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

внешний вид полосы после редуцирования, где виден концевой накат. Концы полос с передней и задней сто­ рон после редуцирования получаются как бы вогнуты­ ми. Стрела этой вогнутости характеризует собой абсо­ лютную величину наката (N, мм).

Как при прокатке листовой продукции из обжатых путем редуцирования литых слябов, так и при прокатке сортовой продукции из заготовки, полученной в резуль­ тате редуцирования, образовавшийся накат при доста­ точной его величине должен быть удален. Это необходи­ мо, так как, с одной стороны, сам накат может затруд­ нить процесс получения готовой продукции, с другой стороны, очевидно, что из металла концевого наката ка­ чественной готовой продукции получить нельзя. Именно поэтому от обжатых слябов и заготовки, полученных редуцированием, своевременно должны быть отрезаны объемы металла, ограниченные выступающими тре­ угольниками «конусами» — на концах полос. Это, есте­ ственно, должно привести к определенным потерям ме­ талла, тем большим, чем больше величина отрезаемых концевых накатов и чем больше доля объема металла концевых накатов по отношению к объему металла всей полосы, от которой эти накаты удаляются.

ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА КОНЦЕВОЙ НАКАТ

Образование концевого наката — сложное явление. Оно зависит от большинства параметров, влияющих на процесс редуцирования и его определяющих. Главными из этих параметров являются отношение размеров по­ перечного сечения полос, подвергаемых редуцированию, степень редуцирования, условия деформации в калиб­ рах, характерные показатели калибров (выпуск, степень заполнения, относительный диаметр валков), свойства редуцируемого материала и ряд других.

Как уже отмечалось, концевой накат имеет сущест­ венное значение для процесса редуцирования, поэтому влияние перечисленных и некоторых других параметров на его образование детально исследовали. Исследование проводили методом моделирования, а также в некото­ рых случаях и в производственных условиях. Моделиро­ вание вели применительно к условиям редуцирования полос с отношением сторон сечения Н/В от 1 до 9. Об­ разцы постоянной ширины 5 = 18 мм высотой от 18 до

71

162 мм прокатывали в калибрах разной глубины в вал­ ках с рабочим диаметром 85— 142 мм. Выпуск калибров изменялся от 0 до 0,3. Прокатывали сталь Ст.З при тем­ пературе 1150° С и алюминий при 20° С. В производст­ венных условиях концевой накат определяли при реду­ цировании слябов с отношением сторон сечения 1:4; 1 : 5; 1 : 6; 1 : 6,4.

1.Концевой накат, судя по кривым рис. 32, зависит

всильной степени от формы поперечного сечения, под-

Рис. 32. Зависимость концевого наката от отношения Н/В при редуцирова­ нии (первый проход, 0,1; £ = 110 мм; £=18 MM=const):

1, 2 — задние концы; 3, 4 — передние концы; сплошные линии — алюминий, /=20° С; пунктирные линии — сталь Ст.З, /=1150° С

72

вергаемого деформации, от отношения их характерных размеров. Наименьшие значения концевого наката по­ лучились при значениях Н/В= 1, т. е., когда сечение по­ лосы было квадратным. По мере изменения формы се­ чения на все более плоское в условиях, когда деформа­ ция постоянно осуществлялась по большей стороне се­

няется это увеличением неравномерности деформации по мере увеличения высоты сечения, следствием чего яв­

получается различным для переднего и заднего концов полос, когда прокатка производится в одном направле­ нии, без реверса. Концевой накат, при всех значениях Н/В получается меньшим на передней стороне и боль­ шим на задней стороне полос, причем на задних концах накат в среднем в два раза больше, чем на переднем. Такое различие в величине наката объясняется своеоб­ разием условий деформации в начальной и конечной стадиях процесса прокатки и хорошо согласуется с ранее приведенными данными о распределении деформации по длине полос. Представляет интерес характер изменения безразмерного наката N/H. Он, как видно (см. рис. 32), изменяется несколько по-другому. По мере увеличения Н/В прирост значений N/H замедляется и, по-видимому, стремится к какой-то постоянной величине при доста­ точно больших отношениях Н/В. Наиболее интенсивным получается прирост N/H до значений Н/В, равном при­ мерно 4. Возможным объяснением этого может быть бо­ лее резкое количественное уменьшение отношения D/H на этом участке (т. е. от Н/В= 1 до Н/В— 4), которое равнялось примерно 4, в то время как на участке от Н/В= 4 до Н/В= 9 оно уменьшилось всего лишь в два

раза.

