Файл: Контактное взаимодействие металла и инструмента при прокатке..pdf

' Диапазон изменения рассматриваемых факторов следующий:

ДЧК-1,5 мм, воздух подавался под давлением 3,5—5 ат. С насе­ ченных валков делали протакриловые слепки для определения шеро­ ховатости валка на стационарном профилографе-профилометре мо­ дели 201.

Шероховатость образцов, отобранных за агрегатом поперечной резки, измеряли вдоль и поперек направления прокатки (по 10 и более замеров в разных точках образца).

В результате обработки были получены зависимости изменения параметров шероховатости от выбранных факторов (рис. 108).'

Rz = —42,33 + 47,94е + 30.05Я + 3,37о —

— 32,91еЯ — 3,33w — 2,28HV + 2,34еЯУ;

КП = —67,14 — 11,42е — ЗОЯ — 4,48ц + 0,85еК +

+ 8,3е/г— 0,02Нп + 0,01Я/г.

При G — 400 т, ц = 15 м/с:

Ra = 0,92 + 0,21е + 0,09НР\

Rz - 5,88 — 1,4е — 0,36Р + 0,27Яе — 0,47еР;

155

Число проходов п

1 — новых; 2 — старых

фовке образуется тонкий (примерно 40—20 мкм) слой пониженной твердости, в результате чего получившиеся выступы легко под­ даются разбиению при последующих проходах на более мелкие, Ra снижается. Число пиков на единицу длины профиля при этом увели­ чивается. Насечка полированных валков за 6 и 8 проходов приво­ дит к увеличению Ra (рис. ПО). Вследствие полировки снимается вышеупомянутый тонкий слой и образование микрорельефа (повы­ шение Ra и КП после 6 проходов) идет вследствие насечки новых участков поверхности валка.

В процессе эксплуатации валков дрессировочного стана шерохо­ ватость их значительно уменьшается (рис. 111), причем для шлифо­ ванных перед насечкой валков Ra снижается сразу с началом про­ катки, а для полированных — сохраняется некоторое время по­ стоянная микрогеометрия (примерно при дрессировке до 300 т металла). Изменение микрогеометрии валка в процессе дрессировки приводит к изменению микрогеометрии полосы (рис. 112), так как твердость полосы на порядок ниже твердости валка, то последний определяет ее шероховатость. Вследствие этого из анализа этих данных (см. рис. 109— 112) можно сделать заключение, что эксплуа­ тация предварительно полированных и затем насеченных за 6 про­ ходов валков способствует более плавному и в то же время незна-

156

Чйтельному изменению Ra и IE. Как оказалось, шероховатость Ra =

=0,9-ч-1,0 мкм соответствует минимальному коэффициенту трения,

аследовательно, и минимальному износу.

вливания лунки по Эриксену. Она повышается примерно на 0,5 мм

для толщины. 1,5 мм по сравнению с результатами, полученными на шлифованых перед насечкой валках. При этом на всем протяже­ нии работы валков за одну установку в клеть получается металл

Рис. 112. Влияние шлифов­ ки (/) и полировки (2) перед насечкой (5 проходов) на па­ раметры шероховатости (Яа .

КП) н штампуемость (/£ )

/ £ ; сплошные — Ra \ штрихпунктирные — КП

Б. т

группы ВГ. Это объясняется влиянием числа пиков, количество которых значительно увеличивается при дрессировке металла на валках, полированных перед насечкой. Данные режимы подготовки валков и дрессировки обеспечивают наименьший износ инструмента

157

(валков) и соответственно стабильность передачи микрогеомётрим

свалка на полосу.

Врезультате исследований установлено, что предварительная полировка рабочих валков перед насечкой способствует улучшению их микрорельефа и стабильности передачи его полосе при дресси­ ровке. Дрессировка металла в валках, полированных перед насеч­ кой, позволяет получать лист с более высокой чистотой поверхности

иштампуемости при одних и тех же обжатиях и массе прокатанного металла.

Предварительная полировка валков до чистоты поверхности V8— 9 и их насечка за 6 проходов чугунной колотой дробью 1,5 мм (ДЧК-1,5) дает возможность получить на новых валках (Ra = 0,8-г- -г-1,6 мкм и КП = 50 ГОСТ 9045—70) примерно 150 т металла толщи­ ной Я = 1,5 мм 1-й группы поверхности.

Полученные зависимости, связывающие параметры шерохова­ тости (Ra, Rz, КП) и штампуемости (IE) полосы с режимами обра­ ботки валков (шлифовка, полировка и насечка), режимом дресси­ ровки, сортаментом и массой прокатанного металла, могут быть использованы для непрерывного контроля шероховатости и штампуе­ мости полосы после дрессировки, что значительно сократит число испытаний.

