RU2803447C1 - Method for manufacturing clad steel sheet - Google Patents
Method for manufacturing clad steel sheet Download PDFInfo
- Publication number
- RU2803447C1 RU2803447C1 RU2022135246A RU2022135246A RU2803447C1 RU 2803447 C1 RU2803447 C1 RU 2803447C1 RU 2022135246 A RU2022135246 A RU 2022135246A RU 2022135246 A RU2022135246 A RU 2022135246A RU 2803447 C1 RU2803447 C1 RU 2803447C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- package
- gas
- steel
- inert gas
- interlayer space
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 50
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 50
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 69
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 50
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims abstract description 47
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 7
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 4
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 abstract description 17
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 4
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 4
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 4
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Область техникиField of technology
Изобретение относится к области металлургии, а именно к способу изготовления плакированного стального листа методом горячей пакетной прокатки.The invention relates to the field of metallurgy, namely to a method for producing clad steel sheets by hot batch rolling.
Уровень техникиState of the art
Плакированные стальные листы используют в нефтегазохимическом и атомном машиностроении, судостроении. Плакированный лист объединяет в себе полезные свойства составляющих его материалов, при этом основной слой плакированного листа, обычно выполненный из стали перлитного класса, предназначен для восприятия статических и динамических нагрузок, а плакирующий слой, обычно выполненный из высоколегированной коррозионно-стойкой стали, защищает основной слой от коррозионного воздействия.Clad steel sheets are used in petrochemical and nuclear engineering and shipbuilding. The clad sheet combines the beneficial properties of its constituent materials, while the main layer of the clad sheet, usually made of pearlitic steel, is designed to withstand static and dynamic loads, and the cladding layer, usually made of high-alloy corrosion-resistant steel, protects the main layer from corrosive effects.
Пакетная горячая прокатка - термомеханический способ плакирования, который заключается в том, что герметичный сварной пакет, содержащий основной и плакирующий слои, нагревают до температуры 1000-1290°С и подвергают горячей прокатке на толстолистовом стане. В результате горячей прокатки между контактными поверхностями слоев образуется металлическая связь.Batch hot rolling is a thermomechanical cladding method, which consists in the fact that a sealed welded package containing the main and cladding layers is heated to a temperature of 1000-1290°C and subjected to hot rolling on a plate mill. As a result of hot rolling, a metallic bond is formed between the contact surfaces of the layers.
Основные отличия в известных способах пакетной прокатки герметичных биметаллических пакетов состоят в отдельных элементах конструкции пакета, а также в применяемых методах защиты контактной поверхности слоев от окисления в процессе нагрева под прокатку (в частности, вакуумирование, заполнение инертными газами, применение покрытий).The main differences in the known methods of batch rolling of sealed bimetallic stacks are in the individual elements of the stack design, as well as in the methods used to protect the contact surface of the layers from oxidation during the heating process for rolling (in particular, evacuation, filling with inert gases, the use of coatings).
Одной из важнейших задач в технологии производства плакированного горячекатаного листа является создание однородного прочного соединения слоев по всей площади их контакта.One of the most important tasks in the production technology of clad hot-rolled sheets is the creation of a uniform, strong connection of layers over the entire area of their contact.
Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ изготовления плакированного стального листа, включающий нагрев биметаллического газонаполненного пакета, содержащего основной и плакирующий слои, выполненные из листового металла, и горячую прокатку пакета. Используемый при этом газонаполненный пакет, выполнен с возможностью выпуска из него части инертного газа, реализуемой в процессе нагрева пакета под прокатку. Кроме того, используемый пакет выполнен с возможностью выпуска из него инертного газа, реализуемой в первом проходе горячей прокатки пакета через устройство (технологическую планку), прикрепленное к пакету и содержащее выпускной канал, перекрытый мембраной. А именно, при прокатке пакета в первом проходе давление инертного газа разрывает мембрану выпускного канала и инертный газ вытесняется металлопакетом (см. патент РФ №195651, опубл. 03.02.2020 г., принят за прототип).The closest method of the same purpose to the claimed invention in terms of the combination of characteristics is a method for manufacturing a clad steel sheet, including heating a bimetallic gas-filled package containing a main and cladding layers made of sheet metal, and hot rolling of the package. The gas-filled package used in this case is designed with the ability to release part of the inert gas from it, which is realized in the process of heating the package for rolling. In addition, the package used is configured to release inert gas from it, which is implemented in the first pass of hot rolling of the package through a device (process bar) attached to the package and containing an outlet channel covered with a membrane. Namely, when rolling the package in the first pass, the pressure of the inert gas breaks the membrane of the outlet channel and the inert gas is displaced by the metal package (see RF patent No. 195651, published 02/03/2020, adopted as a prototype).
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что в уровне техники не раскрыты признаки, характеризующие материал и геометрические параметры используемой мембраны, перекрывающей выпускной канал технологической планки, через который осуществляется выпуск инертного газа в первом проходе горячей прокатки пакета. Неверный выбор геометрических параметров и материала мембраны может привести к ее несвоевременному разрыву, что в свою очередь приведет к образованию несплошностей по линии сцепления основного и плакирующего слоев или локальным отрывам плакирующего слоя по периметру изготавливаемого стального листа.The reasons preventing the achievement of the technical result indicated below when using the known method, adopted as a prototype, include the fact that the prior art does not disclose the features characterizing the material and geometric parameters of the membrane used, which covers the outlet channel of the technological strip, through which the inert gas is released into the first pass of hot rolling of the package. An incorrect choice of geometric parameters and membrane material can lead to its untimely rupture, which in turn will lead to the formation of discontinuities along the adhesion line of the main and cladding layers or local separations of the cladding layer along the perimeter of the manufactured steel sheet.
