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

фектов при редуцировании слябов сечением 700X175 мм (рис. 84) и самих дефектов, формоизменение которых хорошо видно на рис. 83, позволяет сделать очень важные выводы о характере процесса редуцирования. Главный

сжатия, которое в приконтактной зоне вблизи дна калибра близко к равномер­ ному, с максимальной для данного прохода величиной сжимающих напряжений. Сказанное подтверждается следующими фактами. Дефекты 1, 7, 2, 3, 8 и даже 4, расположенные в объемах, находящихся под прямым воздействием ручья калибров, уменьшились не только по высоте, но и по ширине, что, очевидно, возможно, когда наряду с вертикальными действуют и горизон­ тальные сжимающие напряжения. Далее, деформация всех без исключения дефектов по всему сечению полосы, во всех проходах, оказалась более высокой, чем дефор­ мация слоев, в которых они расположены. Так, если слой, в котором расположен дефект 1, в первом проходе при обжатии полосы 12% оказался обжатым на 11,2%, то сам дефект 1 закрылся на 60,8%. То же самое произош­ ло и с дефектом 6, расположенным в осевой зоне полосы. В то время как при деформации полосы 12%, слой, в ко-

162

тором находился дефект, оказался обжатым на 8,9%, сам дефект в том же проходе был закрыт на 20%. Превыше­ ние деформации дефекта над деформацией слоя, в кото­ ром он находился, может быть объяснено только тем, что металл затекает в полость дефекта под воздействием име­ ющихся в районе дефекта сжимающих напряжений. То обстоятельство, что степень закрытия дефектов по мере отдаления места их расположения от контактной поверх­ ности уменьшается, указывает на то, что по мере приб­ лижения к осевой зоне сечения уменьшается и жесткость напряженного состояния и величина самих напряжений сжатия. Однако важным здесь является то, что при реду­ цировании даже в осевой зоне создаются благоприятные условия для уплотнения металла. Именно благодаря этому уже при суммарном обжатии 53,5% в четвертом проходе все дефекты закрылись полностью, т. е. их об­ жатие составило 100%. Это оказалось возможным толь­ ко благодаря действию сжимающих напряжений во всех зонах сечения, что подтверждается величиной показателя

контактной поверхности величина вертикальных и гори­ зонтальных (поперечных) сжимающих напряжений уменьшается и закрытие дефектов все в большей степени происходит вследствие обжатия слоев металла, в кото­ рых расположены дефекты.

Характер напряженного состояния наиболее полно от­ ражается коэффициентом интенсивности уплотнения kr в различных зонах поперечного сечения в первом про­ ходе, когда размеры дефектов были одинаковыми. В по­ следующих проходах интенсивность закрытия отверстий даже при одинаковых условиях напряженного состояния и одинаковых по величине напряжений может быть раз­ личной в связи с тем, что по мере уменьшения размеров поперечного сечения дефектов, а также их формы увели­ чивается сопротивление проникновению металла в по­ лость дефектов. На это указывает и характер кривых RA— f(u£) (см. рис. 84), прирост которых с увеличением

«s уменьшается.

163

В целом, как это следует из приведенных данных, процесс редуцирования является весьма эффективным в смысле уплотнения металла. Внутренние несплошности по всему сечению сляба в значительной степени закры­ ваются в результате затекания металла в полость де­ фектов, что указывает на наличие значительных сжимаю­ щих напряжений во всех зонах поперечного сечения. На­ ибольшая интенсивность уплотнения наблюдается в приконтактных слоях в объемах, охватываемых ручьями ка­ либров, где схема напряженного состояния близка к рав­ номерному всестороннему сжатию и сжимающие напря­ жения максимальны. Здесь уместно добавить еще и сле­ дующее. Полное закрытие дефектов — несплошностей, как было показано, происходит при суммарном обжатии около 50% • Это означает, что до получения обжатой квадратной заготовки по большей стороне сечения пред­ стоит еще осуществить значительную деформацию. Оче­ видно, что при этой деформации все сомкнувшиеся внут­ ренние несплошности будут подвергаться дальнейшему сжатию, а это должно обеспечить их полную заварку и еще большее уплотнение металла.

УПЛОТНЕНИЕ ОСЕВОЙ ЗОНЫ

Деформация осевой зоны по высоте сечения оказыва­ ет влияние на качество металла. Самыми благоприятны­ ми являются условия, когда слои металла в осевой зоне при деформации подвергаются такому же относительно­ му обжатию, как и вся полоса. При редуцировании, как и вообще при прокатке высоких полос, такие условия от­ сутствуют — деформация по высоте сечения неравномер­ ная. Когда деформация сжатия не достигает слоев осе­ вой зоны, в них не обеспечивается нужная плотность металла и появляются растягивающие напряжения, опас­ ные для его целостности. Поэтому вопрос о проникнове­ нии деформации сжатия в осевую зону при редуцирова­ нии представляет не только теоретический, но и практи­ ческий интерес.

