Металлургическая и горнорудная промышленность 2010 №2

Подождите немного. Документ загружается.

I l%2 ++30#(7%1* ? ( #.0-.03$- ? /0.,;8+%--.12</2010



101

ПРОКАТНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

лей. Разработаны рациональные деформационные и

температурно-скоростные режимы процесса горяче-

го прямого прессования специальных пресс-изделий

из алюминиевых и магниевых сплавов.

Определено влияние геометрии прессового ин-

струмента и температурно-скоростных параметров

процесса на температуру, силу прессования, меха-

нические свойства и структуру металла профилей и

труб из алюминиевых и магниевых сплавов (АА7070,

АА6060, АА6082, А231В). У

становлено влияние со-

держания кальция, коэффициента вытяжки, темпе-

ратуры заготовки и контейнера на силовые параме-

тры прессования, механические свойства и структу-

ру труб малого диаметра с толщиной стенки 0,4-0,7

из магниевых сплавов системы Мg-Са. Разработаны

способы получения пресс-изделий крупного попереч-

ного сечения с равномерной мелкозернистой струк-

урой металла с использованием углового прессова-

ния. Разработаны технологии производства длинно-

мерных алюминиевых труб в бухтах, рам алюмини-

евых окон с терморазвязкой для пассажирских ваго-

нов, а также капиллярных труб из магниевых сплавов

системы Мg-Са.

Выполнено моделирование непрерывной разлив-

ки сортовой заготовки с использованием мягкого об-

жатия в роликовых клет

ях зоны вторичного охлажде-

ния, предложены режимы деформирования.

Пакет конечноэлементных программ позволяет

анализировать процесс разливки-прокатки тонкой по-

лосовой стали, определять температурные поля кри-

сталлизующегося металла и валков-кристаллизаторов

с учетом условий кристаллизации и последующего

деформирования металла.

Внедрение процессов прокатки тонких горячека-

таных полос в линии бесконечной прокатки литейно-

прокатных агрегатов на базе т

онкослябовой техноло-

гии требует больших капитальных затрат. Безуслов-

но, наибольший интерес в связи с этим представляет

развитие валковой разливки-прокатки полосовой ста-

ли. Проектируют в одной линии выполнять не толь-

ко разливку и контролируемую прокатку с охлажде-

нием, но и операции зачистки, травления, холодной

прокатки, отделки.

Ведущие фирмы мира, поним

ая ожидаемые кар-

динальные изменения в структуре будущих микро-

заводов по производству тонкого полосового проката,

связанные с применением новых плавильно-литейно-

прокатных агрегатов валкового типа (ПЛПАВ), вкла-

дывают сотни тысяч долларов в создание заводов но-

вого типа. Известно, что первые такие компактные

микрозаводы уже введены в эксплуатацию.

Очевидно, что в У

краине прогрессивный процесс

валковой разливки-прокатки тонких стальных полос

должен получить приоритетное развитие с исполь-

зованием льготных условий в промышленной поли-

тике. Это позволит ученым, конструкторам, техноло-

гам и машиностроителям создать отечественный про-

грессивный литейно-прокатный агрегат.

В век информационных технологий изменились

возможности и требования к исследованиям и разра-

боткам в об

ласти ОМД. В Украине развито компью-

терное моделирование процессов ОМД (прокатки,

штамповки, ковки, прессования и др.) с применени-

ем численных методов решения краевых задач ОМД.

Созданы оригинальные конечноэлементные програм-

мы для анализа процессов с двух- и трехмерным тече-

нием металла. Это позволяет решать задачи проекти-

рования, управления различными процессами и про-

гнозиров

ания свойств металлопродукции.

Разрабатываются альтернативные методы реше-

ния краевых задач ОМД (метод прямого решения и

др.), позволяющие значительно сократить время по-

лучения результатов. Развитие теории процессов по-

зволяет разработать прогрессивные технологии про-

изводства металлоизделий высокого качества с при-

менением компьютерного управления.

Заключение

Сегодня, в условиях экономического кризиса, ме-

таллургическая промышленность ну

ждается в замене

устаревших неэффективных технологий и оборудова-

ния прогрессивными, которые могут быть созданы

отечественными машиностроительными заводами.

Развитие теории процессов обработки металлов

давлением, использование информационных техно-

логий, совершенствование оборудования цехов, раз-

витие компьютерного управления процессами позво-

ляет разрабатывать современные технологии произ-

водства металлопродукции высокого качества из раз-

личных материалов для про

дукции разнообразно-

го назначения. При этом важную роль должны сы-

грать научно-технические издания, в том числе

ведущий в Украине журнал «Металлургическая

и горнорудная промышленность», осуществляю-

щий связь науки и производства.

Библиографический список

1. Данченко В.М., Гринкевич В.О., Головко

О.М. Теорія процесів обробки металів тиском:

Підручник. – Дніпропетровськ: Пороги, 2008. –

370 с.

2. Т

ехнология трубного производства / В.М. Дан-

ченко, А.П. Коликов, Б.А. Романцев и др. – М.:

Интермет Инжиниринг, 2002. – 640 с.

