Главная
Новости
Статьи
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Строительная теплофизика
Прочность сплавов
Основания и фундаменты
Осадочные породы
Прочность дорог
Минералогия глин
Краны башенные
Справочник токаря
Цементный бетон





















Яндекс.Метрика

Сортовая прокатка слитков на заготовку для кузнечного, трубного, профильного и сортопрокатного производства


В течение примерно первого десятилетия промышленного производства полуфабрикатов из титана и его сплавов основным методом изготовления заготовок круглого сечения была ковка. Это обусловлено в основном небольшими объемами выпуска титановых сплавов и малыми размерами и массой выплавляемых слитков. Значительный рост объема производства и укрупнение слитка в последующие годы привели к необходимости освоения сортовой прокатки слитков как основного метода производства промежуточных заготовок круглого сечения.
В настоящее время основной сортамент круглых титановых заготовок (диаметром 120—275 мм) изготавливают методом прокатки на блюмингах и крупносортных станах из слитков диаметром 630—830 мм. Прутки меньшего диаметра также получают методом прокатки на средне и мелкосортных станах.
Освоение процесса прокатки титановых слитков на блюмингах и крупносортных станах было сопряжено с довольно значительными трудностями, связанными с тем, что его осуществляли не на специализированном оборудовании, а на оборудовании, в основном используемом для прокатки сталей.
Решение проблемы осложнялось круглой формой титановых слитков по сравнению с квадратными стальными слитками, различиями в деформационных характеристиках различных титановых сплавов (мягких и прочных), а также титановых сплавов и сталей, большой продолжительностью процесса прокатки слитков на действующем оборудовании (15—20 мин), что крайне неблагоприятно для титана вследствие более быстрого, чем у стали, подстывания поверхности раската, сопряженного с опасностью разрушения газонасыщенных поверхностных слоев металла; склонностью титана к экзотермическому взаимодействию с окислами железа и другими особенностями физико-химических свойств титана.
Для преодоления всех этих трудностей потребовалось провести научные исследования, в результате которых и была разработана применяемая в настоящее время технология сортовой прокатки слитков из титана и его сплавов. Принятая технология производства заготовок из титановых сплавов включает следующие основные операции:
1) нагрев слитков в рекуперативных нагревательных колодцах;
2) прокатка слитков на блюминге 1120 в блюмы размером 340х400 мм;
3) удаление дефектов переднего и заднего концов на ножницах,
4) прокатка б номов в обжимной клети 950 крупносортного стана,
5) прокатка заготовок на конечный профиль в клетях 800/850 крупносортного стана;
6) резка заготовок на мерные длины;
7) охлаждение заготовок на раскатных полях клетей 800-1 и 800-11 (диаметр 205, 235, 275 мм) или на холодильнике (диаметр 120, 130, 140 мм).
Таким образом, технология производства титановых заготовок в основном повторяет технологию производства стальных профилей, но в нее внесены изменения, учитывающие особые свойства титановых сплавов. Так, если в колодцах нагревали стальные слитки, то при переходе на титан во избежание его самовозгорания производят холодный ремонт ячейки: удаление шлака, перекладку подины, тщательную очистку боковых стенок и внутренней поверхности крышки от ока тины. Дополнительно подину колодца засыпают слоем хромомагнезитового порошка.
Слитки устанавливают в колодцы в вертикальном положении по периметру ячейки с зазором между ними и на расстоянии не менее 100 мм от стенок. Это обеспечивает более быстрый и равномерный прогрев металла. Температура нагрева слитков составляет 1200—1250° С, общая продолжительность нагрева 10—12 ч, в том числе продолжительность выдержки при конечной температуре 4—6 ч.
Основные особенности прокатки титана на блюминге по действующим калибровкам заключаются в условиях формоизменения, связанных как с формой исходных слитков, так и с особенностями деформационных свойств титана. Ящичные калибры, применяемые при прокатке прямоугольных стальных слитков, не являются оптимальными из-за трудности перехода от круглого сечения слитка к прямоугольному сечению блюма. Титановые ставы при прокатке слитков на гладкой бочке блюминга подвержены интенсивному винтообразному кручению. При дальнейшей прокатке непланшетный раскат неустойчив в калибре и на рольганге, что является причиной частых сваливаний раската с образованием зарезов и закатов.

