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

превышает значение единицы, указывает на то, что усло­ вия при редуцировании отличаются от тех, которые свой­ ственны простому процессу прокатки. Действительно, процесс редуцирования характеризуется важными осо­ бенностями. К ним относятся деформации очень высоких полос с большим отношением сторон сечения; прокатка в особо глубоких калибрах с ограниченным уширением и при наличии защемления. Из-за отсутствия свободы для уширения, а тем более при наличии защемления, силы, втягивающие металл в валки, очевидно, сущест­ венно увеличиваются, в результате чего равнодействую­ щая наклоняется в сторону, обратную направлению про­ катки, поэтому растет плечо равнодействующей, а вме­ сте с ним и момент прокатки. С другой стороны, при особо глубоких калибрах благодаря изменению катаю­ щего диаметра валков по высоте калибра создаются ус­ ловия, при которых металл по отношению ко дну калиб­ ра, где диаметр валков наименьший, как бы принуди­ тельно заталкивается в калибр, при этом возникают силы горизонтального подпора. При наличии таких сил, как известно, равнодействующая наклоняется против на­ правления прокатки, а плечо равнодействующей растет, вместе с ним увеличивается и момент прокатки. Этому же благоприятствует и повышенное опережение, имею­ щее место при редуцировании. Таким образом, отмечен­ ное выше возрастание моментов прокатки и плеча равнодействующей при редуцировании отражает дей­ ствительные физические условия этого про­ цесса.

Здесь уместно отметить еще и следующее. При заме­ ре усилий прокатки при помощи месдоз, установленных под нажимными винтами, определяется вертикальная составляющая усилий Рв, которая, если равнодействую­ щая наклонена, всегда будет меньше действительных усилий на валки Рп. В то же время при помощи торсио­ метров определяются крутящие моменты, соответствую­ щие действительным значениям равнодействующей уси­ лий прокатки. Затем плечо равнодействующей вычисля­ ют по зависимости а = М/2Рв, когда Рв<.Рц, оно будет, очевидно, получаться несколько большим, чем в дейст­ вительности. Это следует иметь в виду, однако сделан­ ный выше вывод о больших значениях величины плеча а при редуцировании по сравнению с его величиной при простом процессе прокатки, по-видимому, остается в си­

110

ле в виду тех физических особенностей процесса редуци­ рования, о которых говорилось выше.

Здесь уместно добавить следующее. Полученные срав­ нительно высокие значения ф и самих крутящих момен­ тов отражают конкретные условия моделирования. Оно осуществлялось в глубоком калибре с одним малым вы­ пуском, без проглаживающих проходов, т. е. в подчерк­ нуто неблагоприятных условиях. В производственных же условиях калибры должны иметь не один, а два и даже три выпуска. Редуцирование будет производиться с про­ глаживающими проходами. В результате условия реду­ цирования будут приближаться к обычным, а вероятное значение ф к величине порядка 0,6—0,65.

Сказанное подтверждается результатами производ­ ственных опытов, о которых подробно говорится ниже. Согласно этим опытам, моменты прокатки при редуци­ ровании не только не превышают значений, достигаемых при обычной прокатке, но в сравнимых условиях даже значительно ниже их.

Глава 6

КАЛИБРОВКА ВАЛКОВ ДЛЯ РЕДУЦИРОВАНИЯ НЕПРЕРЫВНОЛИТЫХ СЛЯБОВ

ОСОБЕННОСТИ КАЛИБРОВКИ ВАЛКОВ

Обычно при прокатке полос с отношением Н/В 2 применяют калибры, у которых отношение глубины вре­ за (/гр) к их ширине (йд) составляет 0,3—0,5. При опыт­ ной прокатке полос с отношением сторон сечения Н/В^З как в модели, так и в натуре, обнаружили переполнение калибров, которое приводило к образованию лампасов (рис. 62). Когда глубину калибров достаточно увеличили; переполнение их полностью прекратилось. Результаты этих и других опытов показали, что редуцирование плос­ ких слитков с отношением сторон сечения больше 2 воз­ можно только по специальной калибровке [9]. Главная особенность такой калибровки — наличие глубоких ка­ либров ящичного типа. Как показал накопленный опыт, конструкция глубоких калибров зависит не только от со­ отношения Н/В, но и от целого ряда других параметров, в том числе и таких, как состав прокатываемого метал-

111

Уравнения (6.4) и (6.5) характеризуют степень за­ щемления металла в калибре. Зависимость (6.5) получа­ ется как отношение условной глубины заполнения калиб­ ра при «нулевом» обжатии (или, что то же, при совме­ щении заготовки с дном калибра h3Q) к расстоянию от

дна калибра до точки изменения выпуска hlt соответст­ венно равных:

Показатель kz (6 .6 ) характеризует калибры с двой­ ным выпуском. Он представляет собой отношение шири­ ны Ьр к ширине калибра по разъему валков в случае оди­ нарного выпуска

(6.9)

b P = b a + 2 h P 1 £ а г

Чтобы определить значение каждого из перечислен­ ных параметров при калибровке валков для редуцирова­ ния, провели специальное исследование. По ходу иссле­ дования разработали три варианта калибровки валков для прокатки сортовой заготовки из непрерывнолитых слитков сечением 800X150 мм. Первая калибровка ха­

(а2 = 8о30'); т3 = 0,278 (аз=15°30/ ). Слябы, нагретые в пе­ чи с монолитной подиной, при прокатке изгибались отно­ сительно вертикальной оси. Те же слябы, нагретые рав­ номерно, прокатывались нормально, без изгиба. Чтобы исключить влияние неравномерности нагрева на качест­ во заготовки, изменили конструкцию калибра А. Новый

числа выпусков до двух вместо трех, 2 ) к увеличению за­ щемления вдвое, что было достигнуто уменьшением вы­ пуска у основания калибра тоже почти вдвое, 3) к умень­ шению выпуска у разъема калибра, что сказалось на ве­ личине коэффициента kz.

