книги из ГПНТБ / Чижиков, Ю. М. Редуцирование и прокатка металла непрерывной разливки

цов (из алюминия) заливали свинцом. С исходных образцов и после каждого прохода снимали рентгено­ граммы, по которым на инструментальном микроскопе

Рис. 1. Деформация слоев металла нсл ^ по высоте сечении

замеряли необходимые величины для определения де­ формированного состояния [12]. От образцов с полыми каналами после каждого прохода отрезали поперечные темплеты. Прокатке подвергали образцы, поперечное се­

20

чение которых характеризовалось отношением Н/В до 9,1. Полученные эспериментальные данные [13, 14] поз­ волили оценить распределение деформации по высоте се­

чения в установившемся процессе прокатки. Кривые, при­ веденные на рис. 1, показывают изменение суммарной деформации различных слоев металла по высоте сечения в зависимости от суммарного обжатия всего сечения. Су­ дя по этим кривым, в обоих случаях (для Н/В— 5,1 и Н/В= 9,1) деформация отдельных слоев отличается от деформации сечения в целом. Это указывает на то, что и при редуцировании деформация в установившемся про­ цессе по высоте сечения является неравномерной.

Истинный характер деформированного состояния при редуцировании иллюстрируют кривые рис. 2. Они пока­ зывают степени деформации, фактически достигнутые в отдельных слоях металла по высоте сечения в первом проходе при редуцировании полос с различным отноше­ нием Н/В.

Все кривые, показывающие зависимость деформации слоев от суммарной степени деформации, имеют три эк­

21

стремума. При редуцировании в калибрах, что и имело место в описываемых опытах, максимальные значения деформации достигаются в слоях, расположенных на не­ котором расстоянии от контакта, достаточно точно фик­ сируемого степенью заполнения калибров и их глубиной. Минимум деформации во всех случаях приходится на центральную зону по середине высоты сечения.

Обращает на себя внимание то обстоятельство, что даже у полос с таким большим отношением, как HJB— 9, центральная зона претерпевает положительную дефор­ мацию, которая уже в первом проходе при обжатии, рав­ ном 11,3%, достигает 5,3%, т. е. составляет 47% от де­ формации образца. Деформация осевой зоны с уменьше­ нием Н/В увеличивается. Так, при редуцировании полос с Н.]В= 6 она достигла 75% (7,5:10,0 = 0,75) от относи­ тельного обжатия полосы в целом. Аналогичная картина наблюдалась и при редуцировании полос с другим от­ ношением сторон сечения.

Приведенные сведения о характере деформации осе­ вой зоны, начиная с первого прохода, имеют большое практическое значение. Они показывают, что процесс ре­ дуцирования протекает в условиях, когда относительная неравномерность деформации сравнительно невелика. При этом исключается возможность образования значи­ тельных растягивающих напряжений в осевой зоне сече­ ния и связанных с ними возможных нарушений сплошно­ сти внутри металла. Это обстоятельство — отсутствие нарушений сплошности внутри металла — было подтвер­ ждено многократными рентгеновскими просвечиваниями раскатов и исследованием их макроструктуры.

Опыты по прокатке образцов с полыми продольными каналами представляют особый интерес своей нагляд­ ностью. Как это можно видеть по фотографиям попереч­ ных темплетов образцов углеродистой стали Ст.З, под­ вергнутых редуцированию при 1100° С (рис. 3), со сред­ ним обжатием около 10% за проход, вначале круглые отверстия постепенно изменяют свою форму и в конеч­ ном итоге полностью смыкаются, превращаясь в черточ­ ки. Вид отверстий свидетельствует о наличии высотной неравномерности деформации. Деформация минимальна

22

рые здесь из круглых превратились в эллипсовидные. Отставание высотной деформации в осевой зоне сохра­ няется и при суммарном обжатии, равном 50% (седьмой проход). Каналы полностью сомкнулись только при об­ жатии около 65%- В приконтактных зонах, наоборот, высотная деформация явно опережает деформацию об-

Рис. 3. Поперечные сечения темплетов углеродистой стали Ст.З с про­

проход, 25,3%; 5 — пятый проход, « v =38,2%; 7 — седьмой проход,

«2=50,2%

разца в целом. Каналы в этих зонах полностью смыка­ ются уже при суммарном обжатии около 20%•

При исследовании установили существенное влияние сопротивления деформации на характер высотной де­ формации. Повышение температуры прокатки, при кото­ рой уменьшается сопротивление деформации, так же как и состав металла (если металл характеризуется по­ ниженными механическими свойствами в момент про­ катки), способствует выравниванию высотной деформа­ ции. Распределение деформации по высоте сечения ка­

23

чественно такое же, как и полученное при обработке рентгенограмм, количественно же оно несколько отлича­ ется— соответствующие значения в первом случае не­ сколько выше. Это можно объяснить тем, что при де­ формации полых каналов создаются благоприятные ус­ ловия для перемещения металла внутрь этих каналов. В результате общая деформация в каждый из зон по высоте сечения получается соответственно большей.