Для повышения качества раската в схему прокатки титановых слитков на блюминге были внесены некоторые изменения Основные из них следующие (табл. 13):
1) раскатка круглого слитка в плашку;
2) кантовка на ребро и осадка раската по высоте в ящичном калибре до сечения, близкого к квадрату;
3) периодическое проведение в процессе осадки проглаживающих проходов и правка раската с помощью линеек;
4) уменьшение скорости вращения валков при захвате слитка (не более 15 об/мин при возможной скорости 40 об/мин) и на установившейся стадии прокатки.
Раскатка слитка в плашку (первые 6—8 проходов) вызвана необходимостью придать раскату форму, обеспечивающую устойчивость на рольганге и в калибре, а также возможность удержания его линейками манипулятора при прокатке и во время задачи в валки. При этом, однако, в связи с более значительным уширением и более сильным влиянием внешних зон, ширина титанового раската после проката на бочке по концам на 100—300 мм больше, чем на основной длине. Это явление наряду с выпуклой формой боковых граней раската не только отрицательно сказывается на устойчивости раската, но и не позволяет осуществлять обычную задачу раската в калибры.
Недостаточная устойчивость раската с концевыми уширениями в отдельных случаях при задаче в калибр сопровождается скручиванием раската и попаданием металла на бурт, что приводит к появлению складок и закатов.
Отрицательное влияние всех перечисленных факторов, уменьшающих устойчивость раската, было в значительной мере устранено введением в схему прокатки непрерывной правки раската с помощью линеек, периодических проглаживающих пропусков, а также уменьшением скорости вращения валков на установившейся стадии прокатки и в особенности при захвате слитка. Проглаживающие проходы после предварительной кантовки, кроме того, обеспечивают снижение эффекта уширения в приконтактных зонах и тем самым предотвращают переполнение калибров.
За раскаткой в плашку следует кантовка на ребро и осадка раската по высоте в ящичном калибре. Для предупреждения образования морщин при прокатке в ящичных калибрах обжатия по двум взаимно перпендикулярным граням должны чередоваться, причем сумма обжатий по одной стороне должна быть равна сумме обжатий по другой стороне. При прокатке круглого слитка на блюминге такая схема обжатий невыполнима, так как в момент перехода к прокатке в калибрах раскат имеет неравные стороны. Уточнение режимов обжатий с введением интенсивного обжатия раската по грани, пораженной морщинами в период их формирования, позволило устранить морщины на блюмах.
Прокатку титановых слитков на блюминге и крупносортном стане производят без подачи воды на бочки валков. Для прокатки титана используют только валки с хорошим состоянием калибров. Для правильной настройки стана на заданный размер перед прокаткой титановых слитков прокатывают несколько стальных слитков. После прокатки с обоих концов блюмов обрезают торцовый расслой.
В целом можно отметить, что прокатка титановых слитков на блюмингах проходит удовлетворительно, но для улучшения качества поверхности, повышения выхода годного и увеличения производительности процесса предпочтительнее использовать слитки квадратного сечения.
За прокаткой на блюминге следует прокатка на крупносортном стане 950/800/850. При прокатке сталей клеть 950 служит для получения блюмов сечением 340х340 мм. Клети 800 предназначены для прокатки заготовок до размеров, необходимых для прокатки в чистовой клети 850. Освоение прокатки титана на крупносортном стане, так же как и на блюминге, потребовало пересмотра режима обжатий и частичного изменения калибровки валков, учитывающих особенности формоизменения титана
В числе основных параметров, определяющих особенности формообразования титановых сплавов при прокатке на крупносортном стане, следует назвать уширение. Исследование уширения в клетях крупносортного стана показало, что по способности уширяться титановые сплавы могут быть условно разбиты на три группы. Показатели уширения сплавов с высоким сопротивлением деформации (ВТ8, ВТ9, ВТ14, ВТ20, ВТ22 и др.) близки к показателям уширения конструкционных сталей. Показатели уширения нелегированного титана и малолегированных сплавов с низким сопротивлением деформации в 1,5—1,7 раза выше, чем стали. Третью группу образуют сплавы ВТ5 и ВТ5-1, показатели уширения которых максимальны и в 1,7—2,0 раза превышают показатели уширения стали. Фактические значения показателей уширения титановых сплавов существенно изменяются в зависимости от величины обжатия, конфигурации калибра, формы поперечного сечения задаваемой полосы и степени защемления металла в калибре.
Другой специфической особенностью титана по сравнению со сталью является твердый газонасыщенный слой, образующийся в процессе нагрева слитков. Он прочно связан с матрицей и претерпевает формоизменение вместе с основным металлом. Однако в связи с более высокой твердостью (в 3—4 раза при 20° С) и хрупкостью этого слоя, а также вследствие более низкой температуры поверхности (на 150—200° С) титановые заготовки имеют типичный дефект — поверхностные надрывы и сетку поверхностных трещин глубиной до 2 мм. С наличием газонасыщенного слоя связывают также образование продольных морщин, наблюдающихся на заготовках из титана и его сплавов.
Наконец, прокатка титана, как уже отмечалось выше, отличается неустойчивостью раската в калибрах и, кроме того, в клетях 800 и 850 происходит при нагрузках, близких к предельным.
В полной мере учесть указанные выше особенности титана при разработке калибровок и схем обжатий на крупносортном стане не представлялось возможным из-за необходимости использовать эти же калибры для прокатки стали. Корректировка имела компромиссный характер и осуществлялась только в том случае, если это не приводило к сколько-нибудь заметному ухудшению качества стальной заготовки или снижению производительности. Она сводилась к следующему:
1) уменьшению величины единичных обжатий;
2) увеличению степени защемления раската в калибре;
3) введению прогладки и более частой кантовки раската;
4) изменению размеров сечения раската перед чистовым калибром с учетом большего уширения основной группы сплавов;
5) уменьшению скорости прокатки, особенно при задаче раската в валки.
После проведенных корректировок при прокатке титана используют калибровки, некоторые из которых и режимы обжатий показаны на рис. 52 и 53 и в табл. 14—16.

