Файл: Чижиков, Ю. М. Редуцирование и прокатка металла непрерывной разливки.pdf

скажется только на абсолютных значениях Р, q и о. Ра­ венства (2.19) показывают, что контур сечения слитков в условиях прокатки на блюмингах значительно более жесткий, т. е. менее податливый, чем при редуцировании слябов в сравнимых условиях.

Если судить по величине напряжений а, то можно утверждать, что податливость металла тянущим напря­ жениям при редуцировании слябов в 710 раз более вы­ сокая, чем при прокатке слитков. Иными словами, сами напряжения, при которых начинается движение метал­

пряжениях равных в2, происходит нарушение сплошно­ сти, возможное, когда растягивающие напряжения по величине превышают предел прочности материала в том объеме, где произошло нарушение сплошности, то, по­ скольку редуцированию и прокатке по условию подвер­ гается один и тот же материал, можно утверждать, что при редуцировании такое нарушение сплошности невоз­ можно, так как Oi в 710 раз меньше а2, следовательно, во столько же раз меньше предела прочности металла. Произведенные расчеты, строго говоря, относятся к слу­ чаю деформирования холодного металла, поскольку при­ нятые значения модуля упругости соответствуют холодно­ му металлу. Однако для проведенного анализа главное значение имеют относительные безразмерные отношения, согласно уравнениям (2.15) — (2.17) . По этим уравнениям безразмерные отношения не зависят от состава материала, поэтому они могут быть распространены и на условия деформации горячего металла. Если при этом еще учесть, что они не зависят также и от величины стрелы прогиба, то сказанное станет еще убедительнее, тем бо­ лее, что сама величина прогиба для расчетов размерных величин может быть принята сколь угодно малой (одинаковой для обоих сравниваемых случаев), когда деформация горячего металла будет находиться в упру­ гой или близкой к ней области.

В процессе деформации утяжка, т. е. как бы изгиб внутрь боковых кромок, получается различной, она мо­ жет быть большей или меньшей, увеличиваться или уменьшаться в процессе деформации. В связи с этим возникает вопрос о том, как будут изменяться напряже­ ния, появляющиеся в металле при этих условиях. Озна­

чает ли увеличение утяжки и однозначное увеличение растягивающих напряжений? Характеризует ли большая степень утяжки большие растягивающие напряжения? Вопросы эти не Простые, но ответить на них можно. Из предыдущего анализа следует, что знак равенства меж­ ду величинами утяжки и напряжений, вызывающих утяжку, ставить нельзя.

Напряжения растяжения, вызывающие утяжку в дан­ ных условиях, достигают своих наибольших значений в момент начала самой утяжки, т. е. тогда, когда прео­ долена максимальная жесткость контура сечения. Даль­ нейший рост напряжений в условиях горячей деформа­ ции должен отсутствовать, так как перемещению частиц по направлению движения тянущих сил больше не ока­ зывается сопротивления. Это перемещение будет иметь место до тех пор, пока эти тянущие силы действуют. Что же вызывает эти тянущие силы и чем определяется дли­ тельность их действия? Очевидно, что и то, и другое вы­ зывается степенью деформации, или, точнее, объемом металла, смещаемом в высотном направлении, обуслов­ ливающим вытяжку и поперечную деформацию ме­ талла.

Чем больше смещенный объем, тем больше металла перемещается в продольном направлении, тем дольше действуют и тянущие силы, тем больше будет величина утяжки (конечно, в условиях, когда происходит утяж­ ка). С уменьшением смещенного объема величина утяж­ ки, естественно, будет уменьшаться. Однако сами на­ пряжения при этом будут одинаковыми, так как их ве­ личина зависит не от длительности действия, опре­ деляемого смещенным объемом, а от податливости

дет равнозначно перемещению тела, установленного на подшипниках. Оно будет перемещаться сколь угодно долго под воздействием тянущей силы, которая, очевид­ но, сохранится постоянной и равной той величине ее, при которой началось движение тела.

Из приведенного анализа следует:

сама по себе схема напряженного состояния с рас­ тягивающими напряжениями без учета податливости контура сечения металла, подвергаемого деформация,

68

не может рассматриваться как неблагоприятная в смыс­ ле возможного нарушения сплошности металла;

чем больше податливость контура сечения деформи­ руемого металла, тем меньше количественные значения растягивающих напряжений, возникающих в металле при одинаковых схемах напряженного состояния;

процесс редуцирования, сопровождающийся в резуль­ тате неравномерности деформации в первых проходах утяжкой металла, характеризуется большой податли­ востью контура, благодаря чему существенно снижают­ ся растягивающие напряжения, величина которых ис­ ключает возможность нарушения сплошности металла;

напряженно-деформированное состояние при редуци­ ровании благодаря особенностям процесса, осуществляе­ мого в глубоких калибрах со стесненным уширением, при значительной податливости контура сечения, опре­ деляемой его малой толщиной по стороне, по которой происходит отрицательная поперечная деформация, яв­ ляется в сравнимых условиях значительно более благо­ приятным, чем при прокатке слитков на блюмингах.

Г л а в а 3

КОНЦЕВОЙ НАКАТ ПРИ РЕДУЦИРОВАНИИ

ФОРМОИЗМЕНЕНИЕ

ВНЕУСТАНОВИВШЕМСЯ ПРОЦЕССЕ РЕДУЦИРОВАНИЯ

Впредыдущей главе было показано, что продольная деформация по длине полос при редуцировании распре­ деляется неравномерно. На участке длины, который со­ ответствует установившемуся процессу, вытяжки всех слоев по высоте сечения одинаковы и равны примерно средней вытяжке полосы в целом. На концах полос вы­ тяжки для всех слоев по высоте сечения различны. Если не считать небольших участков у самих торцов величи­ ны вытяжек от некоторых наибольших значений в сече­ ниях, близких к торцам, уменьшаются до величин вы­ тяжек в установившемся процессе. Особенно важным при этом является то, что такое изменение величин вы­ тяжек по длине концов полос количественно неодинако­ вое для различных слоев полосы по ее высоте. В одина­ ковых вертикальных сечениях по длине концов полос во

63

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