Раскрытие изобретенияDisclosure of the Invention
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в разработке способа изготовления плакированного стального горячекатаного листа, свободного от указанных недостатков прототипа и обеспечивающего создание однородного, прочного сцепления слоев плакированного листа по всей площади их контакта.The problem to be solved by the claimed invention is to develop a method for manufacturing a clad hot-rolled steel sheet that is free from the indicated disadvantages of the prototype and ensures the creation of a uniform, strong adhesion of the layers of the clad sheet over the entire area of their contact.
Технический результат заявленного изобретения заключается в предотвращении несвоевременного разрушения заглушки, перекрывающей канал, через который осуществляется выпуск инертного газа из пакета в процессе первого прохода его горячей прокатки, и, соответственно, в повышении вероятности полного удаления инертного газа из межслойного пространства пакета в процессе первого прохода его горячей прокатки.The technical result of the claimed invention is to prevent untimely destruction of the plug blocking the channel through which the inert gas is released from the package during the first pass of its hot rolling, and, accordingly, to increase the likelihood of complete removal of the inert gas from the interlayer space of the package during the first pass of it hot rolling.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в способе изготовления плакированного стального листа, включающем нагрев биметаллического газонаполненного пакета, содержащего основной и плакирующий слои из листового материала, размещенные с образованием межслойного пространства, и горячую прокатку пакета, используют пакет с прикрепленным к нему по меньшей мере одним устройством, включающим в себя узел выравнивания давления газа и узел эжекции газа, или пакет с прикрепленными к нему по меньшей мере одним устройством, содержащим узел выравнивания давления газа, и по меньшей мере одним устройством, содержащим узел эжекции газа. При этом в процессе нагрева пакета обеспечивают выпуск части инертного газа из межслойного пространства пакета посредством узла выравнивания давления газа, который включает в себя канал, сообщающийся с межслойным пространством пакета и содержащий вещество, препятствующее свободному движению инертного газа. При осуществлении первого прохода горячей прокатки пакета обеспечивают выпуск инертного газа из межслойного пространства пакета посредством узла эжекции газа, который содержит по меньшей мере один выпускной канал, сообщающийся с межслойным пространством пакета и перекрытый стальной заглушкой. Причем используют заглушку, выполненную из стали одинакового класса со сталью, из которой выполнен основной слой пакета, при этом соотношение площади рабочей поверхности стальной заглушки S (в мм2) к наименьшей толщине h (в мм) ее стенки в области рабочей поверхности составляет S/h = 238÷982.The specified technical result when implementing the invention is achieved by the fact that in the method of manufacturing a clad steel sheet, including heating a bimetallic gas-filled package containing the main and cladding layers of sheet material, placed to form an interlayer space, and hot rolling of the package, a package with a at least one device including a gas pressure equalization unit and a gas ejection unit, or a package with at least one device containing a gas pressure equalization unit and at least one device containing a gas ejection unit attached to it. In this case, during the heating process of the package, a portion of the inert gas is released from the interlayer space of the package by means of a gas pressure equalization unit, which includes a channel communicating with the interlayer space of the package and containing a substance that prevents the free movement of the inert gas. When performing the first pass of hot rolling of the package, inert gas is released from the interlayer space of the package through a gas ejection unit, which contains at least one outlet channel communicating with the interlayer space of the package and covered with a steel plug. Moreover, they use a plug made of steel of the same class as the steel from which the main layer of the package is made, and the ratio of the working surface area of the steel plug S (in mm 2 ) to the smallest thickness h (in mm) of its wall in the area of the working surface is S/ h = 238÷982.
Кроме того, предусмотрены частные варианты реализации способа, согласно которым:In addition, private options for implementing the method are provided, according to which:
- в качестве вещества, препятствующего свободному движению инертного газа, используют гранулы электрокорунда фракцией 3÷120 мкм;- as a substance that prevents the free movement of inert gas, electrocorundum granules with a fraction of 3÷120 microns are used;
- заглушка и основной слой пакета выполнены из стали перлитного класса.- the plug and the main layer of the bag are made of pearlitic steel.
Для предотвращения неполного удаления инертного газа из межслойного пространства пакета в процессе первого прохода горячей прокатки необходимо, чтобы в независимости от объема данного газа своевременно появился эффект эжекции - когда инертный газ резко набирает скорость через сечение разрушенной заглушки, достаточную для вывода всего объема газа до момента перекрытия плакирующим слоем канала, выполненного в основном слое и соединяющего межслойное пространство с устройством, используемым для выпуска газа. Эффект эжекции достигается тем, что за счет межатомного взаимодействия газовая среда, быстро двигающаяся через сечение разрушенной заглушки, должна полностью выйти из межслойного пространства, образовав там вакуум на момент смыкания слоев на указанном канале. Важно, чтобы процесс эжекции прошел быстрее процесса выдавливания газа за счет смыкания межслойного пространства при первом обжатии пакета, так как в противном случае часть газа будет герметично заперта в межслойном пространстве, что приведет к образованию несплошностей по линии сцепления основного и плакирующего слоев.To prevent incomplete removal of inert gas from the interlayer space of the package during the first pass of hot rolling, it is necessary that, regardless of the volume of this gas, the ejection effect appears in a timely manner - when the inert gas sharply picks up speed through the cross section of the destroyed plug, sufficient to remove the entire volume of gas until the moment of shutdown a cladding layer of a channel made in the main layer and connecting the interlayer space with the device used for releasing gas. The ejection effect is achieved by the fact that, due to interatomic interaction, the gas medium, quickly moving through the section of the destroyed plug, must completely exit the interlayer space, forming a vacuum there at the moment the layers close on the specified channel. It is important that the ejection process proceeds faster than the gas extrusion process due to the closure of the interlayer space during the first compression of the package, since otherwise part of the gas will be hermetically locked in the interlayer space, which will lead to the formation of discontinuities along the adhesion line of the main and cladding layers.
