48

департамент освіти і науки

запорізької обласної державної адміністрації

Державний навчальний заклад

«Запорізький професійний металургійний ліцей»

А.А. Гітуляр, З.Ф.Загрія

ТЕХНОЛОГІЯ ПРОКАТНОГО ВИРОБНИЦТВА

Конспект лекцій

Навчальний посібник

Запоріжжя

2015

Зміст

Введення............................................................................................................	3
РОЗДІЛ 1. ОСНОВИ ПЛАСТИЧНОЇ ДЕФОРМАЦІЇ............................	4
Напруга і деформація. Пружна і пластична деформація....................	4
1.2. Особливості пластичної деформації полікристалічних тіл...................	7
Види деформації при ОМТ......................................................................	9
Вплив різних факторів на пластичні властивості металу.....................	10
Основні поняття ліквація і рекристалізація при гарячій прокатці металу. Поняття опору металу деформації під час прокатки. Схеми деформацій та напруженого стану...........................................	12
РОЗДІЛ 2. ОСНОВИ ТЕОРІЇ ПРОКАТКИ...............................................	18
2.1. Визначення процесу прокатки. Поздовжня прокатка..........................	18
2.2. Геометрія осередка деформації при прокатці........................................	19
2.3. Параметри деформації при прокатці.......................................................	20
2.4. Умова захвату металу валками................................................................	22
2.5. Випередження і розширення....................................................................	24
РОЗДІЛ 3. ТЕХНОЛОГІЧНІ ПРОЦЕСИ ТА РЕЖИМИ ПРОКАТКИ.....................................................................................................	26
3.1. Заготовки для прокатного виробництва..................................................	26
3.2. Схеми технологічного процесу прокатки...............................................	27
3.3. Нагрівання металу перед прокаткою.......................................................	29
3.4. Режими прокатки та охолодження металу після прокатки...................	43
3.5. Дефекти металу, пов’язані з його охолодженням...................................	46

ВВЕДЕННЯ

Технологія прокатного виробництва одна з базових дисциплін професійної підготовки спеціалістів із середньою - спеціальною технічною освітою, вміст якої визначається наступним вимогам:

• для спеціальності 8124 «Прокатник гарячого металу»

Роль прокатного виробництва в промисловому розвитку держави. Сутність, вміст та основи пластичної деформації, основи теорії прокатки,технологічні процеси та режими прокатки, технологія гарячої прокатки кольорових металів та сплавів на станах різних типів, контроль якості прокатки.

Розділ 1. Основи пластичної деформації План:

1. Напруга і деформація. Пружна і пластична деформація;

2. Особливості пластичної деформації полікристалічних тіл;

3) Види деформації при ОМТ;

4) Вплив різних факторів на пластичні властивості металу;

5) Основні поняття ліквація і рекристалізація при гарячій прокатці металу. Поняття опору металу деформації під час прокатки. Схеми деформацій та напруженого стану.

1.1.Напруга і деформація. Пружна і пластична деформація.

Деформацією називається зміна розмірів і форми тіла під дією прикладених сил. Тіло деформується під дією прикладених до нього зовнішніх сил або різними фізіко-механічнімі процесами, наприклад, унаслідок температурної дії або зміною об'єму окремих кристалітів при фазових перетвореннях. При цьому в телі виникає внутрішня напруга. Напругою називається відношення зусилля, що діє, до площі поперечного перетину тіла або зразка σ = P/F. Сила Р, що діє на деякому майданчику F, зазвичай не перпендикулярна до неї, а направлена під деяким кутом, тому в тілі виникає не лише нормальна, але і дотична напруга (малюнок нижчий, а).

Залежно від напряму дії сили нормальна напруга поділяє на тих, що розтягують і стискують. Наявність у випробовуваному зразку механічних надрізів, тріщин, внутрішніх дефектів металу, крізних отворів, різких переходів від товстого до тонкого перетину і так далі приводить до нерівномірного розподілу напруги, створюючи в основі надрізу пікову концентрацію нормальної напруги (малюнок нижчий, би). Пік напруги (σk) тим більше, чим менше радіус концентратора напруги. Розрізняють тимчасову і залишкову напругу. Тимчасова напруга виникає під дією зовнішнього навантаження і зникає після її зняття, залишкова - залишається в тілі після припинення дії навантаження.

Внутрішня напруга може виникати при нерівномірному нагріві виробу унаслідок неоднорідного розширення металу в різних зонах. Ця напруга називає температурною. Крім того, напруга виникає унаслідок неоднорідного протікання структурних перетворень за об'ємом і так далі. Їх називають фазовими або структурними. Залежно від взаємно урівноважених об'ємів розрізняють напругу I, II і III роду. Напруга I роду урівноважена в об'ємі всього тіла, напруга II роду — в межах зерна, а напруга III роду — в об'ємах кристалічного вічка. Всі ці види напруги взаємозв'язані між собою і зміну мікронапруг III роду викликає утворення макронапруг I роду.

Рис. 1.1.1. Утворення нормальної (σ) і дотичної (τ) напруги при додатку сили Р до площі F (а) і епюри розтягуючої напруги при різних концентраторах напруги (б)

σн— номінальна (середнє) напруга (штрихова лінія);

σк— максимальна напруга;

Деформація матеріалу може бути пружною і пластичною. Якщо після припинення дії зовнішніх сил зміни форми, структури і властивостей тіла повністю усуваються, то така деформація називається пружною.

Пружна деформація не викликає помітних залишкових змін в структурі і властивостях металу; під дією прикладеного навантаження відбувається лише незначний відносний і повністю оборотний зсув атомів або поворот блоків кристала. При зростанні напруги вище межі пружності деформація стає необоротною. При знятті навантаження усувається лише пружна складова деформації, частина, що залишилася, називається пластичною деформацією. Пластична деформація в кристалах може здійснюватися ковзанням і двійникуванням. Ковзання окремих частин кристала відносно один одного відбувається під дією дотичної напруги, коли ця напруга в плоскості і у напрямі ковзання досягають певної критичної величини. Схема пружної і пластичної деформації металу з кубічною структурою, підданого дії дотичної напруги, показана на малюнку нижче. Ковзання в кристалічній решітці протікає по плоскості і напрямам з найбільш щільною упаковкою атомів, де величина опору зрушенню найменша. Це пояснюється тим, що відстань між сусідньою атомною плоскістю найбільша, тобто зв'язок між ними найменший.

Рис. 1.1.2. Схема пружної і пластичної деформації металу

під дією напруги зрушення:

а - первинний кристал; б - пружна деформація; в - збільшення пружної і виникнення пластичної деформації; г - залишкова деформація;

д - освіта двійника; С - плоскість зрушення; D - плоскість двійникування;

Плоскість ковзання і напряму ковзання, лежачі в цій плоскості, утворюють систему ковзання. У металах можуть діяти одна або декілька систем ковзання одночасно. Чим більше в металі можливої плоскості і напрямів ковзання, тим вище його здібність до пластичної деформації.