Спаренная прокатка сортовых профилей

Следнев В.П.

Металлургия, 1988 г.

ХАРАКТЕРИСТИКА СПОСОБОВ ПРОИЗВОДСТВА ГОРЯЧЕКАТАНЫХ ПРОФИЛЕЙ В  СОВМЕЩЕННОМ ВИДЕ

Прокатка несимметричных профилей в совмещенном виде представляет собой прогрессивное направление в проблеме совершенствования технологии прокатки сортовых профилей и дальнейшего расширения их сортамента. Она позволяет без значительных капитальных затрат существенно повысить производительность прокатного оборудования, уменьшить расход металла, исключить ручной труд, а следовательно, снизить затраты на производство единицы готовой продукции. Следует отметить также, что прокатка несимметричных профилей сложной формы в сдвоенном виде позволяет в ряде случаев получить прокат большей точности, и с улучшенными эксплуатационными характеристиками.

Принцип безотходного продольного разделения проката известен давно. Его применяли в различных вариантах, но наибольший интерес к этому процессу возник в середине 70-х годов, что связано с резким увеличением сортамента и производительности прокатных станов.

Появившийся термин "многоручьевая прокатка" поначалу объединял непрерывную разливку в многоручьевой кристаллизатор и продольную прокатку. Однако до настоящего времени исследования в области сочетания или совмещения непрерывной разливки с многоручьевой прокаткой не завершены [4], но достигнутые успехи позволили поднять на качественно новый уровень технологию сортопрокатного производства. Современные исследования спаренной прокатки возникли на основе не только последних достижений теории пластичности, но и на базе металловедения и механики твердого тела, обогатив теорию прокатки принципиально новыми сведениями.

Вопросам производства профилей в сдвоенном виде и последующего их разделения в холодном или горячем состоянии посвящено большое количество публикаций. Однако до сих пор ни один из известных способов совмещенной прокатки сложных фасонных профилей и их разделения в холодном или горячем состоянии не нашел широкого применения в отечественной металлургии [5]. Этим, очевидно, объясняется тот факт, что в литературе отсутствуют систематизированные данные"-'научных исследований по спаренным методам прокатки сортовых профилей.

Различают следующие способы совмещенной прокатки и разделения профилей: прокатка и разделение в горячем состоянии путем разрыва соединяющей перемычки; прокатка и разделение в горячем состоянии сдвигом в одном направлении одной части сечения относительно другой; прокатка и разделение в горячем состоянии путем сдвига в противоположных направлениях; прокатка в горячем состоянии и разделение путем удаления перемычки в холодном и горячем состояниях; прокатка горячекатаных профилей в сдвоенном виде' с последующим разделением в холодном состоянии.

Разделение проката путем разрыва перемычек растягивающими усилиями, несмотря на ряд недостатков, по-прежнему привлекает внимание. Так, технология прокатки - разделения, основанная на принципе продольной резки раската разрезными валками, разработана фирмой "NipponSteel" (Япония) и внедрена на мелкосортном стане для прокатки профилей диаметром 16 мм.

Раскат прямоугольной формы, прокатанный из квадратной заготовки, обжимают в девятом проходе на овалы с пережимами между ними. После углубления пережимов в десятом проходе раскат в одиннадцатом проходе режут в валках с разрезными калибрами. Разрезные калибры выполнены несимметричными для придания раскату крутящего момента, под действием которого сформированные нитки отделяются одна от другой. Это исключает необходимость установки вводных кантующих проводок при задаче их в следующий калибр. Калибры формирующих и разрезных валков имеют клиновидные гребни с углами при вершинах около 90°. Число ниток, получаемых при разрезе раската, составляет от двух до четырех.

По мнению ряда специалистов, новая технология может быть внедрена на действующих станах [5] после замены калибров, проводок и (при необходимости) части чистовых клетей. Ее освоение позволяет получать профили с меньшим суммарным обжатием и при меньшем числе проходов по сравнению с обычной технологией. Так, при прокатке профилей диаметром 10-25 мм из заготовки со стороны квадрата 100 мм, длиной 2,5 м длина стана сокращается с 84,5 до 66 мм, число клетей — с 18 до 14, мощность привода — на 20 %.