2. Влияние D/H на величину наката при постоянном Н/В= 7 показано на рис. 33. В первом проходе при об­ жатии и= 0,1 увеличение критерия D/H с 0,675 до 1,125 (по экспериментальным точкам) вызвало снижение от­ носительного наката на переднем конце в 1,66 раза и на заднем конце в 1,35 раза, что вполне соответствует дан­ ным, приведенным на рис. 32, где при примерно таком же изменении D/Я — в пределах от 0,69 (Н/В — 9) до

73

1,23 (Н/В= Ъ) — безразмерный накат N/H также умень­ шился с 0,044 до 0,032 (алюминий передний конец), т. е. в 1,37 раза, и с 0,095 до 0,077 (задний конец), т. е. в 1,23 раза. Поскольку критерий D/H и N/H рассчитыва­ ются делением на одинаковые значения Н, приведенные

данные характеризуют влияние самого диаметра валков D на величину самого наката N.

3. Формирование наката начинается с первого прохо да, при котором обжатия в зависимости от высоты про­ катываемой полосы могут достигать 20% и более. В свя­ зи с этим интересно выяснить, как изменяется величина наката в зависимости от обжатия в первом проходе при редуцировании полос с различным отношением Н/В. По­ лученные результаты (рис. 34) особенно интересны при анализе характера кривых переднего и заднего наката для полос с Н/В— 5. Эти кривые имеют максимум, по­ казывающий, что при достижении определенного обжа­ тия накат начинает уменьшаться. Для полос с Н/В= Ъ уменьшение наката начинается, когда обжатие в первом проходе достигает примерно 16%. Прирост наката пре­ кращается потому, что при таком обжатии для данного Н/В деформация сжатия в значительной мере проника­ ет в осевую зону металла, что приводит к резкому умень­ шению неравномерности деформации по высоте сечения и, как следствие к прекращению роста наката. Наличия максимумов на кривых N/H=f{u) не обнаружили для

74

полос с Н/В= 7 и Н/В= 9. Это, однако, не означает, что влияние обжатия в первом проходе при редуцировании полос с таким отношением Н/В проявляется как-то подругому. Все дело в том, что чем больше Н/В, тем при более высоком обжатии за проход может достигаться этот максимум. Само обжатие становится весьма зна­ чительным и трудно достижимым.

Допустим, что для Н/В— 7 предполагаемый макси­ мум должен обнаружиться при и— 24%. Если полоса имела размеры 1400X200 мм, это означает, что в первом проходе обжатие должно было составить 1400:0,24 = = 336 мм. Это весьма значительное обжатие, которое реализовать трудно. При больших значениях Н/В соот­ ветствующие обжатия еще более возрастают и достиже­ ние их в реальных условиях становится просто невоз­ можным. Несмотря на все это, приведенные результаты позволяют сделать очень важный для практики вывод о том, что в целях уменьшения концевого наката при редуцировании необходимо стремиться к возможно большим обжатиям за каждый проход. При дальнейшей прокатке, осуществляемой уже в несколько проходов, по мере увеличения суммарной степени редуцирования (об­ жатия) величина наката продолжает увеличиваться (рис. 35) с опережающей интенсивностью для больших значений Н/В.

Рост наката, обусловленного неравномерностью де­ формации по высоте сечения и длине полос, прекраща­ ется, когда оба конуса, образующие накат, сближаются внутренними сторонами настолько, что при дальнейшей деформации они начинают вытягиваться как единое це­ лое так же, как и вся полоса в установившемся процес-

75

ми за проход 1,5 и 10%. В результате накат у обоих по­ лос получился совершенно различным. При обжатиях 10% за проход накат на обоих концах получился в виде обычной воронки, образованной двумя конусами. При очень малых обжатиях за проход (рис. 36) воронки на заднем конце полосы не стало. Оба конуса вначале сом­ кнулись не своими основаниями, а вершинами. При неболь­ шом дополнительном обжатии, очевидно, произойдет и полное смыкание конусов, что для первой полосы совер­ шенно исключается. Накат па переднем конце полосы получился примерно таким же, как и у первой полосы. Помимо такого внешнего проявления обжатие за проход сказывается и па самой величине наката, которая тем