3. Данченко В.Н., Миленин А. А., Головко А. Н.

Производство профилей из алюминиевых спла-

вов. Теория и технология. – Днепропетровск: Си-

стемные технологии, 2002. – 448 с.

4. Valentin Danchenko, Henryk Dyia, Leonid Lesik,

Leonid Mashkin, Andrzei Milenin. Tehnologia i

modelowanie procesow walkowania w wykrojach.

Czestochowa: Wipmits widawnictwo, 2002. – 598 s.

5. Непрерывная прокатка. Коллективная моногра-

фия / Под ре

д. В.Н. Данченко. - Днепропетровск:

РВА “Дніпро-ВАЛ”, 2002. – 604 с.

Поступила 02.02.2010

I l%2 ++30#(7%1* ? ( #.0-.03$- ? /0.,;8+%--.12</2010



102

ПРОКАТНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

УДК 621.771.25

Данченко В.Н. /д.т.н./, Головко А.Н. /д.т.н./,

Беляев С.М.

НМетАУ

Шапер М. /д.-инж./, Новак М. /дипл.-инж./

Ганноверский университет им. Лейбница

Прессование и водовоздушное охлаждение прессованных

профилей из сплава Al Si1MgMn

Данченко В.Н., Головко А.Н., Беляев С.М., Шапер М., Новак М., 2010 г.

В условиях прессовой линии ОАО «Днепровский завод «АЛЮМАШ» определена температура

сплошных профилей и труб из сплава EN-AW 6082 после прессования и охлаждения, а также их

механические свойства при различных режимах термической обработки. Определено влияние

режимов охлаждения на изменение температуры пресс-изделий, а также на их механические

свойства; проведено сравнение с требованиями ЕN 755-2. Результаты по

лучены при

сотрудничестве кафедры ОМД НМетАУ, ОАО «Днепровский завод «АЛЮМАШ» (Украина) и

Forschergruppe 922 «Strangpressen» (Германия). Ил. 5. Табл. 6. Библиогр.: 10 назв.

Ключевые слова: прессование, охлаждение, закалка, механические свойства, алюминиевый

сплав Al Si1MgMn

The temperature of EN-AW 6082 alloy solid proﬁ les and pipes after pressing and cooling as well as their

mechanical properties were determined under various conditions of heat treatment at JSC Dniprovskiy Factory

“Alumash”. Effect of cooling conditions on temperature change of molded articles and their mechanical properties

was deﬁ ned; comparison with EN 755-2 requirements was accomplished. Results obtained under collaboration

of Metal Forming Department of National Metallurgical Academy of Ukraine, Dniprovskiy Factory “Alumash”

(Ukraine) and Forschergruppe 922 «Strangpressen» (Germany).

Keywords: pressing, cooling, quenching, mechanical properties, aluminum alloy Al Si1MgMn

Наука

Введение

Сплавы системы Al-Mg-Si нашли широкое при-

менение в строительстве и машиностроении. В част-

ности, сплавы 6060 и 6063 (согласно EN 573-3) яв-

ляются наиболее распространенными при изготовле-

нии ограждающих строительных конструкций. Од-

нако требования к прочности элементов конструк-

ций при сохранении их массы растут. В связи с этим

ожидается увеличение использования сплавов с бо-

лее высок

ой прочностью – 6082, 6061, 5251. Сплав

EN AW-6082 (Al Si1MgMn) – один из наиболее проч-

ных сплавов системы Al-Mg-Si, которой присущи вы-

сокая технологичность при прессовании, коррозион-

ная стойкость, а также возможность получения про-

филей с высоким качеством поверхности. Оценке

возможности получения изделий из сплава 6082 с за-

данным уровнем механических свойств путем прес-

сования с закалкой на прессе и по

следующим старе-

нием посвящена настоящая работа.

Литературный обзор

Влияние химического состава на свойства и каче-

ство профилей из сплавов системы Al-Mg-Si доста-

точно широко освещено в литературе, и данный во-

прос ниже рассматриваться не будет. Отметим лишь,

что повышение содержания Mg, Si, Mn и Сr приво-

дит к упрочнению сплава. Наличие дисперсных ин-

терметаллидных фаз А1

Мn, α(А1-Si-Мn), А1

Сr спо-

собствует проявлению пресс-эффекта, что выражает-

ся в сохранении в изделиях нерекристаллизованной

структуры после закалки и старения [1].

Основными факторами, позволяющими вли-

ять на качество профилей, являются температурно-

скоростные параметры прессования, а также способ

и режим термической обработки.

Взаимосвязи режимов прессования и качества

пресс-изделий из сплава 6082 посвящены работы [1,

2 и др.]. Данные различных ав

торов об оптимальном

сочетании температур заготовки и скорости прессо-

вания могут существенно различаться даже при оди-

наковых значениях коэффициента вытяжки. Ограни-

чивающими параметрами служат сила прессования

(или напряжение на пресс-шайбе), наличие дефектов

поверхности профиля, глубина залегания крупнокри-

сталлического ободка, требуемая прочность и др.