В работе [9] была разработана методика расчета силовых параметров при разделении клиновидными дисками. В ней теоретически показано, что энергоемкость процесса разделения значительно ниже энергоемкости процессов обработки металлов давлением по традиционным схемам.

Проблемы, возникающие при продольном разделении раската разрывом перемычки растягивающими усилиями в процессе прокатки, рассмотрены В.М.Клименко и др. [2]. Авторы на основании обзора ранее выполненных работ и оригинальных исследований показали, что при этой схеме неизбежно образование заусенца в месте разделения. Более перспективной представляется технология спаренной прокатки, обеспечивающая разделение раската путем среза перемычки в прокатных валках [8]. Исследование проводили на станах 300/280. При этом использовали заготовки углеродистых и конструкционных марок стали; температура начала прокатки составляла 1150 - 1220°С, конца прокатки 990 - 1060°С. В первой клети стана 280 формировали раскат, состоящий из двух прямоугольных полос, сочлененных перемычкой по углам. Во второй клети осуществляли разделение раската на две нитки с одновременным формированием из каждой прямоугольной полосы полос овального поперечного сечения (рис. 6, 7). Прокатку разделенных ниток в чистовой клети осуществляли последовательно в одном калибре с получением арматурного профиля W12 или круга диаметром 13 мм. Параллельно была проверена работоспособность специальной выводной кантующей проводки, необходимой для реализации технологии на непрерывном стане. Проводку устанавливали с целью проверки' возможности поштучной кантовки разделенных полос на 90 С путем их скручивания вокруг продольной оси. После прокатки по новой технологии были проведены металлографические исследования готовой продукции. При глубоком травлении круглого прутка выявлена структура спокойного металла, ликвационный квадрат не обнаружен. Исследование микроструктуры показало наличие ферритно-перлитной структуры с величиной зерна № 7 — 8.  Визуальный осмотр показал отсутствие видимых дефектов как на арматурном профиле, так и на круге. Механические свойства и геометрия профилей удовлетворяли предъявляемым требованиям. Круглый профиль обеих марок стали подвергали холодной осадке до 1/2 и 1/3 первоначальной высоты, поверхностные дефекты в места разделения после осадки не выявлены. Однако авторы работы [10] рекомендуют проводить разделяющий пропуск за несколько проходов от чистового, имея целью получение гарантированного качества поверхности, круглых прутков. Проведенная прокатка показала, что центрирование прямоугольной полосы в примененном разрезном калибре осуществляется стабильно и устойчиво, чем обеспечивается симметричное течение процесса прокатки в последующих калибрах. Регулировку заполнения чистовых калибров авторы работы [10] рекомендуют проводить изменением толщины овальных полос, изменение же ширины овалов практически, не влияет на размеры готового профиля. Опытно-промышленное опробование технологии показало ее практическую ценность и возможность внедрения на мелкосортных станах.

Аналогичный по техническому решению способ производства асимметричных профилей разработан фирмой "SumitomoMetalInd" (Япония). В частности, при прокатке неравнополочных уголковых профилей первоначально прокатывают асимметричный профиль типа швеллера, длина стенки которого равна двойной длине большей полки уголка, а ширина уголка - длине меньшей полки уголка. По мнению специалистов фирмы, после продольного разделения докатывать профили следует в индивидуальных калибрах, исключающих серпление и скручивание раскатов.

Фирмой " KawasakiSteel" (Япония) предложено совместить чистовой проход при прокатке двутавровых и швеллерных профилей с их продольной резкой [13]. Для этого горизонтальные валки чистовых клетей имеют разрезные калибры: на верхнем валке - выступ, а на нижнем - канавку. Разведение образовавшихся пар профилей осуществляют транспортирующие проводки с пазами для удержания полок профилей.

» Наибольший интерес представляет безотходная схема спаренной прокатки арматурных периодических профилей, освоенная на стане 250 [10].

Процесс заключается в формировании раската, состоящего из двух ромбических заготовок, соединенных между, собой перемычкой, и последующем разделении их в прокатных валках без образования заусенцев. При разделении поперечному сечению заготовок придают квадратную форму. После разделения заготовки разводят в горизонтальной плоскости и в две нитки прокатывают в готовый профиль. Продольное разделение двухниточного раската осуществляется как в горизонтальных, так и вертикальных валках.