НЕРАВНОМЕРНОСТЬ ДЕФОРМАЦИИ ПРИ РЕДУЦИРОВАНИИ

Неравномерность деформации по высоте сечения оп­ ределяли по выражению

( 2. 1)

где «щах, «min, — относительное максимальное и мини­

мальное обжатие слоев и суммарное обжатие всего об­ разца. По полученным экспериментальным данным по­ строили номограмму, показанную на рис. 4. На ней представлены две зависимости: 1) зависимость неравно­ мерности деформации от рдношепия характерных раз­ меров прокатываемого сечения Н/В [НA=f(H/B) ] при

постоянных относительных обжатиях от 0,02 до 0,20; 2) зависимость неравномерности деформации от относи­ тельного обжатия [НA = f(u)] при постоянных Н/В от 1

до 10. В первом приближении зависимость НA— f(H/B)

характеризуется как линейная функция. Более же точно она представляется кривой, согласно которой с увели­ чением Н/В высотная неравномерность увеличивается с нарастанием. Зависимость НА= }(и ) имеет явно пара­

болический характер. Неравномерность высотной дефор­ мации весьма существенно уменьшается с ростом отно­ сительного обжатия уже в первом проходе. При и= 0,16 неравномерность деформации при редуцировании полос с таким большим отношением Й/В= 8 составляет всего лишь 0,75. Для того же значения Н/В при относитель­ ном обжатии, например 0,08, что вполне реально (для сляба 2000X250 мм абсолютное обжатие при редуциро­ вании составит 0,08-2000=160 мм, что допустимо), не­ равномерность деформации возрастает до 1,35. Вообще неравномерность деформации при редуцировании, на­ пример полос с Н/В— 1, при изменении обжатия от 0,02

24

до 0,2 уменьшается с 2,6 до 0,55, т. е. почти пять раз. Из этих данных следует, что для уменьшения неравномер­ ности деформации при редуцировании обжатия за про­ ход необходимо по возможности увеличивать.

Редуцирование осуществляется в глубоких калибрах, в валках большого диаметра. Условия захвата в них

и

Рис. 4. Зависимость неравномерности деформации от отношения Н/В и от­

25

весьма благоприятные. По опытным данным, обжатия за проход могут достигать весьма высоких значений (до 300 мм), в обычной прокатной практике не применя­ емых. При таком высоком абсолютном обжатии для сля­ ба шириной 2000 мм относительное обжатие составит и=0,15, при котором Я д снижается до 0,8. Количествен­

ное влияние самого отношения Н/В на неравномерность

проход постоянное и=0,1

деформации тоже весьма значительно. Например, при постоянном обжатии я— 0,1 и увеличении Н/В с 3 до 9 неравномерность деформации возрастает в три раза. Таким образом, и при редуцировании с уменьшением Н/В (а при постоянном В это означает — с уменьшением Я, что и имеет место после каждого прохода) неравно­ мерность высотной деформации снижается.

В связи со сказанным большой интерес представляет характер изменения неравномерности деформации при

26

редуцировании по мере увеличения суммарного обжа­ тия. На рис. 5 приведены три кривые, показывающие из­ менение неравномерности деформации с увеличением Н/В. Кривая 1 получена при «2=const = 0,l, достигну­

том за один проход, для каждого значения Н/В в от­ дельности. Она по характеру такая же, как и приведен­ ная на рис. 4. При редуцировании по мере увеличения суммарного обжатия отношение Н/В при постоянном В все время уменьшается. Кривая 2 показывает характер

обжатия по проходам были различными) уменьшается не так, как показывает кривая 1, и получается значи­ тельно меньшей, чем в первом случае. Так, если но кри­ вой 1 неравномерность высотной деформации при Н/В= 5 составляет 0,7, то для того же отношения Н/В, достигнутого в результате редуцирования, начиная с от­ ношения Н/В= 9, оно составляет всего лишь Я д= 0,3

(кривая 2), т. е. в 2,3 раза меньше. Это очень важное обстоятельство, поскольку оно отражает картину, на­ блюдающуюся в реальных условиях.

Кривая 3 получена в следующих условиях. Начиная с Н/В= 9, в каждом проходе обжатие было постоян­ ным— порядка 0,1. Неравномерность деформации, как и для кривой 2, определялась по нарастающим показа­ телям.

Как показали исследования, высотная деформация различна и по длине редуцируемых полос. Распределе­ ние высотной деформации по длине редуцируемых полос изучали при двух отношениях Н/В, равных 5,1 и 9,1 пос­ ле прокатки в один проход с одинаковым абсолютным обжатием, в переводе на натуру составившим 130 мм при относительном обжатии соответственно 14 и 7,6%.

По результатам замеров рентгенограмм построили кривые изменения деформации по высоте сечения, по длине полос после редуцирования (рис. 6). Эти кривые представляют собой уровни одинаковых деформаций но длине полос в различных горизонтах по высоте сечения. Кривые уровней, а также кривые, иллюстрирующие из­ менение деформации по высоте сечения в 10 местах по длине полосы, показывают что при редуцировании де­ формация получается неравномерной не только по вы-

27