В заявленном изобретении выпуск инертного газа из пакета осуществляют в первом проходе горячей прокатки через как минимум одно устройство, прикрепленное к пакету и содержащее как минимум один выпускной канал, перекрытый стальной заглушкой. При этом автором изобретения установлено, что стабильная и своевременная эжекция инертного газа в процессе первого прохода горячей прокатки пакета осуществляется при выполнении условия S/h = 238÷982, где S - площадь рабочей поверхности стальной заглушки (в мм2), h - наименьшая толщина стенки стальной заглушки в области ее рабочей поверхности (в мм).In the claimed invention, the release of inert gas from the package is carried out in the first hot rolling pass through at least one device attached to the package and containing at least one outlet channel blocked by a steel plug. At the same time, the author of the invention has established that stable and timely ejection of inert gas during the first pass of hot rolling of the package is carried out when the condition S/h = 238÷982 is met, where S is the working surface area of the steel plug (in mm 2 ), h is the smallest thickness walls of the steel plug in the area of its working surface (in mm).
Под «рабочей поверхностью» стенки заглушки следует понимать поверхность стенки заглушки, которая перед ее разрушением в процессе первого прохода горячей прокатки пакета взаимодействует с инертным газом и ограничена контуром, соответствующим минимальному проходному сечению выпускного канала в области данной заглушки.The “working surface” of the plug wall should be understood as the surface of the plug wall, which, before its destruction during the first pass of hot rolling of the package, interacts with an inert gas and is limited by a contour corresponding to the minimum flow area of the outlet channel in the area of this plug.
При S/h менее 238 в процессе первого прохода горячей прокатки пакета происходит несвоевременное (позднее) разрушение стальной заглушки, перекрывающей выпускной канал. В данном случае часть инертного газа запирается в межслойном пространстве пакета, при этом также возможно разрушение сварного шва, соединяющего слои пакета. Неполное удаление инертного газа из межслойного пространства приводит к образованию несплошностей по линии сцепления основного и плакирующего слоев, а также к локальным отрывам плакирующего слоя по периметру изготавливаемого стального листа.When S/h is less than 238, during the first pass of hot rolling of the package, untimely (later) destruction of the steel plug blocking the outlet channel occurs. In this case, part of the inert gas is locked in the interlayer space of the package, and destruction of the weld seam connecting the layers of the package is also possible. Incomplete removal of inert gas from the interlayer space leads to the formation of discontinuities along the line of adhesion of the main and cladding layers, as well as to local separations of the cladding layer along the perimeter of the manufactured steel sheet.
При S/h более 982 в процессе первого прохода горячей прокатки пакета происходит несвоевременное (раннее) разрушение стальной заглушки, перекрывающей выпускной канал, что обуславливает отсутствие эффекта эжекции инертного газа и запирание его части в межслойном пространстве пакета. При этом также высока вероятность разрушения указанной заглушки еще в процессе нагрева пакета под прокатку, что приведет к разгерметизации пакета. Негативные последствия заключаются в образовании несплошностей по линии сцепления основного и плакирующего слоев, а также в формировании локальных отрывов плакирующего слоя по периметру изготавливаемого стального листа.When S/h is more than 982, during the first pass of hot rolling of the package, untimely (early) destruction of the steel plug blocking the outlet channel occurs, which causes the absence of the effect of ejection of inert gas and the locking of its part in the interlayer space of the package. In this case, there is also a high probability of destruction of the specified plug during the process of heating the package for rolling, which will lead to depressurization of the package. Negative consequences include the formation of discontinuities along the adhesion line of the main and cladding layers, as well as the formation of local separations of the cladding layer along the perimeter of the manufactured steel sheet.
Использование заглушки, выполненной из стали одинакового класса со сталью, из которой выполнен основной слой пакета, обеспечивает снижение вероятности деформации заглушки и разгерметизации пакета в процессе его нагрева под прокат. В ином случае, за счет различных коэффициентов теплового расширения материала основного слоя и материала заглушки в условиях ее жесткого крепления в выпускном канале, заглушка будет испытывать значительные внутренние напряжения.The use of a plug made of steel of the same class as the steel from which the main layer of the package is made reduces the likelihood of deformation of the plug and depressurization of the package during its heating for rolling. Otherwise, due to different coefficients of thermal expansion of the material of the main layer and the material of the plug under conditions of its rigid fastening in the outlet channel, the plug will experience significant internal stresses.