О характере деформации осевой зоны судят по вели­ чине #дл = « ц/ы2, характеризующей глубину деформации

сжатия при прокатке (иц; их — относительная деформа­ ция центрального слоя и образца соответственно). Я^л изменяется в пределах от 0 до 1 и более. При Я "1= 0

164

ыц= 0 и, следовательно, осевые слои обжатию не подвер­ гаются. При иц= м 2 деформация центрального слоя рав­

на деформации образца и Я^л = 1. Это равенство может

характеризовать полную равномерность деформации (по высоте сечения), хотя не исключается более высокая степень деформации в каком-либо промежуточном слое. Возможны случаи, когда иц (Ядл > 1), что ука­

зывает на повышенную деформацию осевого слоя.

С точки зрения качества металла, чем больше прора. батываемость, чем больше глубина проникновения де­ формации сжатия, тем лучше. Самые нежелательные ус­ ловия создаются, когда Ясл уменьшается — стремится

к нулю. Это сопровождается растягивающими напряже­ ниями в осевой зоне металла и уменьшением его плот­ ности. С увеличением Я^л, наоборот, условия для повы­

шения качества металла улучшаются: уменьшаются воз­ можные растягивающие напряжения и растет плотность металла.

На характер деформации осевой зоны металла вли­ яют многие параметры процесса прокатки. Одним из на­ иболее важных, при прочих равных условиях, как пока­ зывают многие опыты, являются геометрические пара­ метры деформируемого металла, а именно, отношение характерных размеров прокатываемого сечения HjB. Их влияние становится особенно заметным при редуцирова­ нии, когда отношение Н/В может достигать 8 : 1 и бо­ лее, в то время как при обычной прокатке это отноше­ ние не превышает 2:1. Большую роль играет также са­ ма деформация.

В результате проведенного исследования, осущест­ вленного при редуцировании (и прокатке) полос с исход­ ными сечениями, которые характеризовались отношени­ ем HjB от 1 до 9, получили данные, которые позволили построить номограмму, показанную на рис. 85. Так как с увеличением степени суммарного обжатия условия в осевой зоне становятся все более благоприятными, ре­ дуцирование проводили только за один проход, но с раз­ личными обжатиями, которые, однако, не превышали 20%. Номограмма рис. 85 показывает зависимость глуби­ ны проникновения деформации от двух критериев про­ цесса: отношения характерных размеров Н/В и относи­ тельного обжатия и=Ыг!Н в первом проходе. Судя по кривым Я д = /(Я /В ) и Я д = ф (и), характер влияния

обоих критериев при редуцировании различный.

165

При постоянном обжатии H™=f(H/B) изменяется по

закону прямой линии y = a Jr bx. Глубина проникновения деформации линейно уменьшается с увеличением Н/В. Закон изменения Ядл=ср(п) несколько иной — с увели­

чением обжатия при постоянном отношении сторон сече­ ния Я^л все время увеличивается не по линейному зако­

ну, а постепенно замедляясь, что объясняется приближе­ нием к условиям равномерной деформации.

и

Рис. 85. Зависимость глубины проникновения деформации #дЛ от отно­

сительного обжатия и за один проход и отношения размеров попереч­ ного сечения Н/В прокатываемых полос:

а - Н д Л= / (Я/В); б - Я ^ л = ф(и)

166

Д Е Ф О Р М А Ц И Я К И П Я Щ Е Й С Т А Л И

Для исследования процесса уплотнения металла при редуцировании в натурных условиях провели два экспе­ римента. На стане 820 по калибровке, показанной на рис. 64, прокатали непрерывнолитые слябы сечением 800X150 мм кипящей стали 10 кп. Режим прокатки этих слябов приведен в табл.9.

До девятого прохода включительно деформация была односторонняя, т. е. осуществлялся процесс редуцирова­ ния. Первую кантовку сделали после девятого прохода. Полученные после десятого прохода блюмы сечением 150X250 мм вторично нагрели и на стане 700 проката­ ли до сечения 80X80 мм.

В процессе прокатки от трех ступенчатых недокатов после каждого прохода отбирали темплеты, из которых затем вырезали по одной шайбе поперек сечения и по две шайбы вдоль полос. Одну из этих шайб вырезали строго

а затем фотографировали.

Полученные снимки (рис. 86 и 87) наглядно иллюст­ рируют полную картину уплотнения металла в процессе его редуцирования в глубоких калибрах. На фотографи­ ях очень хорошо просматривается характер перемещения фронта сжатия внутренних несплошностей. Обращают на себя внимание объемы металла, ограниченные при ре­ дуцировании стенками калибров. В первом проходе при обжатии всего лишь 10,8% сотовые пузыри у узких гра­ ней слябов заметно уплотнились. Во втором проходе, когда степень редуцирования достигла 18,8%, сотовые пузыри у узких граней полностью закрылись, т. е. их де­ формация достигла 100%. Судя по приведенным величи­ нам деформации уплотнение сотовых пузырей явилось на (100— 18,8) : 100= 82,2% результатом затекания ме­ талла в их полости. Такая большая доля уплотнения вследствие затекания подтверждает установленное выше положение о том, что при редуцировании, осуществляе­ мом в глубоких калибрах, металл находится под воз­ действием напряженного состояния, которое в объемах, ограниченных стенками калибров, соответствует всесто­ роннему равномерному сжатию при максимальной вели­ чине сжимающих напряжений.

Протяженность участков, где после второго прохода

167