакирующего материала, особенно, если применяют трудносвариваимые металлы. Поскольку плакирующий материал должен обладать пластичностью, то в нем также не должно возникать твердых мартенситных включений или включений карбида хрома в переходной зоне. Склонность к охрупчиванию аустенитного плакирующего слоя преодолевают также с помощью конструкции предложенной заготовки.
При этом варианты исполнения заготовки могут быть: плакирующий слой, заневоленный через зазор с инертным газом с основным металлом; плакирующий слой, заневоленный с основным металлом через дополнительный слой с зазорами, заполненными инертным газом; плакирующий слой, заневоленный с основным металлом через диффузионный слой и дополнительный слой с зазором с инертным газом. Во всех случаях только использование само срабатывающего клапана позволит равномерно в процессе прокатки вывести газообразные продукты наружу. Дополнительный слой к плакирующему либо основному металлу может быть нанесен, например, напылением. В контексте данной заявки биметаллическая относится также и к многослойному пакету из разных металлов.
Последовательность сборки заготовки осуществляется следующим образом. Перед сборкой пакета происходит шлифовка и обезжиривание контактируемых поверхностей металла основного (1) и плакирующего слоя (2), сборку пакета осуществляют с проведением мероприятий по уменьшению зазора между контактирующими поверхностями. Собранный пакет фиксируют ручной дуговой сваркой по торцу плакирующего слоя. Полуавтоматической сваркой наплавляют подслой аустенитно-ферритного класса. Выполняют автоматическую дуговую сварку пакета проволокой с последующей продувкой межлистового пространства инертным газом, с последующим монтажом, как минимум одного клапана, необходимого для уменьшения давления, образовавшегося при нагреве оставшегося инертного газа и начала прокатки.
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 или ручной машинной зачистки. После чего осуществляют сборку пакета, обварку продувку инертным газом и монтаж клапана, для предотвращения срыва плакирующего слоя и снижения влияния усилия сдвига в первый момент захвата прокатными валками. Собранный пакет нагревают до температуры начала прокатки 1150-1300°C и прокатывают. Прокатку заканчивают при получении заданных габаритов конечной заготовки или листа.
Пакет может быть выполнен симметричным для увеличения производительности проката. Например, симметричные слои относительно плоскости соединения двух слоев основного металла выполнены в соответствии с представленными исполнениями заготовки, а между двумя поверхностями основного металла имеется прокладка из смеси на основе жидкого стекла, препятствующей приварке слоев основного металла при прокатке. Тогда при одной операции прокатки будет получено сразу два биметаллических пакет после их разделения после прокатки. В этом случае достигается расширение сортамента получаемой продукции, удешевление, а так же возможность получения более технологичной заготовки.
Кроме того, во всех случаях выполнения заявленного решения, достигается повышение прочности сцепления слоев, а также снижение влияния кратности и режимов деформации заготовки к конечному листу на качество сцепления слоев.
Предложенное техническое решение позволяет выполнить изготовление 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.
Наиболее монолитную биметаллическую плиту получают при получении плакирующего и диффузионного слоев, поскольку их материала монолитны благодаря предварительной сварке взрывом.
Во всех вариантах исполнения заготовка характеризуется слабым влиянием кратности и режимов деформации заготовки к конечному листу, а также критичности к режиму нагрева для проката на качество сцепления слоев т.к. идентичные металлы диффузионного слоя и/или дополнительного и основного слоев при горячей прокатке сплавляются (свариваются) идеально. Это позволяет расширить сортамент получаемой продукции за счет производства больших толщин биметалла из крупногабаритных заготовок, в том числе, слябных и брамных. Расходный коэффициент изготовления заготовки составляет 1,2; 1,3 и не превышает расходного коэффициента обычной литой слябной или брамной заготовки, так как отсутствуют дополнительные технологические припуска на боковую кромку и на длину.
Возможность инструментального контроля необходимых показателей качества пакета до дорогостоящих операций нагрева и проката с исправлением дефектов сплошности позволяет оптимизировать процесс изготовления заготовок и снизить их себестоимость. Наличие сварного катета по всему контуру сопряжения слоев основного и плакирующего металлов, обеспечивает блокирование концентраторов напряжения, сформированных по околокромочной линии сопряжения, которые возникают при нагреве заготовки из-за различных коэффициентов теплового расширения металлов основного и плакирующего слоев. Наличие сварного катета и, как минимум, одного клапана, позволяет снизить влияние усилия произошедшего 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.