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

полностью заварились сотовые пузыри, составила при­ мерно 150 мм, что составляет 23% от высоты обжатой полосы. По мере увеличения обжатия уплотненные объ­ емы сближаются, в результате чего все больше уплотня­ ется и осевая зона. Судя по виду макроструктур, полное уплотнение осевой зоны происходит при довольно вы­ сокой степени редуцирования — порядка 70%. Объяснить это отставание можно особенностями макроструктуры кипящей стали. Как видно по рис. 87, многие внутренние несплошности, особенно в районе осевой зоны, имеют не­ правильную форму и хаотически расположены, многие из них весьма крупные. В процессе деформации происхо­ дит не только уплотнение этих несплошностей, но также их сближение. Некоторые из них, соединяясь, вновь ук­ рупняются, в результате чего при дальнейшей деформа­ ции уплотнение этих коагулированных несплошностей на­ чинается как бы сначала. Естественно при этом то, что суммарная деформация, считая от исходного сечения, со­ ответственно увеличивается.

Несмотря на то что полное заваривание внутренних несплошностей при прокатке кипящей стали происходит при довольно высоких степенях суммарного обжатия, нельзя, однако, сделать вывода о том, что осевая зона при редуцировании находится в неблагоприятных условиях в смысле возможного уплотнения металла. В действи­ тельности, как это уже было показано выше, уплотнение осевой зоны при редуцировании начинается после перво­ го же прохода, причем это уплотнение происходит не только в результате утонения слоев металла, но и под влиянием напряжений сжатия, вызванных действием объ­ емов металла, защемленных в ручьях калибров. Это об­ стоятельство наглядно подтверждается и видом попереч­ ных сечений сотовых пузырей, которые вначале были поч­ ти круглыми, а затем при обжатии порядка 25% в третьем проходе заметно уменьшились по высоте либо полностью закрылись (см. рис. 87, а).

Для еще большей убедительности провели специаль­ ный натурный эксперимент. В слябах спокойной стали Ст.З такого же сечения (150X800 мм) просверлили про­ дольные каналы диаметром 20 мм. Нагретые слябы про­ катали по той же калибровке и при тех же режимах, что и слябы кипящей стали. После 1-, 2-, 3-, и 4-го проходов, а также в сечении 150X150 мм отобрали поперечные темплеты, фотографии которых показаны на рис. 88. По фор­

172

Из приведенных данных с очевидностью следует, что и в данном случае уже в первом проходе при обжатии 10,6%, когда обжатие слоя, в котором расположены осе­ вые каналы, составило 6,7%, высотная деформация осе­ вого канала была равна 15,6%. Такое соотношение сте­ пеней деформации сляба в целом, осевого слоя и кана­ ла-дефекта можно объяснить только тем, что металл затекает в полость канала-дефекта, что возможно только под воздействием сжимающих напряжений в центре се­ чения. При увеличении суммарной деформации в процес­

возрастает. В четвертом проходе при суммарном обжа­ тии сляба 44,2% степень закрытия осевого канала-дефек­ та достигает уже 77%, что указывает на все более благо­ приятные условия деформации осевой зоны металла в смысле его уплотнения.

Несомненный интерес представляет рис. 89, показыва­ ющий характер уплотнения слябов кипящей стали при плоской прокатке. Только при обжатии около 50% про­ изошло почти полное уплотнение сотовых пузырей по всему сечению, хотя отдельные внутренние несплошности сохраняются при 60 и даже при 80% суммарного обжа­ тия. Степень редуцирования в данном случае равна 25%. При более высокой степени редуцирования, например 50% (см. рис. 89, б), полное уплотнение металла по все­ му сечению происходит при меньшей суммарной «плос­ кой» деформации, равной примерно 50%.