Неустойчивость полос из слябов углеродистой стали в измененном калибре была полностью ликвидирована. Однако редуцирование слябов таких же сечений транс-

форматорной стали, протекавшее также устойчиво без продольного изгиба, сопровождалось образованием лам­ пасов у разъема валков. По мере увеличения степени ре­ дуцирования эти лампасы, имевшие острые вершины, закатывались, превращаясь в плены. Пришлось третий

е

Рис. 64. Три варианта калибровки валков для прокатки литых слябов сечением

800X150 мм

раз изменить конструкцию калибров. Так как образова­ ние лампасов было связано с тем, что трансформаторная сталь обладает повышенной склонностью к уширению

114

(в сравнимых условиях примерно в 1,5 раза большей, чем углеродистая сталь), ширину калибра у разъема увели­ чили до 2 0 0 мм, в связи с чем выпуск у разъема возрос с 0,0117 до 0,3 (соответственно аг = 6°40' и 16°40'). Пока­ затель расширения kz при этом также увеличился с 1,05 до 1,2. Параметры калибров после третьего изменения

ми параметрами прокатка литых слябов трансформатор­ ной и углеродистой стали проходила успешно.

Описанные опыты указывают на то, что можно проек­ тировать калибровки валков для редуцирования, кото­ рые могут быть одинаковыми при прокатке, если не всех, то во всяком случае большинства марок стали.

ПРОГЛАЖИВАЮЩИЕ ПРОХОДЫ

При прокатке слябов с большим отношением сторон се­ чения создаются особые условия для деформации их пе­ редних и задних концов. В результате значительной не­ равномерности деформации передние и задние торцы полос по мере увеличения суммарного обжатия все боль­ ше уширяются, что, как это показано на рис. 65, в конце концов приводит к образованию подрезов и лампасов. Хотя такие лампасы простираются на сравнительно не­ большую длину, они совершенно недопустимы, так как ухудшают условия прокатки и существенно снижают вы­ ход годного. Чтобы исключить образование лампасов, необходимо своевременно прекращать их образование. Это возможно, когда раскаты, у которых торцы, имею­ щие еще плавные очертания, подвергаются обжатию по узкой стороне для снятия уширения торцов. Так как в установившемся процессе, т. е. по всей длине раскатов за исключением их концов, уширение либо отсутствует (чаще всего наблюдается утяжка), либо оно очень не­ значительно, обжатие может быть тоже очень незначи­ тельным. Такое небольшое обжатие по стороне В необ­ ходимо в начальных стадиях редуцирования, когда отно­ шения HjB еще велико. Как правило, это связано с тем, что по мере уменьшения В увеличивается величина HjB, а вместе с ней и трудности редуцирования. Процесс осложняется еще и тем, что размер В не должен быть меньше ширины калибра у его дна. Поэтому прокатка по стороне В должна прозводиться с таким обжатием, при

8 :

дующего прохода увеличивается, так как она постоянно осуществляется при заполненном калибре. При приме­ нении проглаживання снимается уширение приконтактных зон металла, благодаря чему в последующих реду­ цирующих проходах прокатка в калибрах происходит при наличии свободы для уширения. Это, естественно, уменьшает размалывающий эффект и его последствия. По указанной причине наилучшие условия в смысле стойко­ сти калибров и качества металла создаются, когда проглаживание осуществляется после каждого редуцирую­ щего прохода.

Иногда при достаточно малых отношениях Н/В, когда отсутствует опасность продольного изгиба или когда он достаточно мал, при проглаживающем проходе может быть принято такое обжатие, при котором ширина поло­ сы (В при редуцировании) становится несколько мень­ шей ширины калибра Ья. В этом случае свобода для уши­ рения в калибре станет еще больше, что должно умень­ шить его износ до минимума.

УСЛОВИЯ ДЕФОРМАЦИИ В КАЛИБРАХ

При редуцировании широких слябов возможен их продольный изгиб, величина которого зависит от степе­ ни заполнения калибров при заданном отношении Н/В. Вместе с тем заполнение калибров сказывается и на ка­ честве проката. В тех случаях, когда калибры перепол­ няются, на раскатах образуются «лампасы», которые при дальнейшей прокатке превращаются в плены, приво­ дящие к браку. Заполнение калибров можно характери­ зовать коэффициентами:

где h3— глубина заполнения ручья калибров.

Влияние перечисленных факторов исследовали мето­ дом моделирования в масштабе 1 : 10 [35]. Прокатывали образцы из алюминия при комнатной температуре и ста­

118

ли Ст.З при 1150° С; отношения Н/В составляли от 9 до 1. Прокатку осуществляли в пяти калибрах с различной глубиной ручьев. Выпуск калибров 'был одинаковым и

На рис. 67 показана зависимость заполнения калибров от отношения Н/В. По­

лученная зависимость с достаточной точностью описыва­ ется следующим уравнением:

Чтобы судить о пригодности калибров для прокатки, необходимо знать величину hA = hjhp. Очевидно, что ве­

личина hA не может превышать 1 , так как при значениях hA > 1 калибры будут переполняться с образованием

«лампасов», что недопустимо. Практически, чтобы полно­ стью исключить возможность ухудшения качества по­ верхности, допустимая величина hA — h jh p не должна

быть больше 0,95. С другой стороны, очень малое значе­ ние коэффициента заполнения калибров hA также неже­

119