По данным [2] наивысшие ме

ханические свой-

ства достигаются при скорости охлаждения более

500 °С/мин. Согласно [1] профили должны быть

охлаждены до 200 °С со скоростью >6 °С/с. В рабо-

те [3] указывается, что для рассматриваемого сплава

охлаждение с температуры 530-560 °С необходимо

провести до температуры 150 °С за 25-180 с, т.е. ско-

рость охлаждения составляет от 3 до 15 °С/с. Разли-

чия в прив

еденных выше значениях могут объяснять-

ся отличиями в химическом составе исследуемых

сплавов и диапазоне температур, для которых указы-

вается значение скорости охлаждения. Критическую

скорость охлаждения необходимо определять по тан-

генсу наклона касательной к С-кривой начала распада

переохлажденного твердого раствора или к так назы-

ваемой ТТР-диаграмме (time-temperature-properties).

По

дробная информация о диаграммах изотермиче-

ского распада раствора в алюминиевых сплавах со-

держится в справочнике [4], для сплавов 6082 и 6063

в работе [5].

При закалке на отдельных агрегатах проще обе-

спечить высокую скорость охлаждения. Однако, из-

делия, закаленные на прессе, имеют светлую блестя-

щую поверхность в отличие от полуфабрикатов с тем-

I l%2 ++30#(7%1* ? ( #.0-.03$- ? /0.,;8+%--.12</2010



103

ПРОКАТНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

ной окисленной поверхностью, закаленных после на-

грева в воздушных печах [6]. Вторым важным преи-

муществом закалки в линии пресса является возмож-

ност ь регулирования температуры отдельных эле-

ментов сечения профиля во избежание коробления. С

этой целью вводятся в промышленную практику си-

стемы типа BICS (Balanced Intensive Cooling System)

[3], когда расход охлаждающей водовоздушной смеси

или воздуха настраивается с к

аждой из сторон про-

филя. Однако для эффективной работы таких устано-

вок, особенно при охлаждении толстостенных про-

филей, требуется уменьшение скоростей истечения и

увеличение длины установки. При этом необходима

информация о влиянии режима прессования на тем-

пературу профиля перед закалкой, о влиянии режима

охлаждения на температуру элемента профиля в дан-

ный мо

мент времени.

Моделированию охлаждения при закалке для до-

стижения требуемого уровня прочности посвящена

работа [7]. В ней для сплава 6082 с варьируемым со-

держанием кремния разработана математическая мо-

дель и расчетным путем определена связь между па-

раметрами охлаждения и показателями прочности.

Критическим диапазоном, в котором скорость охлаж-

дения должна быть максимальной, является об

ласть

между 400 и 300 °С. Это подтверждается и данными

[5] – 300-350 °С. Модель может быть использована

на практике, однако в ней используется постоянное

значение коэффициента теплопередачи, хотя он зави-

сит от многих факторов (температуры, угла наклона

оси сопла к поверхности профиля, расстояния до оси

распыления и пр.). В работе [8] предсказываются ме-

ханические свойства профиля на о

снове моделирова-

ния процесса охлаждения с учетом нелинейной зави-

симости скорости охлаждения водовоздушным по-

током от температуры поверхности изделия. Одна-

ко, данные получены для постоянного значения дав-

ления воды, и эксперименты выполнены для сплава

2024. Моделированию процесса охлаждения и про-

гнозированию прочности профилей также посвящена

статья [9] – в модели используется зависимо

сть изме-

нения температуры во времени, полученная из экспе-

римента по охлаждения цилиндра из сплава 6061 диа-

метром 101 мм, что накладывает определенные огра-

ничения на возможность ее использования.

Интерес представляет задача получения про-

филей с градиентом свойств по длине, которая мо-

жет быть решена с использованием водовоздушно-

го охлаждения [10]. В этой работе ав

торы проводи-

ли исследования влияния расстояния от точки про-

филя до области интенсивного охлаждения на проч-

ность и твердость. Однако полученные результаты

имеют ограниченную применимость в связи с ис-

пользованием достаточно невысоких температур на-

чала охлаждения – от 400 до 500 °С.

Таким образом, процесс водовоздушного охлаж-

дения является перспективным с точки зрения пров

е-

дения закалки профилей в линии пресса, обеспечива-

ющей минимальное коробление и высокое качество

поверхности профиля.

Целью представленных исследований является

определение влияния параметров процессов прессо-

вания и охлаждения в линии пресса на механичес-

кие свойства профилей из сплава 6082. Исследова-

нию взаимосвязи температурно-скоростных пара-

метров прессования и свойств профилей посвящена

первая часть рабо

ты, проведенная в ОАО «Днепров-

ский завод «АЛЮМАШ» (Днепропетровск). Измене-

ние температуры изделий при прессовании и водо-

воздушном охлаждении и влияние времени охлажде-

ния на механические свойства рассмотрено во второй

части работы – исследования проводились в Инсти-

туте материаловедения Ганноверского университета

им. Лейбница.

Прессование и термообработка профилей в

условиях ОАО «ДЗ «АЛЮМАШ»

Заг

отовка производилась на литейном участке за-

вода из прессового лома с использованием соответ-

ствующих лигатур. После разливки проводили гомоге-

низацию при температуре 585 °С. Химический состав

металла плавки, который затем использовался в экс-

периментах, приведен в табл. 1. Отметим, что содер-

жание основных легирующих элементов (Si, Mg, Mn)

ниже среднего (по требованиям стандарта) уровня.

Для пров

едения исследований были выбраны 2

сплошных профиля с практически постоянной тол-

щиной стенки по сечению (2 и 4 мм) и толстостенная

труба (Ø37х5,5 мм) – рис. 1а-в. Профили прессовали

через сплошные форкамерные матрицы, трубу через

комбинированную матрицу с плоским рассекателем.

Таблица 1. Химический состав сплавов, используемых в экспериментах

Сплав Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ni

EN AW-6082

(EN 573-3)

1,7-1,3 <0,5 <0,1 0,4-1,0 0,6-1,2 <0,25 <0,2 <0,005 ост.

6082 (IW) 0,73 0,22 0,05 0,48 0,61 0,003 0,009 0,003 ост.

6082 (АЛЮМАШ) 0,82 0,22 0,003 0,47 0,69 0,004 0,024 0,003 ост.

Таблица 2. Характеристики профилей и заготовки (диаметр заготовки 152 мм)

Nr. Тип s, мм F

, мм

def

, мм L

, м

21176 U 4 436 1 41,6 45,5 460 11,6

11002 L 2 76 3 79,5 87,0 520 22,3

12217 O 5,5 544 1 33,3 36,5 625 9,3

Примечание: s – толщина стенки; F

– площадь сечения; n – число ниток; m – коэффициент вытяжки;

– длина заготовки; L

– номинальная длина профиля, м

I l%2 ++30#(7%1* ? ( #.0-.03$- ? /0.,;8+%--.12</2010



104

ПРОКАТНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

В табл. 2 приведены основные характеристики про-

филей и заготовки.

Прессование проводили на горизонтальном ги-

дравлическом прессе усилием 13,5 МН с диаметром

втулки контейнера 159 мм. Максимальное давление

на пресс-шайбе для этого пресса составляет 680 МПа.

Скорость прессования варьировалась в диапазоне

7-10 мм/с для различных типов профилей. Темпера-

тура нагрева в печи составляла 480-490°С. Охлажде-

ние профиля произв

одилось только в туннеле водо-

воздушного охлаждения либо добавлялось охлажде-

ние водой за туннелем.

После закалки профили остывали до температу-

ры 20-50 °С, после чего проходили правку растяже-

нием с относительным удлинением 0,5 %, кроме ва-

рианта с дополнительным охлаждением (1,0 %). За-

тем производилась порезка и старение. Режим искус-

ственного старения: темпера

тура 85 °С; время 6 ч. Пе-

рерыв между закалкой и старением 6 ч. В случае есте-

ственного старения перерыв между закалкой и прове-

дением испытаний составлял 5 недель.

В табл. 3 представлены значения механических

свойств металла профилей, для которых проводились

испытания, и соответствующие параметры прессова-

ния. Испытания проводили на плоских образцах для

швеллера (вырезанных из с

ередины стенки) и уголка,

и на сегментных – для трубы.

Анализ результатов показал следующее.

Во всех случаях давление в системе пресса не пре-

вышало максимального, т.е. всегда достигалась задан-

ная скорость пресс-штемпеля. Давления при прессо-

вании всех 3-х пресс-изделий находились на уровне

значений, характерных для сплава 6060. Прессование

со ск

оростями, превышающими значения, указанны-

ми в табл. 3, не целесообразно из-за появления на по-

верхности профилей полос и задиров. При скорости

истечения 24 м/мин в зоне сварного шва появляется

рябизна, которая при дальнейшем увеличении скоро-

сти переходит в поперечные трещины.

На профилях с большей толщиной стенки выше

температура профиля на входе в т

уннель, что связано

с большей абсолютной теплоемкостью профиля. Кро-

ме того, металл трубы больше разогревается вслед-

ствие пластической деформации в комбинированной

матрице. Более толстостенный профиль также хуже

охлаждается водовоздушной смесью. Однако основ-

ной причиной высокой температуры профиля на вы-

Таблица 3. Режимы прессования и термообработки и результаты механических испытаний

Марки-

ровка

мм

мм/с

м/мин

Тип

охлаждения

max

бар

пр

°С

охл

, °С

Тип

старения

, МПа s

0,2

, МПа

U1E 4 8 20,0 Т 181 525 497 ест. 220 104 18,9

U1И 4 8 20,0 Т 181 525 495 иск. 245 196 11,3

U3И 4 8 20,0 Т+В 173 525 404 иск. 231 204 10,6

L22И 2 7 33,4 Т 178 500 377 иск. 306 254 8,8

O1И 5,5 10 20,0 Т 212 545 526 иск. 273 214 10,0

Примечание: V – скорость пресс-штемпеля; W – скорость истечения профиля; тип охлаждения – Т – толь-

ко в туннеле; Т+В – с дополнительной подачей воды перед туннелем; p

max

– максимальное давление в основ-

ном цилиндре пресса (предельное значение 270 бар); Т

пр

– температура поверхности профиля между перед-

ней поперечиной и тоннелем; Т

охл

– после охлаждения

ходе из туннеля является его малая эффективность,

связанная с фиксированным расположением сопел в

стенках туннеля. Поэтому швеллер и труба не успе-

вают охладиться до рекомендуемой [3] температуры

150 °С в течении максимум 180 с. Только на уголке с

толщиной стенки 2 мм достигнуто значение σ

, соот-

ветствующее состоянию Т6. Достижение требуемого

по Т5 уровня прочности на трубе в отличие от швел-

лера объясняется большей (на 20 °С) температурой

изделия перед закалкой. Отметим, что для всех изде-

лий, и особенно уголка, положительную роль играет

наличие вентиляторов для воздушного охлаждения

после выхода из тоннеля.

Кроме того, были проведены экспериментальные

пре

ссования сплавов 6061 и 6005 по режимам, опи-

санным выше. Хотя подробный анализ их выходит за

рамки данной работы, представляет интерес сравне-

ние с результатами, полученными для сплава 6082.

Характер зависимости механических свойств от тол-

щины стенки, времени охлаждения, температуры под

закалку и прочих факторов для всех трех сплавов

аналогичен. При прессовании профилей т

олщиной

2 мм из любого из исследованных сплавов без допол-

нительного охлаждения гарантированно получили

= 300 МПа, однако требуемое по Т6 значение σ

0,2

не достигается.

Дополнительное охлаждение водой швеллера для

всех трех сплавов привело к незначительному изме-

нению свойств. Так, для рассматриваемого сплава

6082 предел прочности снизился на 6 %, предел те-

кучести повысился на 4 %, а относительное удлине-

ние снизилось на 0,7 % в абсолютных единицах. Оче-

видно, это связано с неравномерностью охлаждения

и наличием остаточных напряжений. Расход во

ды

мал для того, чтобы обеспечить требуемую скорость

охлаждения. Кривизна профилей при дополнитель-

ном охлаждении выше, что требует большей величи-

ны растяжения при правке.

Естественное старение для всех трех сплавов обе-

спечивает стабильное достижение σ

= 205 МПа и δ

18-19 % (для состояния Т4 и рассматриваемых разме-

ров профилей согласно EN 755-2 требуется 205 МПа

и 14 % соответственно). Таким образом, прессование

профилей и труб с коэффициентами вытяжки до 80

и скоростями 20-30 м/мин не представляет проблем

с точки зрения силы прессования, качества сварного

шва и поверхностных дефектов.

I l%2 ++30#(7%1* ? ( #.0-.03$- ? /0.,;8+%--.12</2010



105

ПРОКАТНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

Рис. 1. Эскизы прессуемых изделий: а –швеллер 21176;

б–уголок 11002; в–труба 12217; г–пруток; д–неравнополочный

уголок

а б

Рис. 2. Схема установки водовоздушного охлаждения (а)

и сопла (б)

Рис.3.Зависимость температуры пресс-изделия от време-

ни охлаждения, режим W5A3 (давление воды 5 бар, возду-

ха 3 бар): на оси прутка Ø30 мм: T

– на оси сопла; T

– на рас-

стоянии ¼ шага сопел; T

– на расстоянии ½ шага сопел; Т

– в

центре толстой полки (12 мм) уголка

С целью повышения качества профилей, в част-

ности, достижения регламентированного уровня

свойств при минимальной кривизне профиля в Ин-

ституте материаловедения (IW) Ганноверского уни-

верситета им. Лейбница проводятся исследования

процесса охлаждения и его влияние на механические

свойства пресс-изделий. Основной задачей являет-

ся определение влияния параметров водовоздушной

смеси на скорость охлаждения и качество пре

сс-

изделий из алюминиевого сплава EN-AW6082.

В качестве исследуемых пресс-изделий выбра-

ны круглый пруток Ø30 мм и неравнополочный уго-

лок с размерами полок 12×20 и 2×38 мм (рис. 1г и д).

Химический состав гомогенизированной заготов-

ки из сплава 6082 приведен в табл. 1. Прессование

с прямым истечением проводили на горизонталь-

ном гидравлическом короткоходовом прессе усилием

10 МН. Диамет

р контейнера 125 мм, заготовки

120 мм. Коэффициент вытяжки для уголка 38,8, для

прутка 17,4.

Для оценки деформационного разогрева и ско-

рости остывания профиля при прессовании на пути

от пояска матрицы до места возможной установки

охлаждающего устройства (около 1,2 м) прессование

уголка вели при различных температурно-скоростных

режимах. Нагрев заготовкой производился в печи со-

про

тивления при 470 либо 490 °С, скорость истече-

ния 10 либо 20 м/мин. Время от выемки заготовки из

печи до начала прессования составляло 15-20 с. Тем-

пературу контейнера устанавливали на 40 °С меньше

температуры заготовки. Температуру поверхности

профиля измеряли контактной NiCr/N (тип К) термо-

парой в середине каждой полки.

