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

Рассмотренная картина деформации осевой зоны имеет большое значение для процесса редуцирования. Наличие утяжки в осевой зоне указывает на то, что в процессе редуцирования в этой зоне действуют растя­ гивающие напряжения. В этом нет ничего нового. О на­ личии растягивающих напряжений в осевой зоне имеется много данных. Они обнаруживаются во многих слу­ чаях, например, при прокатке на блюмингах, даже ког­ да отношение Н/В— 1 и т. д. Известно также, что при неблагоприятных условиях эти напряжения приводят к внутреннему нарушению сплошности со всеми выте­ кающими для качества продукции отрицательными по­ следствиями. Однако для процесса редуцирования факт наличия утяжки важен сам по себе, так как он свиде­ тельствует о податливости металла, который под воз­ действием возникающих при деформации растягиваю­ щих напряжений свободно перемещается в направлении действия этих напряжений. Это подтверждается тем, что утяжка металла происходит по всей свободной высоте редуцируемых полос, что в свою очередь указывает на податливость контура прокатываемого сечения. В этих условиях, с одной стороны, происходит разрядка напря­ жений, что очень важно, с другой стороны, исключается возможность внутреннего нарушения сплошности метал­ ла. Благоприятное для процесса редуцирования поведе­ ние металла, его податливость можно объяснить формой сечения, малой шириной при большой высоте. Податли­ вость контура сечения, проявляющаяся при редуцирова­ нии в виде утяжки, плавно изменяющейся по свободной высоте полос, объясняет еще одно очень важное явле­ ние, имеющее огромное практическое значение, а имен­ но отсутствие морщин на боковых сторонах редуцируе­ мых полос.

Ожидалось, что в результате огромной своеобразной односторонней осадки при редуцировании на боковых сторонах неизбежно будут образовываться складки и морщины, которые должны были привести к резкому ухудшению качества поверхности металла. Однако, как показали исследования, эти дефекты на боковых сторо­ нах редуцируемых полос полностью отсутствуют. Един­ ственным объяснением этого весьма полезного факта может быть именно податливость контура сечения.

Частицы металла на боковых сторонах сечения, на­ ходясь как бы в натянутом состоянии, стремятся толь­

40

ко внутрь сечения, плавно перемещаясь по его высоте, образуя утяжку. Благодаря возможности такого пере­ мещения внутрь сечения, обусловленного как соответст­ вующими напряжениями, так и податливостью металла по всему контуру по отношению к этим напряжениям исключается неравномерное перемещение отдельных слоев по ширине и высоте сечения. А ведь только та­ кое неравномерное перемещение металла по ширине и высоте может привести к возникновению складок и мор­ щин.

ПОПЕРЕЧНАЯ ДЕФОРМАЦИЯ НА КОНЦАХ ПОЛОС

Передний и задний концы полос при редуцировании деформируются в условиях неустановившегося процесса. На участках от торцов полос до перехода к установив­ шемуся процессу поперечная деформация по высоте се­ чения получается иной, чем рассмотренная выше.

Как в приконтактных зонах, так и в осевой зоне она при всех условиях получается положительной, т. е. по всей высоте сечения происходит уширение металла. По мере увеличения суммарной степени редуцирования уширение на концах полос растет, что в конечном ито­ ге, как показано на рис. 17, может привести к образо­ ванию местных лампасов (при отсутствии проглажива­ ющих проходов). Эти лампасы имеют сравнительно не­ большую протяженность, но, несмотря на это, они если не приняты меры к их устранению, приносят огромный ущерб качеству металла и резко уменьшают выход год­ ного. Хотя и в приконтактных зонах, так же как и в осе­ вой зоне концов полос, имеет место только уширение металла по длине полос, считая от их торцов, оно изме­ няется по-разному. В приконтактных зонах оно от нуля на самом торце постепенно увеличивается до значений, отвечающих условиям установившегося процесса. В осе­ вой зоне, наоборот, уширение от какого-то наибольшего значения на торце постепенно уменьшается по мере от­ даления от этого торца и на некотором расстоянии от него переходит в утяжку, характерную для установив­ шегося процесса. Наибольшее уширение на концах по­ лос изменяется по-разному с передней и задней стороны по ходу прокатки. При редуцировании без реверса оно

41

значений на переднем и заднем концах при нереверсив­ ной прокатке. Уширение на концах при прочих равных условиях зависит от выпуска калибра — оно уменьша­ ется с ростом выпуска (рис. 19).

ui>

ная

АНАЛИТИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОПЕРЕЧНОЙ ДЕФОРМАЦИИ

Обработка экспериментальных данных показала, что величину наибольшего уширения приконтактных слоев металла, при редуцировании в глубоких калибрах в ус­ тановившемся процессе можно определить в первом приближении по зависимости [15]:

Величину утяжки центральных слоев редуцируемых полос в первом приближении можно подсчитать по фор­ муле

43

ры. На рис. 21 приведены результаты замеров, показы­ вающие распределение вытяжек по длине полосы с от­ ношением сторон сечения Н/В= 4. Кривые характеризу-

Расстояние от торца

Рис. 21. Распределение продольной деформации (вытяжка

1 — приконтактные слои; 2 — промежуточные слои; 3—осе­ вой слой

ют поведение приконтактных промежуточных и осевых слоев металла в продольном направлении в двух разрезах по ширине сечения. По ним видно, что вытяжки раз­ личных слоев по высоте сечения получились различны­ ми только на концах полос. В установившемся же про-

45

цессе вытяжки были одинаковыми у всех слоев. Осевые слои у кондов полос подвергались меньшей вытяжке, чем все остальные слои. Это естественно, однако сами вытяжки во всех случаях были положительными, т. е. больше единицы. Это важное обстоятельство, показыва­ ющее, что при редуцировании утяжка в продольном на­ правлении отсутствует.

На рис. 22 показано распределение вытяжек в приконтактной и осевой зонах по длине полос, сечения ко­ торых характеризовались отношением сторон, равном 5 и 9. Здесь так же, как и в предыдущем случае, на кониах полос имеет место значительная разница в вытяж­ ках контактных и осевых слоев металла. Даже при отношении сторон сечения Н/В= 9, судя по величине вы­ тяжек, утяжка в продольном направлении отсутствова­ ла. Наличие экстремумом на кривых распределения вы­ тяжек имеет свое объяснение. Оно связано с изгибом самого торца и его формой. Правильность хода кривых, показанных на рис. 22, легко доказывается. Отсутствие этих экстремумов на кривой рис. 21 связано с тем, что замеры у самих торцов в этом случае не производились.

Сравнение между собой приведенных кривых позво­ ляет сделать вывод о том, что деформированное состоя­ ние, оцениваемое распределением вытяжек по длине по­

лос, для полос с различным отношением Н/В различает­ ся только количественно.

Существенный интерес представляют и кривые рас­ пределения вытяжек по длине полос при редуцировании в несколько проходов (рис. 22,6). При неизменном ка­ чественном характере кривых с увеличением суммарно­ го обжатия в каждом данном сечении по длине полосы . растет величина разности между вытяжками приконтактных и осевых слоев. Не вдаваясь в детальный ана­ лиз полученных данных, отметим только, что такой ха­ рактер распределения вытяжек по длине полосы при редуцировании обусловливает особую форму самих кон­ цов полос. Если в начальном состоянии торцы прокаты­ ваемых полос перпендикулярны к их оси по длине — для пепрерывнолитых слябов это является правилом —, то благодаря особым условиям деформации полос по их длине в результате того, что вытяжка приконтактных слоев превышает вытяжку осевых слоев, эти торцы из­ гибаются и принимают форму воронки.

Сама длина полосы на характер распределения де-

46

формации по ее длине не влияет. Когда имеется участок установившегося процесса, независимо от длины этого участка распределение вытяжек по длине получается одинаковым (рис. 23).

/ ?з и 6 78 9юн/рем/sisг7/$isI •.■ з я я м ш ш м я я ж т я м м н ш

L^S/Омм

о н а п р я ж е н н о м с о с т о я н и и при р е д у ц и р о в а н и и

О характере напряженного состояния по сечению вы­ соких узких полос с отношением сторон сечения свыше 2 данные в литературе отсутствуют. Это и понятно, по­ скольку процесс редуцирования, при котором такие полосы (на практике это преимущественно непрерывноли­ тые слябы с Я /5 > 3) подвергаются значительной дефор­ мации с целью уменьшения их большой стороны, нахо­ дится только в стадии становления и еще мало изучен. Условия деформации таких полос весьма необычны. Например, практически'будет осуществляться редуциро­ вание непрерывнолитых слябов сечением 2300X300 мм.

48