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

О П Р Е Д Е Л Е Н И Е К О Н Ц Е В О Г О Н А К А Т А

В результате обработки полученных эксперименталь­ ных данных методами математической статистики и на основании их анализа удалось вывести аналитическую зависимость, устанавливающую в первом приближении связь между величиной суммарного наката на обоих концах полос и основными параметрами, влияющими на этот накат при редуцировании. Для определения конце­ вого наката при редуцировании высоких узких полос оказалась приемлемой следующая зависимость, пред­ ставленная в общем виде:

тия); а,Ь,т , п— коэффициенты, зависящие от ряда факто­

ров в прямом виде, не учтенных формулой

(3.1).

Хорошее совпадение с экспериментальными данными для условий редуцирования полос с отношением сторон сечения от Н/В= 5 и Н/В= 9 (при 6 = 250 мм) дает следующая формула:

При листовой прокатке полосы после редуцирования подвергаются плоской прокатке с обжатием по толщине. При такой прокатке накат сам по себе увеличивается, однако это увеличение ни в коей мере не связано с теми особыми условиями, которые создаются на концах по­ лос при их редуцировании. Это увеличение наката про­ исходит в результате вытяжки металла на концах полос, примерно такой же, как и в установившемся процессе. Справедливость сказанного подтверждается кривыми, приведенными на рис. 38, построенными на основании производственных данных, полученных при редуцирова­ нии литых слябов сечением 1500X250 мм с последующей плоской прокаткой их с обжатием 44,5; 32,0 и 0%. Как

80

видно, несмотря на то, что накат после плоской прокат­ ки с обжатием 32,0 и 44,5% оказался большим, чем ког­ да плоская прокатка отсутствовала (кривая для и% = 0

по стороне В « „ =44,5%

после проглаживания), суммарная обрезь оказалась оди­ наковой во всех трех случаях. А это возможно только, когда действительный накат остается неизменным.

КОНЦЕВАЯ ОБРЕЗЬ

В концевую обрезь уходит объем металла двух кону­ сов, образующих накат (рис. 39). Если принять площадь этих конусов равной F, то при ширине (меньшей сторо­ не) раскатов В концевая обрезь составит

где у — плотность.

Обозначим площадь, в которую вписываются конусы наката, через F q и назовем ее условной площадью нака­

где Я — высота полосы до редуцирования; иъ— суммарная степень редуцирования;

N— накат (глубина).

При известном значении N концевую обрезь можно определить по зависимости

где

kF = -

F

(3.6)

(1 - u s )Htf

Подставляя в (3.5) значения для Ns по формуле (3.2), получим

q = kF ( I — мЕ) НВ у

а |— 1

Рис. 39. Схема к расчету концевой обрези

(3.7)

Так как абсолютная величина концевой обрези не за­ висит от исходной длины L редуцируемых полос, отно­ сительная концевая обрезь, выраженная в процентах, может определяться по выражению

где Q — масса сляба. Коэффициенты kF, а, Ь, m a n определяются по данным экспериментов.

82

Удовлетворительные результаты по формулам (3.7), (3.8) получаются при следующих значениях коэффици­ ентов: а= 0,5, 6= 0,001; яг=1,5; я — 4. Приблизитель­ ные значения для коэффициента kF приведены в табл. 6.

Гла в а 4

УСТОЙЧИВОСТЬ ПОЛОС ПРИ РЕДУЦИРОВАНИИ

КРИТЕРИАЛЬНОЕ УРАВНЕНИЕ ПРОДОЛЬНОГО ИЗГИБА ПРИ РЕДУЦИРОВАНИИ [28]

Известно, что полосы, у которых один или два раз­ мера поперечного сечения В и Я малы по сравнению с третьим, могут под воздействием сжимающей нагрузки по большей стороне Н терять устойчивость, которая вы­ ражается в продольном изгибе.

Редуцированию подвергают литые слябы или вооб­ ще высокие полосы с отношением сторон сечения Н/В до 8. В процессе редуцирования и обжатия раскатов по толщине это отношение может увеличиться до 10—12. Хотя при редуцировании сжимающая нагрузка действу­ ет по большей стороне Н, но поскольку отношение Н/В сравнительно невелико, предполагали, что продольный изгиб при редуцировании происходить не будет. В дей­ ствительности, это предположение не подтвердилось. Так, в определенных неблагоприятных условиях продоль­ ный изгиб может иметь место даже при редуцировании полос с Н/В= 5,3. В результате продольного изгиба, ко­ торый начался уже в первом проходе при прокатке сля­ бов 800X150 мм на одной стороне раскатов образовы­ валась вогнутость, которая в конечном итоге при сум­ марной степени редуцирования 70% привела к образова­ нию глубокого желобка. Перед дальнейшей прокаткой этот желобок необходимо было удалять пологой зачист­ кой, что оказалось весьма сложной и трудоемкой опера­ цией, настолько трудоемкой, что выгоднее было полу­ ченную заготовку браковать. Пришлось принять целый ряд мер, чтобы исключить образование продольного из­ гиба (он может быть назван и высотным изгибом) в процессе редуцирования. Для этого понадобилось про­ вести соответствующее экспериментальное и аналитичес­

кое исследование, чтобы определить условия и факто­ ры, от которых зависит продольный изгиб [27].