на переднем и заднем концах полос. Во всех случаях он больше на заднем, однако это справедливо только, ког­ да редуцирование осуществляется в один проход или когда передний конец во всех проходах остается одним и тем же, как это, например, имеет место при непрерыв­ ной прокатке. Совершенно по-иному получается конце­ вой накат при реверсивном процессе, когда передний и задний концы поочередно меняются местами. В этом случае накаты на переднем и заднем концах сближают­ ся по величине, т. е. они становятся количественно поч­ ти равными на обоих концах, особенно если число про­ ходов четное (рис. 37). Суммарная глубина наката на обоих концах при этом, однако, не изменяется. Она оста­ ется практически одинаковой как при реверсивной, так

ипри непрерывной прокатке.

4.На величину наката определенное влияние оказы­ вает форма калибров и их параметры. Было установле­ но, что увеличение выпуска калибра способствует росту концевого наката примерно на 20% при увеличении вы­ пуска с 0 до 0,15. В табл. 5 приведены интересные дан­ ные, показывающие влияние формы калибра на величину суммарного наката при редуцировании слябов сече­ нием 800X150 мм (Н/В= 5,3). Редуцирование осущест­ влялось в трех различных по форме калибрах, характе­ ристика которых приведена в главе 12 (см., например,

рис. 115). Судя по этим данным, суммарный накат по­ лучался наибольшим при прокатке в калибре А\ и наи­ меньшим в калибре Л3 который отличался от А\ тем, что

77

в нем прокатка проходила при большем защемлении. Из этого можно сделать вывод о том, что с увеличением защемления так же, как и при уменьшении выпуска ка­ либра, накат уменьшается. По-видимому, это так, одна­ ко, здесь действуют еще и какие-то привходящие при­ чины. Дело в том, что при редуцировании в тех'же трех калибрах таких же слябов, но углеродистой стали, кон­ цевой накат в тех же условиях оказался совершенно

Рис. 37. Изменение глубины наката N/H в зависимости or суммарного отно­ сительного обжатия и£ (Н/В=7; алюминий, <=20° С):

Влияние формы калибров на величину суммарного концевого наката при редуцировании слябов 800X150 мм кремнистой стали Э4А

78

одинаковым во всех трех калибрах. Таким образом, в описываемом случае на величину наката повлиял и мате­ риал слябов.

5. Влияние состава металла, подвергаемого редуци­ рованию, установили и прямыми исследованиями. Осо­ бенно убедительными они оказались при редуцировании в сравнимых условиях углеродистой стали Ст.З, кото­ рую прокатывали при температуре 1150° С, и алюминия, который прокатывали при комнатной температуре.

На раннее приведенном рис. 32, где показаны зави­ симости наката от отношения сторон сечения редуцируе­ мых полос и суммарного обжатия, сопоставлены соответ­ ствующие кривые для стали и алюминия. Как видно, концевой накат при редуцировании алюминия оказался почти в два раза более высоким, чем при редуцировании стали Ст.З. Наиболее обоснованным объяснением этого явления является то, что сопротивление деформации алюминия в данных условиях было значительно выше (порядка 12,0 кгс/мм2), чем у углеродистой стали (по­ рядка 4,0 кгс/мм2). Повышение сопротивления деформа­ ции повышает неравномерность высотной деформации, что и обусловливает увеличение наката. Из этих данных следует, что различными величинами концевого наката могут характеризоваться не только разные материалы, но также один и тот же металл, если изменяется его физическое состояние, например в результате нагрева. При увеличении температуры нагрева, когда сопротив­ ление металла деформации понижается, будет умень­ шаться и величина наката. Наоборот, накат увеличится

суменьшением температуры нагрева и деформации.

6.Крайне важным является вопрос о том, как влия­ ет длина полос при редуцировании на величину наката. Одно время считалось, что концевой накат зависит от длины раскатов и увеличивается с ростом длины [24].

Вдействительности этот вывод оказался ошибочным, с чем согласились и его сторонники [25]. О том, что дли­ на полос не влияет на величину наката, впервые было установлено в работе [16]. Это неоднократно подтвер­ ждалось нами и в дальнейшем. Независимость наката

от длины соответствует физической сущности явления, о чем подробно говорилось в предыдущей главе. С точ­ ки зрения производства это очень важное обстоятельст­ во. При постоянной величине накатов, удаляемых в обрезь, потери металла будут тем меньше, чем больше ис­ ходная длина прокатываемых слябов [26].

79