Выпуск части инертного газа из пакета в процессе его нагрева под прокатку осуществляют через канал прикрепленного к пакету устройства, содержащий вещество, препятствующее свободному движению газовой среды. При этом автором изобретения экспериментальным путем установлено, что оптимальная работа данного устройства, обеспечивающая выпуск необходимой части расширяющегося инертного газа и предотвращение попадания внешней атмосферной среды в межслойное пространство пакета, осуществляется при использовании в качестве вещества, препятствующего свободному движению газовой среды, гранул электрокорунда фракции 3÷20 мкм.The release of part of the inert gas from the package during its heating for rolling is carried out through the channel of a device attached to the package containing a substance that prevents the free movement of the gaseous medium. At the same time, the author of the invention experimentally established that the optimal operation of this device, ensuring the release of the necessary part of the expanding inert gas and preventing the entry of the external atmospheric environment into the interlayer space of the package, is carried out when using electrocorundum granules of
Краткое описание чертежейBrief description of drawings
Настоящее изобретение поясняется чертежами, где:The present invention is illustrated by drawings, where:
- на фигуре 1 представлен общий вид биметаллического пакета;- figure 1 shows a general view of the bimetallic package;
- на фигуре 2 представлен общий вид корпуса эжектора;- figure 2 shows a general view of the ejector body;
- на фигуре 3 показано сечение биметаллического пакета с прикрепленным к нему корпусом эжектора, выполненное в зоне узла эжекции газа;- Figure 3 shows a cross-section of a bimetallic package with an ejector body attached to it, made in the area of the gas ejection unit;
- на фигуре 4 показано сечение корпуса эжектора в зоне узла эжекции газа (вариант исполнения);- figure 4 shows a cross-section of the ejector body in the area of the gas ejection unit (option);
- на фигуре 5 показано сечение корпуса эжектора в зоне узла выравнивания давления газа, представленного в общем виде;- figure 5 shows a cross-section of the ejector body in the area of the gas pressure equalization unit, presented in general form;
- на фигуре 6 показано сечение корпуса эжектора в зоне расположения узла выравнивания давления газа (вариант исполнения с двумя вертикальным каналами);- Figure 6 shows a cross-section of the ejector body in the area where the gas pressure equalization unit is located (version with two vertical channels);
- на фигуре 7 показано сечение корпуса эжектора в зоне расположения узла выравнивания давления газа (вариант исполнения с одним вертикальным каналом).- Figure 7 shows a cross-section of the ejector body in the area where the gas pressure equalization unit is located (version with one vertical channel).
Конструктивные элементы обозначены на фигурах следующими позициями:Structural elements are indicated in the figures by the following positions:
1 - основной слой;1 - main layer;
2 - плакирующий слой;2 - cladding layer;
3 - герметичный сварной шов;3 - sealed weld;
4 - область расположения корпуса эжектора;4 - location area of the ejector body;
5 - поверхность, на которой расположены выходы каналов, предназначенных для сообщения с внешней средой;5 - surface on which the outlets of channels intended for communication with the external environment are located;
6 - поверхность, на которой расположено технологическое отверстие (или отверстия), образованное при выполнении системы каналов с наполнителем, препятствующим свободному прохождению газовой среды;6 - surface on which a technological hole (or holes) is located, formed when creating a system of channels with a filler that prevents the free passage of a gaseous medium;
7 - поверхность, на которой расположены выходы каналов, предназначенных для сообщения с межслойным пространством пакета;7 - surface on which the outputs of channels intended for communication with the interlayer space of the package are located;
8 - герметичный сварной шов;8 - sealed weld;
9 - корпус эжектора;9 - ejector body;
10 - стальная заглушка;10 - steel plug;
11 - канал сообщения межслойного пространства пакета и корпуса эжектора;11 - communication channel between the interlayer space of the package and the ejector body;
12 - герметичный сварной шов;12 - sealed weld;
13 - канал, по которому инертный газ поступает в узел выравнивания давления газа;13 - channel through which inert gas enters the gas pressure equalization unit;
14 - система каналов с наполнителем, препятствующим свободному прохождению газовой среды;14 - a system of channels with a filler that prevents the free passage of the gas environment;
15 - канал сообщения узла выравнивания давления газа с внешней средой;15 - communication channel between the gas pressure equalization unit and the external environment;
16 - герметизирующий элемент;16 - sealing element;
17 - фиксирующий элемент;17 - fixing element;
18 - наполнитель, препятствующий свободному прохождению газовой среды.18 - filler that prevents the free passage of the gas environment.
Осуществление изобретенияCarrying out the invention
Для реализации заявленного способа используют биметаллический газонаполненный пакет, содержащий основной (1) и плакирующий (2) слои, выполненные из листового материала, соединенные герметичным сварным швом (3). Общий вид биметаллического газонаполненного пакета представлен на фиг.1.To implement the claimed method, a bimetallic gas-filled package is used, containing a main (1) and cladding (2) layers made of sheet material, connected by a sealed weld (3). A general view of the bimetallic gas-filled package is shown in Fig. 1.
В качестве исходной заготовки для основного слоя (1) используют, в частности, плиту из нелегированной или легированной стали, а в качестве исходной заготовки для плакирующего слоя (2) используют лист, выполненный, в частности, из высоколегированной коррозионностойкой стали.As the initial workpiece for the main layer (1), in particular, a plate made of unalloyed or alloyed steel is used, and as the initial workpiece for the cladding layer (2), a sheet made, in particular, of high-alloy corrosion-resistant steel is used.
Используемый биметаллический газонаполненный пакет выполнен с возможностью выпуска из него части инертного газа в процессе нагрева данного пакета под прокатку. Кроме того, используемый биметаллический газонаполненный пакет выполнен с возможностью выпуска из него инертного газа в процессе первого прохода горячей прокатки данного пакета.The bimetallic gas-filled package used is configured to release part of the inert gas from it during the process of heating the package for rolling. In addition, the bimetallic gas-filled package used is configured to release inert gas from it during the first hot rolling pass of this package.
