способ горячей прокатки толстых листов из медных сплавов
Классы МПК: | B21B3/00 Прокатка специальных сплавов, поскольку состав сплава требует особых способов или технологии прокатки |
Автор(ы): | Алдунин Анатолий Васильевич (RU), Кохан Лев Соломонович (RU), Трайно Александр Иванович (RU) |
Патентообладатель(и): | Алдунин Анатолий Васильевич (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2013-05-17 публикация патента:
20.05.2014 |
Изобретение предназначено для повышения качества толстолистового проката из труднодеформируемых медных сплавов с пониженной технологической пластичностью. Способ включает нагрев плоской заготовки и ее многопроходное обжатие в рабочих валках. Исключение образования в прокате внутренних дефектов обеспечивается за счет того, что нагрев заготовки ведут до температуры 750-850°C, а обжатие в каждом из проходов регламентировано математической зависимостью. 1 табл., 6 пр.
Формула изобретения
Способ горячей прокатки толстых листов из медных сплавов, включающий нагрев плоской заготовки из медного сплава и ее многопроходное обжатие в рабочих валках, отличающийся тем, что нагрев заготовки ведут до температуры 750-850°C, а обжатие в каждом из проходов устанавливают по соотношению:
где h0 - толщина заготовки перед проходом, мм;
D - диаметр рабочих валков, мм;
f - коэффициент внешнего трения;
а0=-0,9038+0,0272·µ 3;
a1=0,2490+0,1848·µ 3;
µ - коэффициент Пуассона медного сплава заготовки при температуре деформации.
Описание изобретения к патенту
Способ горячей прокатки толстых листов из медных сплавов
Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при получении толстых листов из труднодеформируемых медных сплавов с пониженной технологической пластичностью.
Известен способ прокатки листов из медных сплавов, включающий нагрев слитков до температуры 820°C и последующую многопроходную горячую и холодную прокатку с регламентированными обжатиями [1].
Недостаток известного способа состоит в том, что при прокатке медных сплавов с низкой технологической пластичностью в листах образуются внутренние дефекты в виде трещины и разрывов, что ухудшает качество металлопродукции и снижает выход годного.
Ближайшим аналогом к предлагаемому изобретению является способ прокатки толстых листов из медных сплавов, включающий нагрев плоской заготовки, многопроходную горячую прокатку в диапазоне температур 780-450°C и последующую холодную прокатку [2].
Недостатки известного способа состоят в том, что при прокатке толстых листов из медных сплавов с пониженной технологической пластичностью деформация, производимая рабочими валками, затухает по толщине заготовки и не распространяется на всю ее толщину. Неравномерность деформации по толщине приводит к образованию в центральных слоях листов трещин и разрывов. Это снижает качество и выход годного толстолистового проката.
Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в повышении качества и выхода годных толстых листов из медных сплавов с низкой технологической пластичностью.
Для решения технической задачи в известном способе горячей прокатки толстых листов из медных сплавов, включающем нагрев плоской заготовки и ее многопроходное обжатие в рабочих валках, согласно изобретению нагрев заготовки ведут до температуры 750-850°C, а обжатие в каждом из проходов устанавливают по соотношению:
,
где h0 - толщина заготовки перед проходом;
D - диаметр рабочих валков;
f - коэффициент внешнего трения;
a 0=-0,9038+0,0272·µ3;
a1=0,2490+0,1848·µ3;
µ - коэффициент Пуассона медного сплава при температуре деформации.
Сущность изобретения состоит в следующем. В процессе горячей прокатки плоской заготовки из медных сплавов в толстый лист при обжатии в каждом из проходов имеет место неравномерная деформация по ее толщине: деформация максимальна у контактных поверхностей заготовки, взаимодействующих с рабочими валками, неравномерно и быстро затухает к ее середине, что не исключает образования внутренних дефектов в виде трещин и разрывов.
В процессе проведения экспериментов была определена эмпирическая зависимость минимально допустимого относительного обжатия 8 от температуры и других параметров прокатки и свойств медного сплава, при котором в процессе обжатия между рабочими валками деформация гарантированно проникает на всю толщину заготовки. Поэтому при выполнении условия:
прокатка толстых листов из медных сплавов происходит без образования в них внутренних трещин и разрывов. Указанное экспериментально определенное соотношение было получено для условий прокатки медных сплавов толщиной 10-90 мм. Исключение образования внутренних дефектов, в свою очередь, повысило выход годного толстолистового проката.