4. СХВАТЫВАНИЕ НА КОНТАКТНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПОЛОСА—ВАЛОК ПРИ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКЕ

Одна из основных причин, способствующих снижению стойкости валков,— образование наваров на их поверхности [10].

Навары, как правило, возникают в результате нарушения уста­ новившегося процесса прокатки на стане. Эти нарушения могут быть вызваны неудовлетворительным качеством подката, разрывом полосы по сварному соединению, резким изменением натяжения между клетями и др. [5].

Сваривание прокатываемой полосы с металлом валка происходит вследствие появления перед входом в зев валков складки (толщи­ ной, превышающей исходную в 2—3 раза), которая начинает втяги­ ваться в очаг деформации. В этот момент резко увеличиваются угол захвата, протяженность очага деформации и давление прокатки. С ростом давления смазка, находящаяся между валком и прокаты­ ваемым металлом, выдавливается, температура в очаге деформации резко повышается, что способствует интенсификации процесса схватывания металла валка с металлом прокатываемой полосы.

Изучение структуры металла валка (сталь 9X2) под наваром по­ казало, цто' на этом участке образуется зона вторичной закалки, распространяющаяся непосредственно от границы между наваром и металлом валка на глубину 0,03—0,05 мм. Эта зона представляет собой область мартенситной структуры, которая образуется в ре­ зультате разогрева поверхности валка и большой скорости охла­ ждения. Под зоной вторичной закалки образуется зона вторичного отпуска.

158

Изменение микротвердости, ширины линии (110)а и площади линии (200)v показало, что наваривание полосы приводит к суще­ ственным изменениям микроструктуры валка. Максимальные изме­ нения в структуре происходят на глубине от 0,05 до 0,20 мм.-Зона вторичного отпуска характеризуется интенсивным распадом оста­ точного аустенита, количество которого уменьшается в 5 раз. При этом резко увеличивается объем металла и значительно возрастают внутренние напряжения, что является одной из причин появлениятрещин на поверхности валка под наваром.

Общая глубина зоны отпуска над наваром значительно превышает глубину зоны вторичной закалки и составляет 5—6 мм.

Результаты расчета температуры валка под наваром подтвер­ ждают выводы, сделанные на основе структурного анализа [10]. Разогрев валка до температуры, превышающей Ас3, происходит на глубине до 0,05 мм (зона вторичной закалки). В этой зоне наблюдается наиболее высокий уровень микротвердости; резкое падение микро­ твердости в зоне максимального отпуска происходит на глубине от 0,05 до 0,2 мм, где температура валка изменяется от 900 до 600° С. Дальнейшее понижение температуры до 300° С на глубине 1 мм приводит к менее интенсивному отпуску, В этом районе повышается микротвердость, увеличивается ширина линий (110)а и количество остаточного аустенита. На глубине 5 мм температура не превы­ шает 150—200° С независимо от того, наварен валок в этом месте или нет.

Следовательно, изучение структурных превращений под наваром позволяет сделать вывод о том, что область термического влияния навара на структуру металла валка распространяется на глубину до 5—6 мм по радиусу (при радиусе валка, равном 250 мм).

При сваривании прокатываемой полосы с металлом валка отме­ чается схватывание второго рода — или тепловой износ, возникаю­ щий при больших скоростях относительного перемещения поверх­ ностей трения или при высоких давлениях прокатки. Для протека­ ния этого процесса необходимо развитие критических температур, при которых происходит разупрочнение поверхностных слоев ме­ талла. В результате облегчается пластическая деформация тончай­ ших поверхностных слоев, разрушаются адсорбированные пленки, что облегчает сближение ювениальных поверхностей и образование металлических связей [10, 103]. Температура поверхностных слоев стали при этом может достигнуть 800—900° С, а максимальная тем­ пература может доходить до температуры плавления [10]. Стали, обладающие большой теплоустойчивостью, сохраняют свои меха­ нические свойства при высоких температурах и хорошб сопроти­ вляются схватыванию II рода [10, 103]. Структурные превращения в контактирующих металлах, протекающие при тепловом износе, имеют тот же характер, что и превращения, наблюдавшиеся при образовании наваров.

В работах [10, 103] было показано, что непосредственно за зоной контакта наблюдалась зона вторичной закалки, которая на опреде­ ленной глубине сменялась зоной отпуска, причем глубина этих зон

159