Возможность выпуска части инертного газа из биметаллического газонаполненного пакета в процессе его нагрева под прокатку реализована за счет узла выравнивания давления газа.The possibility of releasing part of the inert gas from the bimetallic gas-filled package during its heating for rolling is realized due to the gas pressure equalization unit.
Возможность выпуска инертного газа из биметаллического газонаполненного пакета в процессе первого прохода его горячей прокатки реализована за счет узла эжекции газа.The possibility of releasing inert gas from a bimetallic gas-filled package during the first pass of its hot rolling is realized due to the gas ejection unit.
Узел выравнивания давления газа и узел эжекции газа могут быть выполнены как в едином устройстве (далее именуемом «корпус эжектора»), так и в отдельных устройствах.The gas pressure equalization unit and the gas ejection unit can be made either in a single device (hereinafter referred to as the “ejector body”) or in separate devices.
При этом возможны следующие варианты исполнения биметаллического газонаполненного пакета:In this case, the following versions of the bimetallic gas-filled package are possible:
- содержащие один или несколько корпусов эжектора;- containing one or more ejector bodies;
- содержащие одно или более устройств, в каждом из которых выполнен узел эжекции газа, и одно или более устройств, в каждом из которых выполнен узел выравнивания давления газа.- containing one or more devices, each of which has a gas ejection unit, and one or more devices, each of which has a gas pressure equalization unit.
Далее детально описана конструкция биметаллического пакета, содержащего один корпус эжектора.The following describes in detail the design of the bimetallic package containing one ejector body.
Корпус эжектора (9) представляет собой стальное изделие, содержащее систему каналов. Общий вид корпуса эжектора (9) представлен на фиг.2. Наиболее рациональной формой корпуса эжектора (9) является параллелепипед, при этом допустима и иная его форма. На поверхности (5) расположены выходы каналов (на фиг.2 не показаны), предназначенных для сообщения внутреннего устройства корпуса эжектора (9) с внешней средой. На поверхности (7) расположены выходы каналов (на фиг.2 не показаны), предназначенных для сообщения внутреннего устройства корпуса эжектора (9) с межслойным пространством пакета. На поверхности (6) расположено технологическое отверстие (или отверстия) (на фиг.2 не показано), образованное при изготовлении системы каналов (14) с наполнителем, препятствующим свободному прохождению газовой среды (показано на фиг.5-7).The ejector body (9) is a steel product containing a system of channels. A general view of the ejector body (9) is shown in Fig.2. The most rational shape of the ejector body (9) is a parallelepiped, but another shape is also acceptable. On the surface (5) there are channel outlets (not shown in Fig. 2) intended to communicate the internal structure of the ejector body (9) with the external environment. On the surface (7) there are channel outlets (not shown in Fig. 2) intended to communicate the internal structure of the ejector body (9) with the interlayer space of the package. On the surface (6) there is a technological hole (or holes) (not shown in Fig. 2), formed during the manufacture of a system of channels (14) with a filler that prevents the free passage of the gaseous medium (shown in Figs. 5-7).
Корпус эжектора (9) прикреплен к одному из торцов основного слоя (1) биметаллического пакета в области (4). Выбор торца основного слоя (1) пакета для расположения на нем корпуса эжектора (9) зависит от направления первого прохода прокатки пакета (см. фиг.1).The ejector body (9) is attached to one of the ends of the main layer (1) of the bimetallic package in the area (4). The choice of the end of the main layer (1) of the package for placing the ejector body (9) on it depends on the direction of the first rolling pass of the package (see Fig. 1).
Сечение биметаллического пакета с прикрепленным к нему корпусом эжектора (9), выполненное в зоне узла эжекции газа, показано на фиг.3.The cross-section of the bimetallic package with the ejector body (9) attached to it, made in the area of the gas ejection unit, is shown in Fig.3.
Корпус эжектора (9) прикреплен к торцу основного слоя (1) пакета герметичным сварным швом (8). Узел эжекции газа сообщается с межслойным пространством пакета посредством канала (11), выполненного в основном слое (1). Выпускной канал узла эжекции газа перекрыт стальной заглушкой (10).The ejector body (9) is attached to the end of the main layer (1) of the package with a sealed weld seam (8). The gas ejection unit communicates with the interlayer space of the package through a channel (11) made in the main layer (1). The outlet channel of the gas ejection unit is blocked by a steel plug (10).
Во время первого прохода прокатки нагретого биметаллического газонаполненного пакета инертный газ из пространства между основным (1) и плакирующим (2) слоями, поступает под давлением через канал (11) в узел эжекции газа, что приводит к разрушению заглушки (10) и выпуску газа через соответствующий канал.During the first rolling pass of a heated bimetallic gas-filled package, inert gas from the space between the main (1) and cladding (2) layers enters under pressure through the channel (11) into the gas ejection unit, which leads to the destruction of the plug (10) and the release of gas through corresponding channel.
Узел эжекции газа может иметь два и более выпускных каналов, каждый из которых перекрыт отдельной стальной заглушкой.The gas ejection unit may have two or more outlet channels, each of which is closed with a separate steel plug.
Форма стальной заглушки (10) может быть различной (в частности, круглой, овальной, квадратной, прямоугольной).The shape of the steel plug (10) can be different (in particular, round, oval, square, rectangular).
На фиг.4 показан один из возможных вариантов крепления стальной заглушки (10), которая в данном случае размещается внутри выпускного канала корпуса эжектора (9) и крепится посредством герметичного сварного шва (12).Figure 4 shows one of the possible mounting options for a steel plug (10), which in this case is placed inside the outlet channel of the ejector housing (9) and is secured by means of a sealed weld (12).
В соответствии с заявленным изобретением S/h = 238÷982, где S - площадь рабочей поверхности стальной заглушки (в мм2), h - наименьшая толщина стенки стальной заглушки в области ее рабочей поверхности (в мм).In accordance with the claimed invention, S/h = 238÷982, where S is the area of the working surface of the steel plug (in mm 2 ), h is the smallest wall thickness of the steel plug in the area of its working surface (in mm).
Минимальное проходное сечение выпускного канала в области стальной заглушки (10), представленной на фиг.4, ограничено контуром диметром D. Таким образом, для данного варианта реализации заявленного изобретения где π - математическая постоянная (число Пи, округленное значение которого равно 3,14), h - наименьшая толщина стенки стальной заглушки в области ее рабочей поверхности, ограниченной контуром диаметром D (в мм).The minimum flow area of the outlet channel in the area of the steel plug (10), shown in Fig. 4, is limited by a contour of diameter D. Thus, for this embodiment of the claimed invention where π is a mathematical constant (the number Pi, the rounded value of which is equal to 3.14), h is the smallest wall thickness of the steel plug in the area of its working surface, limited by a contour with diameter D (in mm).
Допустимы и иные способы размещения стальной заглушки (10) и ее крепления, обеспечивающие герметичное перекрытие выпускного канала корпуса эжектора (9). При этом, например, в случае использования плоской торцевой заглушки минимальное проходное сечение выпускного канала будет соответствовать сечению выпускного канала в месте примыкания заглушки к его торцу.Other methods of placing the steel plug (10) and its fastening are also acceptable, ensuring hermetically sealed closure of the outlet channel of the ejector body (9). In this case, for example, in the case of using a flat end plug, the minimum flow cross-section of the outlet channel will correspond to the cross-section of the outlet channel at the point where the plug adjoins its end.
Материалом для выполнения заглушки (10) может являться сталь перлитного класса, например, сталь 09Г2С.The material for making the plug (10) can be pearlitic steel, for example, steel 09G2S.
Перед прокаткой биметаллического газонаполненного пакета осуществляют его нагрев в печи. Во время нагрева пакета поднимается температура расположенного внутри него инертного газа, и, соответственно, повышается его давление. Это обуславливает необходимость выпуска из пакета части инертного газа. Возможность выпуска части инертного газа из пакета в процессе его нагрева реализована посредством узла выравнивания давления газа.Before rolling the bimetallic gas-filled package, it is heated in a furnace. When the bag is heated, the temperature of the inert gas located inside it rises, and, accordingly, its pressure increases. This necessitates the release of part of the inert gas from the package. The possibility of releasing part of the inert gas from the package during its heating is realized by means of a gas pressure equalization unit.
Узел выравнивания давления газа может иметь различные варианты своего исполнения. Далее раскрыты два возможных варианта такого исполнения.The gas pressure equalization unit can have various versions. Next, two possible options for such an implementation are disclosed.
На фиг.5 показано сечение корпуса эжектора (9) в зоне расположения узла выравнивания давления газа. Система каналов (14) показана на фиг.5 в общем виде, так как может иметь несколько вариантов своего исполнения.Figure 5 shows a cross-section of the ejector body (9) in the area where the gas pressure equalization unit is located. The channel system (14) is shown in Fig. 5 in general form, as it can have several versions.
Данный узел включает в себя систему каналов (14), содержащих наполнитель (18) (см. фиг.6, 7), препятствующий свободному прохождению газовой среды. Наполнитель (18) обеспечивает проход инертного газа по системе каналов (14) только при достижении необходимого избыточного давления газа внутри пакета.This unit includes a system of channels (14) containing a filler (18) (see Figs. 6, 7), which prevents the free passage of the gaseous medium. The filler (18) ensures the passage of inert gas through the channel system (14) only when the required excess gas pressure inside the package is reached.
Система каналов (14) с одной стороны сообщается с каналом (13), по которому инертный газ поступает в узел выравнивания давления газа, а с другой стороны - с каналом (15) сообщения узла выравнивания давления газа с внешней средой.The system of channels (14) on the one hand communicates with the channel (13), through which the inert gas enters the gas pressure equalization unit, and on the other hand, with the channel (15) connecting the gas pressure equalization unit with the external environment.
На фиг.6 представлен вариант исполнения системы каналов (14), которая имеет два вертикальных канала, а на фиг.7 - вариант исполнения с одним вертикальным каналом. При этом принцип работы у обоих вариантов одинаков и состоит в следующем.Figure 6 shows an embodiment of the channel system (14), which has two vertical channels, and Figure 7 shows an embodiment with one vertical channel. In this case, the operating principle of both options is the same and is as follows.
Узел выравнивания давления газа сообщается с межслойным пространством биметаллического пакета. Во время нагрева газонаполненного пакета в печи поднимается температура инертного газа внутри пакета, что приводит к повышению давления газа во внутреннем пространстве пакета.The gas pressure equalization unit communicates with the interlayer space of the bimetallic package. When a gas-filled package is heated in an oven, the temperature of the inert gas inside the package rises, which leads to an increase in gas pressure in the internal space of the package.