Прокатку в клети 950 проводят в системе ящичных калибров. Для увеличения степени защемления и повышения устойчивости раската в калибрах уменьшен выпуск у дна калибров. Режим обжатий в клети 950 предусматривает прокатку блюмов сечением 340х400 мм за 13 проходов на заготовку 155х200 (для диаметра 120—130 мм) или 160х200 мм (для диаметра 140 мм), а также окончательную прокатку на диаметры 280 и 330 мм. Для этого на комплекте валков, используемых для производства прямоугольного и квадратного стальных профилей, нарезаны 2 калибра — овальный и круглый чистовой. В связи с тем что блюмы диаметром 280 мм прокатывают в клети 950 с использованием ограниченного числа калибров, были приняты специальные меры, обеспечивающие повышение устойчивости прокатки и улучшение геометрии прутков. Было изменено сечение блюма с 330—440 на 330—350 мм, уменьшена ширина первого калибра с 335 до 325 мм) и выпуклость дна (с 5 до 2,5 мм). На поверхность овального и круглого калибров были нанесены искусственные загрубления, обеспечивающие увеличение контактных сил трения в поперечном направлении, препятствующих опрокидыванию раската в калибре.



Режимы обжатий в клетях 800 и 850 аналогичны режимам, применяемым для стали, за исключением уменьшения на 1,0—2,0 мм вертикального размера раската в овальном калибре с целью сокращения вероятности переполнения чистового калибра,
Единичные обжатия при прокатке титановых сплавов в клетях 950/800/850 не превышают 50 мм (для стали 65—70 мм). Скорость прокатки, в особенности на стадии захвата, также уменьшена по сравнению с принятыми при прокатке стали. При переходе с прокатки титановых сплавов одной группы на прокатку сплавов другой группы проводится корректировка настройки стана и привалковой арматуры. Прокатанные прутки правят на раскатном поле с помощью шлепперов, разрезают на кратные длины и подвергают механической обработке для удаления дефектов.
Корректировка применяемых для прокатки стали калибровок, режимов обжатий, скорости прокатки и других параметров обеспечила значительное улучшение качества проката из титановых сплавов. Вместе с тем в связи с отсутствием возможностей коренного изменения состава оборудования, технологии и калибровок с учетом особенностей титана и круглой формы слитка получаемые титановые прутки имеют ряд дефектов по геометрии и качеству поверхности.
Наиболее характерными дефектами являются овальность профиля, площадки по разъему и вершине калибра, «лампас» и повышенная кривизна раската.
В числе наиболее типичных поверхностных дефектов титановых прутков следует отметить закаты, «желоб», продольные морщины и поверхностные трещины.
Несмотря на несколько более низкое качество поверхности и геометрии титановых прутков по сравнению со стальными прутками, выход годного при их получении методом прокатки примерно одинаков, так как у стальных прутков имеются некоторые специфические потери, либо не присущие титановым сплавам, либо составляющие большее количество. Аналогичный выход годного при изготовлении прутков методом ковки. Однако по производительности метод ковки значительно уступает методу прокатки.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: