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

соте, но и по длине раскатов. Как нетрудно заметить, начиная с сечения 1, соответствующего входу металла в валки, до сечения 10, соответствующего выходу метал­ ла из валков, характер кривых изменяется, причем осо­ бенно существенно на участках входа и выхода металла из валков. У самого входа неравномерность оказалась самой высокой. Здесь деформация достигала 26 и 22%, что превышает среднюю в 3,34 и 1,56 раза соответствен­ но у полос с отношением Н/В 9 и 5,1. Общий характер изменения неравномерности деформации по длине был одинаковым у полос с различным отношением Н/В. Та­ ким образом, влияние параметра Н/В сказывается на этой неравномерности только количественно.

Высотную неравномерность в различных сечениях по ширине полос, подвергаемых редуцированию, изучали на одних и тех же образцах с различным отношением Н/В. На внешние широкие грани образцов нанесли коор­ динатные сетки, а по середине ширины просверленные через торец продольные каналы залили свинцом. Усло­ вия прокатки этих образцов (масштаб моделирования 1: 10) приведены в табл. 1. По результатам замеров на инструментальном микроскопе построили кривые изме­ нения высотной деформации по середине длины полосы, т. е. в условиях установившегося процесса, на боковой грани и продольно вертикальной плоскости симметрии. Кривые получились качественно одинаковыми. Для двух рассмотренных вертикальных зон они различались только количественно. Полученные данные показали,

30

ПОПЕРЕЧНАЯ ДЕФОРМАЦИЯ В ПРИКОНТАКТНЫХ ЗОНАХ

При редуцировании поперечная деформация имеет весьма сложный характер. Особый интерес представляет поперечная деформация в приконтактных зонах, в осе­ вой зоне и на концах прокатываемых полос. В прикон­ тактных зонах она всегда положительная, т. е. имеет место уширение металла. В осевой зоне при определен­ ных условиях поперечная деформация может быть отри­ цательной, т. е. происходит утяжка металла. Характер же поперечной деформации на концах полос отвечает неустановившемуся процессу прокатки [15].

Имея в виду различный характер поперечной дефор­ мации в названных участках и учитывая ее разное зна­ чение для процесса редуцирования, рассмотрим их раз­ дельно. Поперечная деформация в приконтактных зонах может быть различной. Как это видно из рис. 7, в ре­ зультате поперечной деформации по-разному изменяется форма поперечного-сечения. При прокатке на гладкой бочке и в неглубоких калибрах из-за местной попереч­ ной деформации образуются «лампасы» с острыми вер­ шинами и резкими переходами. Такие лампасы при дальнейшей прокатке неизбежно превращаются в плены, что приводит к порче металла. При определенных усло­ виях, в частности при достаточной глубине калибров, поперечная деформация по высоте приконтактных зон может изменяться плавно, без острых переходов, таким образом, что при дальнейшей плоской прокатке исклю­ чается образование плен.

Из сказанного следует, что как сама величина попе­ речной деформации в приконтактных зонах, так и ее распределение по высоте этих зон, являются очень важ­ ными с точки зрения осуществления процесса редуциро­ вания. Показанные на рис. 8 кривые иллюстрируют из­ менение максимальных значений поперечной деформа­ ции A 6max/-S в приконтактных зонах в зависимости от параметров калибров. Она, как видно, тем больше, чем меньше 2hv/bR, т. е. чем меньше глубина калибров (/гр — глубина ручья; Ьа — ширина ручья у дна). Начиная с не­ которых значений 2/гр/Ья, поперечная деформация остает­ ся постоянной при их увеличении. При общем характере полученной закономерности для различных отношений Н/В они различаются только количественно — значение АЬтах/В повышается с увеличением Н/В. Одновременно

31

с уширением изменяется положение точек максимума поперечной деформации в приконтактных зонах, считая от дна калибров. По мере увеличения 2/гр/Ьд эти точки отдаляются от дна калибра, приближаясь к их разъему.

с точки зрения качества металла получаются, когда точ­ ки максимума поперечной деформации в приконтактных зонах соприкасаются со стенками калибров. В этом слу­ чае вся зона уширения приобретает плавные очертания по высоте, исключающей последующую порчу металла. Практически это возможно, когда ширина полосы в зоне максимального уширения (B-\-kbшах) не превышает ширины калибра у разъема Ьр, т. е. когда (В-\-АЬтах< Ь р) .

Существенное влияние на поперечную деформацию в приконтактных зонах оказывает выпуск калибров. С увеличением выпуска поперечная деформация увели­ чивается и одновременно точки максимума уширения приближаются к дну калибров. Наоборот, по мере уменьшения выпуска, несмотря на уменьшение попереч­ ной деформации, условия прокатки ухудшаются, так как положение точек максимума уширения перемещается к разъему калибра. В конечном итоге это приводит к пе­ реполнению калибра с образованием лампасов.

Приконтактное уширение в установившемся процессе в сильной степени зависит от отношения размеров попе­

32

речного сечения полос, подвергаемых редуцированию. Оно тем больше, чем больше значение Н/В. Закон изме­ нения A.bmax/B= f (Н/В) близок к линейному. Приведен­ ные па рис. 9 кривые получены в совершенно одинако­ вых условиях редуци­ рования для углероди­ стой стали Ст. 3, на­ гревавшейся до 1150° С и алюминия (комнат­ ная температура). Ко­ личественное различие между кривыми опре­ деляется только соста­ вом металла и темпе­ ратурой их деформа­ ции.

Влияние суммарно­ го обжатия при реду­ цировании на попереч­ ную деформацию в приконтактных зонах

иллюстрируется кривыми рис. 10, а. Оно весьма сущест­ венно при малых обжатиях — до 16—20%. При более вы­ соких суммарных обжатиях поперечная деформация, достигнув в данных условиях своего наибольшего значе­ ния, практически остается постоянной. Только при обжа­ тиях, превышающих 35—40%, проявляется стремление к снижению наибольшего уширения. Обжатия до 16% могут быть осуществлены за один первый проход. В свя-

зи с этим, как показывают рис. 10, б, е, наибольшее уширение в приконтактных зонах может быть почти достиг­ нуто уже в первом проходе. Это очень важное обстоятельство должно учитываться при разработке ка­ либровки валков для редуцирования, поскольку уже в первом проходе такое уширение может привести к не­ желательным (в смысле качества металла) послед­ ствиям.

ПОПЕРЕЧНАЯ ДЕФОРМАЦИЯ В ОСЕВОЙ ЗОНЕ

Поперечная деформация в осевой зоне — по середине высоты сечения — в зависимости от различных факторов процесса редуцирования характеризуется приведенными ниже экспериментальными данными [16].

Рис. 11. Зависимость поперечной деформации в осевой зоне (по середине высоты полосы) от отношения Н/В (редуцирование; установившийся процесс; алюминий; В —18 мм)

Влияние HjB. Влияние геометрических параметров редуцируемых полос в интервале исследованных значе­ ний от Н/В= 1 до Н/В= 9 описывается кривой с мини­ мумом (рис. 11). При малых значениях Н/В, пример­ но до 2,5, поперечная деформация в осевой зоне поло­ жительная, т. е. происходит уширение металла. При значениях Н/В от 2 до 3 поперечная деформация при данном обжатии равна нулю. При более высоких зна­ чениях Н/В поперечная деформация в осевой зоне ста­ новится отрицательной, т. е. происходит так называемая утяжка металла, характеризующаяся уменьшением ис­ ходной ширины поперечного сечения по середине его

34

высоты. Когда Н/В достигает 6—7, утяжка становится наибольшей. При больших значениях Н/В утяжка начи­

По всей видимости, в этом случае вообще будет отсут­ ствовать поперечная деформация в осевой зоне.

Влияние обжатия. Кривые рис. 12 показывают, что при очень малых значениях обжатия так же, как и при некоторых достаточно высоких обжатиях, утяжка рав­ на нулю. Так как утяжка металла возможна лишь в ус­ ловиях, когда в нем действуют продольные растягиваю­ щие напряжения, обусловленные неравномерностью вы­ сотной деформации, поэтому как при малых обжатиях, так и при тех обжатиях, когда утяжка равна нулю, рас-

Рис. 12. Зависимость поперечной деформации в осевой зоне ДЬц(В от об*

жатия за проход и при различных отношениях Н(В (цифры на кривых). Редуцирование, установившийся процесс, алюминий

тягивающие напряжения, видимо, либо отсутствовали, либо были очень малы. Сказанное позволяет сделать вы­ вод, что сама по себе высокая неравномерность дефор­ мации (очевидно, что при малых обжатиях она в кон­ кретных условиях была наибольшей) недостаточна для того, чтобы возникающие в деформируемом металле растягивающие напряжения могли привести к отрица­ тельной поперечной деформации или к каким-либо дру­ гим явлениям. По-видимому, эти условия создаются, ког­ да наряду с большой неравномерностью деформации происходит достаточно энергичное продольное переме­

щение металла. Судя но кривым рис. 12 это имеет мес­ то в условиях, когда значение утяжки становится экст­ ремальным. Эти экстремальные значения утяжки для каждого отношения Н/В зависят от степени обжатия. Чем больше отношение Н/В, тем при большем обжатии достигается экстремум. Экстремум для малых отноше-

Рис. 13. Изменение поперечной деформации (утяж­

ний Н/В получается при достаточно малых обжатиях, например при Н/В— 6 оно составляет около 5%. Важно при этом и то, что чем меньше обжатие, тем меньше и величина самой утяжки. Для Н/В— 7 экстремум утяж­ ки соответствует обжатию около 16%- Сама утяжка ко­ личественно оказалась почти в два раза большей, чем для Н/В= 5. Существенное влияние на величину утяж­ ки и положение экстремума оказывает интенсивность обжатия. Согласно рис. 12, экстремум утяжки для полос с отношением Н/В= 7 при редуцировании за один про­ ход имеет место при и = 16%. При редуцировании таких же полос за три прохода со средним обжатием около 10% экстремум утяжки был достигнут при суммарном обжатии около 26% (рис. 13). Когда же еще больше снизили интенсивность обжатия — до 1,5% за проход,— экстремум утяжки не был достигнут даже при суммар­ ном обжатии около 40% (36 проходов).

Влияние выпуска калибра. На ранее приведенном рис. 8 показано изменение утяжки в осевой зоне в за­ висимости от выпуска калибра. Она, как видно, умень­ шается с его увеличением.

36

ПРОТЯЖЕННОСТЬ ЗОНЫ УТЯЖКИ

Утяжка концентрируется не только в осевой зоне по середине высоты сечения. Она распространяется по всей свободной высоте редуцируемых полос. В связи с этим представляет интерес выяснить характер изменения всей

АЬ/В= 0. При обжатии в 16,55% зона утяжки начинается в точке Яд =0,36, т. е. значительно ближе к середине вы­

соты сечения и при этом достигает значения порядка АЬ/В— —0,024 по середине высоты сечения.

Форма боковой поверхности редуцируемых полос в пределах свободной ее высоты, по данным Л. Л. Мадорского!, с достаточной точностью описывается уравнени­ ем параболы следующего вида:

1 М а д о р с к и й Л. Л. Разработка и исследование процесса про­ катки сортовой трансформаторной стали. Автореф. канд. дис. М., 1970

37

где hT— расстояние от центральной оси полосы до слоя, поперечную деформацию которого необходимо определить

2

Здесь h— высоты полосы после прокатки; /г3— глубина заполнения калибра;

Дбц— поперечная деформация в осевой зоне.

Из уравнения (2.2), приравняв уширение А6 нулю, определили протяженность зоны утяжки:

0,1

О

0.1

§

^0,3

0,5

06

Рис. 15. Зависимость Л 6/2 и коэффициента ах от суммарного обжатия и

(сталь 10; # /£ =5,3; £=30 мм; установившийся процесс)

значения Аb и аь входящие в уравнение (2.4). Их за­ висимость от суммарного обжатия показана на рис. 15. Располагая этими данными, можно в первом приближе­ нии оценить и характер распределения по высоте сече­ ния возникающих в нем в результате неравномерности высотной деформации продольных растягивающих на­

38

пряжений. Для этой цели удобно пользоваться коэффи­ циентом высотного распространения утяжки:

имеет место по всей высоте сечения. Однако при реду­ цировании, которое происходит в достаточно глубоких калибрах, это невозможно, потому что часть полосы, по меньшей мере 0,2—0,25 h, находится в контакте со стен­ ками калибра. Высотное распространение утяжки зави­ сит от целого ряда факторов. При прочих равных усло­ виях наиболее значительное влияние на ky оказывает

ное распространение утяжки оказалось у трансформа­ торной стали меньше, чем у углеродистой. Это объясня­ ется более низким сопротивлением деформации трансформаторной стали.

39