Устойчивость полос при их сжатии оценивают но ве­ личине отношения:

где Рк— критическая сила, под действием которой на­ чинается продольный изгиб. Ее величину определяют по известной формуле Эйлера

в которой коэффициентом f учитывается влияние усло­ вий закреплений концов осаживаемых полос. При обра­ ботке давлением приложенная нагрузка Р равна:

Он, как видно, является функцией трех критериев

(4.6)

Продольный изгиб при потере устойчивости можно определить по зависимости [29]

_S___2М_

(4.7)

Н~ Ш ’

где 5 — стрела прогиба; М — постоянная величина.

По данным работы [30]:

84

Подставляя в (4.8) соответствующие значения kY по уравнению (4.5), получим:

Уравнение (4.10) может быть представлено в критериальном виде:

определяемых критерием р/Е, последний может быть за­ менен тождественно равным ему критерием Ah/H, по­ скольку удельное давление р и сжимающее напряжение ас равнозначны, а величина Е — модуль упругости — яв­ ляется функцией сжимающего напряжения ас и относи­ тельной деформации и= А1г/Н.

В связи с этим критериальная зависимость (4.11) может быть заменена следующей:

(4.12)

Смысл критериев Н/В и u= AhjH очевиден. Что ка­ сается критерия f, то он, согласно учению о продольном изгибе, учитывает условия закрепления концов осажи­ ваемой полосы. При шарнирном закреплении его прини­ мают равным единице. В случае жесткой заделки кон­ цов f — 0,5 и т. д.

При обработке давлением условия закрепления кон­ тактных концов осаживаемой полосы определяются глу­ биной калибра, его формой, степенью заполнения и за­ щемления, влиянием внешних зон, связанных с длиной полосы, и трением на контактных поверхностях.

В безразмерных критериях при редуцировании коэф­ фициент [ является функцией:

85

bp— bA'2hp— выпуск калибра;

(В — ЬА) В— степень защемления;

LH — относительная длина осаживаемой по­ лосы;

р,— коэффициент трения.

С учетом (4.13) критериальное уравнение для S/H принимает вид:

ЗАВИСИМОСТЬ ПРОДОЛЬНОГО ИЗГИБА ОТ КРИТЕРИЕВ ПРОЦЕССА

Влияние критериев, перечисленных в уравнении (4.14) на продольный изгиб, кроме критерия М, физи­ ческий смысл которого не совсем ясен, определили экспе­ риментальным путем. Опыты проводили путем модели­ рования в масштабе 1 : 10 при осадке на гладких пли­ тах, в калибрах и в условиях прокатки.

Образцы, использованные при исследовании, имели постоянную толщину 18 мм. Высота их была различной от 54 до 162 мм при отношениях Н/В, равных 9, 8, 7, 6,

/ —К—•номера калибров

86

5, 4 и 3. При осадке длина образцов равнялась 30 мм. Исходная их длина L при прокатке составляла 250 мм. Осадку осуществляли в специальном приспособлении, ис­ ключавшем возможность поперечного перемещения об­

обжатии продольный изгиб увеличивается с увеличением Н/В (рис. 42). При значениях Я /В > 10 продольный из­ гиб полос будет происходить при отсутствии пластичес­ кого сжатия и начинаться в упругой области. Рассмот­ ренные опытные данные относятся к осадке на гладких плитах. При осадке в калибре общий характер влияния Ah/H и Н/В на продольный изгиб остается таким же. Од­ нако в количественном отношении соответствующие за-

87

ц?о

0,!8

0,/S

OJU

0J2

Ц10

0fi8

ОМ

№

0,02

3 4 5 6 7 8 9 fOH/S 3 4 5 6 7 8 9 Ю Н /в ■

Рис. 42. Зависимость продольного изгиба от отношения размеров поперечного

висимости существенно различаются: при осадке в ка­ либрах при равных значениях Н/В и Д/г/Я продольный изгиб значительно меньше, чем при осадке на гладких плитах. Объясняется это изменением формы вертикаль­ ной оси осаживаемого стержня.

Осадка на гладких плитах аналогично формоизмене­ нию сжатого стержня с шарнирно закрепленными конца­ ми, ось которого принимает форму полуволны синусои­ ды. Осадка же в калибре в зависимости от его формы и степени защемления соответствует случаю осадки стер­ жня с заделанными с той или иной степенью жесткости концами, когда вертикальная ось принимает форму сину­

88

Рис. 43. Форма вертикальной оси при осадке полос с различной жесткостью закрепления концов:

/, 2 — шарнирное закрепление, синусоида с одной полуволной; 3, 4 — жесткое закрепление, синусоида с двумя полуволнами

рия L/H. При осадке длинных полос, как это происходит при ковке (прессовании) участками, протяженность I* ко­ торых значительно меньше L, условия продольного изги­ ба существенно изменяются. Судя по кривым рис. 45, наибольший продольный изгиб имеет место, когда L = L. По мере увеличения отношения L//*, т. е. с увеличением свободной задней зоны (во всех случаях осаживался толь­ ко передний конец), продольный изгиб заднего конца уменьшается до нуля, переднего — до некоторой величи­ ны, зависящей от Н/В. При отношении Н/В= 9 это про­ исходит, когда L //*«3,5; при Н/В — 5 — когда L/Ц »2 .

Влияние критерия LjH особенно сильно проявляется

вусловиях прокатки. При прокатке, осуществлявшейся

втаком же калибре, как и при осадке (см. рис. 40), за­ меряли величины, показанные на рис. 46, и затем опре­ деляли стрелу прогиба S по формуле

89