В результате аппроксимации результатов получе-

ны следующие зависимо

сти для определения темпе-

ратуры уголка с полками толщиной 2 мм (Т

) и 12 мм

(Т

)

= –147,5 + 1,35×T

+ 5,2×W – 0,01×T

×W; (1)

= 270 + 0,5×T

– 1,75×W + 0,005×T

×W, (2)

где T

– температура нагрева заготовки, °С; W –

скорость истечения, м/мин.

Падение температуры поверхности пресс-изделия

за выходом из пояска матрицы по мере его движения

к охлаждающему устройству может быть описано

уравнением

T = T

– kt×t, (3)

где T и T

– текущая и исходная температуры (°С),

соответственно; t – время, с; k

– коэффициент, кото-

рый составил 0,8 для прутка Ø30 мм, для уголков с

толщинами стенок 2 и 12 мм – 1,58 и 1,15, соответ-

ственно.

Для проведения экспериментов по охлаждению

профилей (как стационарных, так и в процессе прес-

сования) было разработано устройство водовоздуш-

ного охлаждения, показанное на рис. 3а. Устройство

состоит из рамы с 4-мя планками, в которых на рас-

ст

оянии 56 мм друг от друга закреплено 60 сопел – 15

рядов по 4 сопла. Сопла расположены в шахматном

порядке. Необходимый уровень давления воды обе-

спечивается давлением сжатого воздуха в баллонах с

водой. Имеется возможность регулирования отдель-

но давления воды и воздуха с точность до 0,1 бар, а

также времени процесса. Возможно осуществление

ступенчатого охлаждения. Испо

льзовали сопла про-

изводства SSCO-Spraying Systems AG №SU14 (соп-

ло для жидкости № 2850, для воздуха 73320). Схе-

ма и внешний вид сопла приведены на рис. 3б. Рас-

ход воды при различных сочетаниях давления воды

и воздуха был определен путем замеров массы воды

, истекающей из одного сопла за единицу време-

ни (г/с). Аппроксимация результатов позволила полу-

чить следующее уравнение

Vap

0,033ln 0,043

ap 

0,3905 0,2174

mp

, (4)

I l%2 ++30#(7%1* ? ( #.0-.03$- ? /0.,;8+%--.12</2010



106

ПРОКАТНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

где а и m – коэффициенты, зависящие от давления

воздуха; p

– давление воды, бар; p

– давление воз-

духа, бар.

Проанализируем изменение температуры профи-

ля во времени при различных режимах охлаждения.

Пресс-изделие располагалось неподвижно в уста-

новке, так что расстояние от сопла до поверхности

100 мм. В случае охлаждения неравнополочного

уголка это - расстояние до ближайшей полки, перпен-

дикулярной оси сопла. Температура нагрева образцов

540+7 °С. Время от выемки из пе

чи до начала охлаж-

дения 2-4 с. Измерение проводили с помощью термо-

пар, зачеканеных сбоку пресс-изделия:

1) в пруток Ø30 мм на глубину 15 мм (т.е. до оси

прутка);

2) в толстую полку неравнополочного уголка до

центра тяжести ее сечения (т.е. на глубину 10 мм по

длинной стороне и 6 мм по к

ороткой).

Термопары имели диаметр оболочки 0,5 мм. Ча-

стота записи показаний 100 Гц. В пруток зачекани-

вали по 3 термопары с шагом 14 мм таким образом,

что первая находилась на оси одного из средних со-

пел, вторая – на ¼ расстояния между соплами одно-

го ряда, третья – на ½-й этого расстояния. В уголке

для проверки размещали т

акже термопару диаметром

1,5 мм. Результаты ее показаний запаздывали по срав-

нению с данными тонкой на 0,5 с в области темпера-

тур 400-500 °С и на 0,8 с – при 100-300 °С.

Время охлаждения до определенной температуры

при различных режимах охлаждения указано в табл. 4.

Т.о., оптимальным с точки зрения максималь-

ной скорости охлаждения является режим с дав

лени-

ем воды 5 бар и воздуха 3 бар. Увеличение давления

воздуха до 5 бар при том же давлении воды приводит

к уменьшению времени охлаждения на 10 %, одна-

ко при этом растет его расход. При различных уров-

нях давления воды повышать давление воздуха выше

давления воды не рационально, т.к. время охлажде-

ния ув

еличивается. Сравнивая время охлаждения для

режима W5A3, видно, что для полки уголка оно, есте-

ственно, ниже, чем для прутка, на 30 %, но не про-

порционально расстоянию от центра до ближайшей

поверхности. Это связано с влиянием двух факторов:

расположением осей сопел; большим отношением

периметра к площади сечения полки для уголка.

При использовании водовоздушной смеси на кри-

вых о

хлаждения имеется перегиб в диапазоне от 300

до 400 °С в зависимости от параметров смеси (рис. 3).