Наполнитель (18) обеспечивает проход инертного газа по системе каналов (14) только при достижении необходимого избыточного давления. Внутри системы каналов (14) наполнитель фиксируется элементами (17), которые в частности представляют собой негерметичные винты или пробки. С помощью элементов (16) (например, стальных пробок) осуществляется герметизация технологических отверстий, для чего может быть применена, например, сварка.The filler (18) ensures the passage of inert gas through the channel system (14) only when the required excess pressure is reached. Inside the channel system (14), the filler is fixed by elements (17), which in particular are non-sealed screws or plugs. Using elements (16) (for example, steel plugs), the process holes are sealed, for which, for example, welding can be used.
В качестве наполнителя (18) может быть использован электрокорунд, при этом в данном случае предпочтительно использовать гранулы электрокорунда фракцией 3÷20 мкм.Electrocorundum can be used as a filler (18), and in this case it is preferable to use electrocorundum granules with a fraction of 3÷20 microns.
Далее описан вариант сборки одной из возможных конструкций биметаллического газонаполненного пакета, используемого для реализации заявленного изобретения. Данный способ заключается в последовательной реализации следующих этапов.The following describes an option for assembling one of the possible designs of a bimetallic gas-filled package used to implement the claimed invention. This method consists of sequential implementation of the following stages.
1) Черновая абразивная зачистка сопрягаемых поверхностей заготовок основного (1) и плакирующего (2) слоев.1) Rough abrasive cleaning of the mating surfaces of the workpieces of the main (1) and cladding (2) layers.
2) Сверление в заготовке основного слоя (1) канала (11), предназначенного для соединения межслойного пространства пакета и корпуса эжектора (9).2) Drilling into the workpiece the main layer (1) of the channel (11), intended for connecting the interlayer space of the package and the ejector body (9).
В зависимости от количества используемых устройств, предназначенных для выпуска из пакета инертного газа в процессе его нагрева и прокатки, в заготовке основного слоя в процессе сборки пакета выполняется соответствующее количество каналов (11) для газообмена.Depending on the number of devices used, designed to release inert gas from the package during its heating and rolling, a corresponding number of channels (11) for gas exchange are made in the base layer blank during the assembly process of the package.
3) Приварка к заготовке основного (1) слоя корпуса эжектора (9), содержащего в себе узел эжекции газа, а также узел выравнивания давления газа.3) Welding to the workpiece the main (1) layer of the ejector body (9), containing a gas ejection unit, as well as a gas pressure equalization unit.
4) Чистовая абразивная зачистка сопрягаемых поверхностей заготовок основного (1) и плакирующего (2) слоев.4) Finish abrasive cleaning of the mating surfaces of the workpieces of the main (1) and cladding (2) layers.
5) Обезжиривание сопрягаемых поверхностей заготовок основного (1) и плакирующего (2) слоев.5) Degreasing the mating surfaces of the workpieces of the main (1) and cladding (2) layers.
6) Укладка плакирующего (2) слоя на заготовку основного слоя (1) с образованием сопрягаемыми поверхностями межслойного зазора.6) Laying the cladding (2) layer on the workpiece of the main layer (1) with the formation of an interlayer gap by the mating surfaces.
7) Обварка контура пакета с образованием герметичного сварного шва (3).7) Welding the contour of the package to form a sealed weld (3).
8) Замещение атмосферы в межслойном пространстве пакета на инертный газ (в частности, аргон) путем последовательного вакуумирования и подачи инертного газа, через сквозное отверстие (на фигурах не показано) в корпусе эжектора (9).8) Replacement of the atmosphere in the interlayer space of the package with an inert gas (in particular, argon) by sequential evacuation and supply of inert gas through a through hole (not shown in the figures) in the ejector body (9).
На момент замещения атмосферы в канал (15) устанавливается герметично съемная заглушка (на фигурах не показана), которая удаляется после выравнивания давлений в заполненном инертным газом межслойном пространстве пакета и атмосферным воздухом.At the moment the atmosphere is replaced, a hermetically removable plug (not shown in the figures) is installed in the channel (15), which is removed after equalizing the pressures in the interlayer space of the package filled with inert gas and atmospheric air.
9) Установка пробки (на фигурах не показана) в сквозное отверстие в корпусе эжектора (9) и ее последующая обварка.9) Installation of a plug (not shown in the figures) into the through hole in the ejector body (9) and its subsequent welding.
10) Удаление из канала (15) съемной заглушки (на фигурах не показана) и его заполнение выгораемым герметиком.10) Removing the removable plug from the channel (15) (not shown in the figures) and filling it with burnable sealant.
Собранный биметаллический газонаполненный пакет помещается в печь, где осуществляется его нагрев до температуры 1000÷1290°С. После выдачи пакета из печи осуществляют его горячую прокатку на толстолистовом реверсивном стане. Предпочтительно обеспечивать абсолютное обжатие в первом проходе прокатки не менее толщины плакирующего слоя (2).The assembled bimetallic gas-filled package is placed in a furnace, where it is heated to a temperature of 1000÷1290°C. After the package is released from the furnace, it is hot rolled on a thick-sheet reversing mill. It is preferable to ensure absolute compression in the first rolling pass of at least the thickness of the cladding layer (2).