ВЛИЯНИЕ ФОРМЫ СЕЧЕНИЯ И УСЛОВИЙ ДЕФОРМАЦИИ НА УПЛОТНЕНИЕ МЕТАЛЛА

Чтобы сделать правильные выводы из полученных ре­ зультатов, было исследовано уплотнение металла при обычной прокатке, в частности при прокатке слитков на блюминге, а также заготовки на обжимном стане. При этом исходили из предположения, что во всех случаях конечной продукцией будут железнодорожные рельсы. Исследование проводили методом моделирования. Усло­ вия на блюминге моделировали (масштаб 1:8) при про­ катке слитка сечением 700X790 мм, применяемом для производства рельсов. В качестве исходной приняли за­ готовку сечением 280X320 мм, которая поступает непо-

175

178

тив 0,58 [соответственно дефекты 3,8 (блюмы) и 6 (сляб) в осевой зоне]. Это указывает на то, что напря­ женное состояние при прокатке блюма 280X320 мм ха­ рактеризуется значительно меньшими сжимающими на­ пряжениями.

После обжатия 53,5% (третий проход) в полосе, за­ даваемой в разрезной калибр, еще остаются незакрыты­ ми дефекты 3, 7 и 8. Уплотнение металла при прокатке слитков очень неравномерно. Деформация приконтактных объемов происходит в условиях всестороннего сжа­ тия. Внутренние дефекты, расположенные у контакта, уменьшаются, сохраняя округлую форму. Наиболее не­ благоприятные условия для уплотнения металла наблю­ даются в осевой зоне слитка. Величина деформации и напряжения сжатия здесь минимальна и поэтому интен­ сивность уплотнения металла в два — четыре раза ниже, чем у контакта. Дефекты в самом центре (4) даже пос­ ле суммарного обжатия 60—65% по каждой стороне се­ чения полностью не заварились.

На основании приведенных выше кратких сведений, а также и тех, которые следуют из анализа данных о де­ формации внутренних дефектов — несплошностей при редуцировании и прокатке, можно сравнить качество рельсов, которые могут быть получены из слябов, слит, ков и заготовок (блюмов). Ясно, что первостепенное значение для качества рельсов имеют условия, в которых

формирование головки и подошвы происходит из объе­ мов металла, которые на протяжении всего процесса прокатки деформируются в условиях всестороннего сжа­ тия, причем интенсивность уплотнения металла, идущего

вголовку и подошву, максимальна. В этих объемах внут­ ренние несплошности превращаются либо в точку, либо

в«черточку», параллельную поверхности; в дальнейшем при минимальном обжатии головки и подошвы в раз­ резном и фасонных калибрах они полностью заварива­ ются и практически исчезают. В результате рельсы, про­ катанные из слябов, должны иметь бездефектные голов­ ку и подошву. При изготовлении рельсов из заготовки (блюмов) типа литых квадратов профиль рельса ориентирован таким образом, что подошва и головка формируются из граней заготовки, которые вплоть до фасонных калибров не подвергаются прямому обжатию. Имевшиеся в заготовке внутренние дефекты в результа­ те деформации превращаются в «черточки», перпенди­ кулярные поверхности головки и подошвы (см. рйс. 91). Так как при дальнейшей деформации в тавровых и фа­ сонных калибрах по условиям калибровки обжатие по высоте рельса очень небольшое, при перпендикулярном расположении еще несварившихся внутренних дефектов они неизбежно останутся невыкатанными, что, естест­ венно, должно резко уменьшить прочность головки и по­ дошвы и тем самым снизить качество рельсов в целом. При прокатке рельсов из слитков все в конечном итоге определяется качеством блюмов. Внутренние дефекты, имевшиеся в слитках в процессе прокатки, значительно

уплотнившись, в блюмах после 17-го прохода все же со­ храняются. В дальнейшем они принимают такой же вид, как при прокатке из заготовки. Поэтому все сказанное о качестве рельсов, получаемых непосредственно из за­ готовки литых квадратов, относится в определенной ме­

180