Чем дальше от оси распыления, тем медленнее про-

текает охлаждение : запаздывание максимально в об-

ласти 200-400 °С и составляет от 50 до 100 °С. При

неподвижном профиле на кривой от самой удален-

ной третьей термопары имеется ре

зкое падение от Т

= 180-200 до Т ≈ 100 °С, что соответствует показа-

ниям других термопар, т.е. когда процесс охлаждения

восновном окончен, происходит выравнивание тем-

пературы. При возвратно-поступательном движении

образца такой эффект не наблюдается и все 3 кривые

практически сливаются.

При использовании только воздуха (режим W0A5)

время охлаждения существенно возрастает (рис. 4),

при эт

ом меняется характер зависимости Т(t) – кри-

вая вогнутая, на ней отсутствует перегиб. Типичный

характер изменения скорости охлаждения во времени

Таблица 4. Время охлаждения t (с) до температуры Т при различных сочетаниях давления воды W и

воздуха A (бар), а также максимальная (пиковая) скорость охлаждения Θ

max

Изделие Пруток Ø30 мм Уголок (s = 12 мм)

T, °C W5A5 W5A4 W5A3 W3A5 W3A3 W3A1 W0A5 W5A3 W1A3 W0A5

400 2,9 3,1 3,3 3,9 3,7 3,4 21 2,2 7,3 8

300 4,0 4,2 4,4 5,4 4,9 4,9 40 3,1 12,6 17

200 4,8 5,1 5,5 7,0 5,9 6,0 66 3,7 15,4 27

100 6,5 6,8 7,2 8,9 7,6 7,5 – 4,0 18,5 47

max

,°C/c 110 115 120 80 70 95 7 270 60 12

Рис. 4. Зависимость температуры прутка (Т

) и уголка (Т

)

от времени охлаждения воздухом, режим W0A5

Рис. 5. Изменение во времени скорости охлаждения при

различных режимах: 1 – W5A4; 2 – W5A3; 3 – W3A1

Таблица 5. Механические свойства металла

прутка

№ Режим σ

, МПа σ

0,2

, МПа δ

, % ψ, %

540 °С – закалка в

воду

362 347 11,9 54,6

540-490 °С –

закалка в воду

309 272 13,7 57,7

3 540 °С – W5A3 275 262 16,8 57,3

требования ЕN

755-2, Т6

310 260 8 –

I l%2 ++30#(7%1* ? ( #.0-.03$- ? /0.,;8+%--.12</2010



107

ПРОКАТНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

показан на рис. 5. Интенсивность ее изменения перед

пиковым значением снижается.

В табл. 5 и 6 представлены результаты механиче-

ских испытаний на растяжение по EN 10005 образ-

цов, отобранных из прутка Ø30 мм и неравнополоч-

ного уголка, подвергнутых термической обработке

по различным режимам. Образцы из уголка выреза-

ли из толстой полки – цилиндрические (ось образца в

ее центре), и из т

онкой – плоские. Во всех представ-

ленных ниже вариантах исходная температура нагре-

ва составляла 540 °С в течение 60-90 мин для угол-

ка и 90-120 мин для прутка. После закалки проводи-

ли старение по режиму 180 °С, 4 ч в печи сопротив-

ления с принудительной циркуляцией воздуха. Кро-

ме водовоздушного, также была проведена закалка в

во

ду (варианты 1, 2 в табл. 5 и 1 в табл. 6), в том чис-

ле после промежуточного охлаждения и выдержки

30 мин при 490 °С.

Анализ данных таблиц показал следующее. Как

и ожидалось, закалка в воду с температуры 540 °С

обеспечила максимальную прочность всех образцов

выше нижней границы требований к состоянию Т6.

Несмотря на предварительную выдержку при 540 °С,

зак

алка с температуры 490 °С привела к граничному

варианту – для прутка по Т6 требуется σ

=310 и σ

0,2

260 МПа; однако, автором [3] при подобном режиме

получено еще меньшее значение σ

= 270 МПа. Что

касается спрейерного охлаждения, то даже режим

W5A3 не позволил достичь требуемых свойств для

прутка. Отметим, что в ЕN 755-2 отсутствуют требо-

вания к состоянию Т5, а по Т6 допускается закалка на

прессе, очевидно, имеется в виду в «стоящей» волне.

Для уголка при водовоздушном охлаждении на

различных режимах легко достигаются требуемые

по Т5 зна

чения σ

= 270 и σ

0,2

= 230 МПа, при том,

что по ЕN вообще не регламентируется Т5 для сте-

нок более 5 мм. Однако, требования Т6 жестче и для

полки толщиной 12 мм не удалось достигнуть жела-

емого значения σ

, для полки толщиной 2 мм, напро-

тив, необходимая прочность достигнута при всех ре-

жимах, даже при охлаждении воздухом (W0A5). Тот

факт, что значения показателей прочности при закал-

ке уголка в воду ниже, чем прутка, может объяснять-

ся большим охлаждением уголка при переносе образ-

ца в закалочную среду.