Заявленный способ апробирован на оборудовании металлургического комплекса Стан-5000 АО «Выксунский металлургический завод». В таблице 1 приведены параметры опытного производства плакированных стальных листов и результаты их испытаний. Полученные результаты испытаний изготовленных листов, характеризующие прочность соединения слоев и сплошность их сцепления, свидетельствуют о том, что при использовании изобретения достигается заявленный технический результат.The claimed method was tested on the equipment of the Stan-5000 metallurgical complex of JSC Vyksa Metallurgical Plant. Table 1 shows the parameters of the pilot production of clad steel sheets and the results of their tests. The obtained test results of the manufactured sheets, characterizing the strength of the connection of the layers and the continuity of their adhesion, indicate that when using the invention, the declared technical result is achieved.
Заявленный способ предназначен для использования в промышленности, а именно для производства плакированного стального листа. При этом для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов.The claimed method is intended for use in industry, namely for the production of clad steel sheets. Moreover, for the claimed method in the form as it is characterized in the independent claim of the invention, the possibility of its implementation has been confirmed using the means and methods described in the application or known before the priority date.
Claims (6)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2803447C1 true RU2803447C1 (en) | 2023-09-13 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU221922U1 (en) * | 2023-10-03 | 2023-11-30 | Акционерное общество "Выксунский металлургический завод" (АО "ВМЗ") | Bimetallic package |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2145248A (en) * | 1935-02-14 | 1939-01-31 | Clad Metals Ind Inc | Method of producing steel clad with a copper base metal and the product thereof |
| RU2388582C2 (en) * | 2004-06-10 | 2010-05-10 | Эй Ти Ай Пропертиз, Инк. | Clad substrates from alloys and method to produce them |
| RU194091U1 (en) * | 2019-08-22 | 2019-11-28 | Закрытое Акционерное Общество "Инжиниринговый Центр "Технохим" | BIMETAL METAL PACKAGE |
| RU2709302C1 (en) * | 2019-08-22 | 2019-12-17 | Закрытое Акционерное Общество "Инжиниринговый Центр "Технохим" | Clad sheet manufacturing method |
| RU195651U1 (en) * | 2019-08-22 | 2020-02-03 | Закрытое Акционерное Общество "Инжиниринговый Центр "Технохим" | BIMETALLIC GAS-COMPLETED METAL PACKAGE |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2145248A (en) * | 1935-02-14 | 1939-01-31 | Clad Metals Ind Inc | Method of producing steel clad with a copper base metal and the product thereof |
| RU2388582C2 (en) * | 2004-06-10 | 2010-05-10 | Эй Ти Ай Пропертиз, Инк. | Clad substrates from alloys and method to produce them |
| RU194091U1 (en) * | 2019-08-22 | 2019-11-28 | Закрытое Акционерное Общество "Инжиниринговый Центр "Технохим" | BIMETAL METAL PACKAGE |
| RU2709302C1 (en) * | 2019-08-22 | 2019-12-17 | Закрытое Акционерное Общество "Инжиниринговый Центр "Технохим" | Clad sheet manufacturing method |
| RU195651U1 (en) * | 2019-08-22 | 2020-02-03 | Закрытое Акционерное Общество "Инжиниринговый Центр "Технохим" | BIMETALLIC GAS-COMPLETED METAL PACKAGE |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU221922U1 (en) * | 2023-10-03 | 2023-11-30 | Акционерное общество "Выксунский металлургический завод" (АО "ВМЗ") | Bimetallic package |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5611944A (en) | Hollow component manufacture | |
| US5277045A (en) | Superplastic forming of metals at temperatures greater than 1000 degree C | |
| US8127443B2 (en) | Method of fabricating a rocket engine nozzle using pressure brazing | |
| US6571450B2 (en) | Process for the monolithic molding of superplastic material | |
| US5579988A (en) | Clad reactive metal plate product and process for producing the same | |
| US20170157723A1 (en) | Method for production of a heat exchanger with at least two fluid circulation circuits with a large number of channels and/or large dimensions | |
| US5729901A (en) | Method of manufacturing hollow articles by superplastic forming and diffusion bonding | |
| JPH05192726A (en) | Method for forming a laminated metal structure | |
| RU2803447C1 (en) | Method for manufacturing clad steel sheet | |
| US7049548B1 (en) | System and method for processing a preform vacuum vessel to produce a structural assembly | |
| EP2661334A1 (en) | Residual stress reduction in welding | |
| US20030201037A1 (en) | Manufacturing process for an element of a chemical device comprising a support part in metal and an anticorrosion metallic coating | |
| US4946304A (en) | Weld joint | |
| KR20230068427A (en) | Flanged joints and how to connect two components fluidly | |
| US6222148B1 (en) | Method for producing a multilayer thin-walled bellows of stainless steel | |
| US7134176B2 (en) | Superplastic forming and diffusion bonding process | |
| WO1997034690A1 (en) | Safety process for pressure equipment in contact with corrosive fluids | |
| JPS5936145B2 (en) | pressure vessel | |
| US5996390A (en) | Method for manufacturing vacuum chamber | |
| US2932885A (en) | Method and pack for making zirconium-clad steel plate | |
| RU2277464C2 (en) | Method of and device for evacuating of multilayer packs for rolling | |
| US3527917A (en) | Method of electron beam welding on thick metal sheets | |
| EP3713707B1 (en) | A method for manufacturing a metal based frame, and a metal based frame | |
| RU2087285C1 (en) | Method of production of bimetallic vessels | |
| RU180709U1 (en) | MULTI-LAYER BILL FOR HOT ROLLING |