Экспериментально установлено, что при температуре нагрева выше 850°C вследствие окисления границ зерен медного сплава в процессе прокатки происходит образование трещин в раскате, что снижает выход годного. Снижение температуры менее 750°C ухудшает пластичность медных сплавов и равномерность ее деформации по толщине заготовки. Это стимулирует образование дефектов и приводит к снижению выхода годного.
Также экспериментально установлено, что при относительном обжатии за проход
деформация со стороны рабочих валков не распространяется на всю толщину плоской заготовки, что ведет к образованию в ней внутренних дефектов и снижению выхода годного.
Примеры реализации способа
Литую плоскую заготовку толщиной h0=100 мм из медного сплава марки БрБ2 с химическим составом, мас.%:
Fe | Si | Ni | Al | Pb | Be | Cu+примеси |
0,15 | 0,15 | 0,5 | 0,15 | 0,005 | 2,1 | остальное |
нагревают в газовой печи до температуры Т=800°C, подают к реверсивному стану дуо с диаметром стальных рабочих валков D=700 мм. По справочным данным определяют коэффициент внешнего трения при горячей прокатке f=0,3 и коэффициент Пуассона данного медного сплава при температуре деформации µ=0,5.
Производят расчет параметров а0 и а1:
а0=-0,9038+0,0272·µ3 =-0,9038+0,0272·0,53=-0,9004;
а1=0,2490+0,1848·µ3=0,2490+0,1848·0,5 3=0,2 721,
после чего рассчитывают минимальное значение относительного обжатия в первом проходе, при котором пластическая деформация от рабочих валков проникает на всю толщину заготовки:
С помощью нажимных механизмов устанавливают межвалковый зазор и производят обжатие плоской заготовки в первом проходе с толщины h0=100 мм до толщины h1 =90 мм с относительным обжатием ф, равным:
Поскольку фактическое значение относительного обжатия ф превышает минимальное значение , пластическая деформация от верхнего и нижнего рабочих валков более равномерна и проникает на всю толщину плоской заготовки, что предотвращает образование трещин и разрывов в ее внутренних слоях.
Аналогичным образом производят расчет ф для второго и последующих проходов, устанавливая фактическое обжатие в каждом из них в соответствии с соотношением ф . Прокатку осуществляют до получения листов толщиной 20 мм.
Благодаря тому что в каждом из проходов пластическая деформация от валков проникает на всю толщину прокатываемой заготовки и является равномерной, исключается образование трещин и разрывов в ее внутренних слоях, выход годных толстых листов из труднодеформируемых медных сплавов повышается и достигает значения Q=99,7%.
Варианты реализации предложенного способа и показатели их эффективности приведены в таблице.
Из данных, приведенных в таблице, следует, что при реализации предложенного способа (варианты № 2-4) исключено образование в толстом листе из медных сплавов внутренних трещин и разрывов, благодаря чему достигается увеличение выхода годного металлопроката.
Таблица | ||||
Режимы горячей прокатки медного сплава марки БрБ2 и выход годного | ||||
№ п/п | T, °C | Внутренние дефекты | Q, % | |
1. | 740 | трещины, разрывы | 78,8 | |
2. | 750 | нет | 99,6 | |
3. | 800 | нет | 99,7 | |
4. | 850 | нет | 99,6 | |
5. | 860 | трещины, разрывы | 78,7 | |
6.[2] | 700 | не регламентировано | трещины, разрывы | 75,3 |
При запредельных значениях заявленных параметров (варианты № 1 и № 5), а также реализации известного способа (вариант № 6) имеет место образование трещин и разрывов в толстолистовом прокате из труднодеформируемых медных сплавов с пониженной технологической пластичностью, что, в свою очередь, ведет к снижению выхода годного.
Технико-экономические преимущества предложенного способа состоят в том, что нагрев заготовки до температуры 750-850°С и последующее обжатие в каждом из проходов не менее значения, определенного по экспериментально определенному соотношению, обеспечивает проникновение пластической деформации и ее равномерное распределение по всей толщине листа. Благодаря этому, как показали испытания, имеет место повышение качества и выхода годных толстых листов из медных сплавов с низкой технологической пластичностью.
В качестве базового объекта принят ближайший аналог. Использование предложенного способа обеспечит повышение рентабельности производства листов толщиной 8-50 мм из труднодеформируемых медных сплавов на 25-35%.
Источники информации
1. Берман С.И. Медно-бериллевые сплавы, их свойства, применение и обработка. М.: Металлургия, 1966, с.209, 254.
2. Патент Российской Федерации № 2223157, МПК B21B 3/00, 2004 г.
Класс B21B3/00 Прокатка специальных сплавов, поскольку состав сплава требует особых способов или технологии прокатки