Отметим, что и для уголка, и для пр

утка при за-

калке в воду и водовоздушном охлаждении на различ-

ных режимах достигается требуемое относительное

удлинение.

Таблица 6. Механические свойства металла неравнополочного уголка

№ Режим

полка толщиной 12 мм полка толщиной 2 мм

, МПа σ

0,2

, МПа δ

, % ψ, % σ

, МПа σ

0,2

, МПа δ

, %

1 закалка в воду 302 284 13,9 53,8 322 311 11,2

2 W5A3 297 274 15,4 52,8 323 311 11,4

3W1А3 284 263 15,7 53,1 317 302 10,0

4 W0A5 282 258 15,9 49,5 311 292 10,9

5 по ЕN 755-2, Т5 – – – – 270 230 8

6 по ЕN 755-2, Т6 310 260 10 – 290 250 8

Выводы

Проведен анализ литературных данных о влия-

нии основных параметров процесса прессования и

охлаждения на механические свойства профилей из

сплавов системы Al-Mg-Si.

В условиях прессовой линии ОАО «ДЗ «АЛЮ-

МАШ» определена температура сплошных профи-

лей (толщиной 2 и 4 мм) и труб (размером 37×5,5 мм)

из сплава EN-AW 6082 после прессования и охлажде-

ния, а также их механические св

ойства при различ-

ных режимах термической обработки.

Получены зависимости температуры уголка из

сплава EN-AW 6082 с полками толщиной 2 и 12 мм

на выходе из пресса усилием 10 МН Института мате-

риаловедения Ганноверского университета им. Лейб-

ница от температурно-скоростных параметров про-

цесса, а также температуры поверхности изделия за

выходом из пояска матрицы по мере ег

о движения к

охлаждающему устройству.

Разработано и изготовлено устройство водовоз-

душного охлаждения. Определен расход воды при

различных режимах распыления (сочетаниях давле-

ния воды и воздуха).

Определено влияние режимов охлаждения на из-

менение температуры для полки уголка и для прутка,

в том числе в зависимости от расстояния до оси соп-

ла в на

правлении оси прутка. Установлено, что опти-

мальным с точки зрения достижения максимальной

скорости охлаждения является распыление при дав-

лении воды 5 бар, воздуха 3 бар. Определено влияние

режима охлаждения на механические свойства рас-

сматриваемых изделий и проведено сравнение с тре-

бованиями ЕN 755-2.

Библиографический список

1. Щерба В.Н. Прессование алюминиевых спла-

вов. – М.: Интер

мет Инжиниринг, 2001. – 768 с.

2. Effects of Extrusion Parameters on Coarse Grain

Surface Layer in 6xxx Series Extrusions / E.D. Sweet,

S.K. Caraher, N.V. Danilova, X. Zhang // Proc. of 8

IAETS, 2004. – P. 115-126.

3. Cometal’s BICS: No Banana, Full Quench on Hard

Difﬁ cult, Fast Proﬁ les // Aluminium Extrusion. –

1998. – N 2. – P. 18-20.

4. Диаграммы изотермического распада раствора

в алюминиевых сплавах / В.Г. Давыдов, В.В. За-

харов, Е.Д. Захаров, И.И. Новиков: Справочник.

– М.: Металлургия, 1973. – 152 с.

5. Quench Sensitivity of 6063 and 6082 Aluminum

Alloys / S. Zajac, B. Bengtsson, C. Jönsson, A. Isaak-

I l%2 ++30#(7%1* ? ( #.0-.03$- ? /0.,;8+%--.12</2010



108

ПРОКАТНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

son // Proc. of 7

IAETS. – 2000. – P. 73-82.

6. Структура и свойства полуфабрикатов из алю-

миниевых сплавов / З.Н. Арчакова, Г.А. Балахон-

цев, И.Г. Басова и др.: Справ. изд. – М.: Металлур-

гия, 1984. – 408 с.

7. Overviev No. 124. Modelling of Precipitation Re-

actions in Industrial Processing / D.H. Bratland, О.

Grong, H. Shercliff, O.R. Myhr, S. Tjotta // Acta Ma-

ter. – 1997. – Vol. 45. – No. 1. – P. 1-22.

8. Validation of a System Approach to Modelling

Spray Quenching of Aluminium Alloy Extrusions,

Composites, and Contiuous Castings / D.D. Hall, I.

Mudawar, R.E. Morgan, S.L. Ehlers // J. of Materials

Engeneering and Performance. – 1997. – Vol. 6(1). –

P. 77-92.

9. Smart Quenching / A. Cramlet, B. Henz, B. Pear-

son, etc. // Proc. of 7

IAETS. – 2000. – P. 89-97.

10. Jäger A., Ben Knalifa N., Nekaja A.E. Wärme-

behandlungsstrategie zur Herstellung eigenschafts-

gradierten Aluminiumproﬁ le der Legierung EN AW-

6082 // Aluminium. – 2009. – Nr. 5. – P. 68-72.

Поступила 02.12.2009

УДК 621.771

Капланов В.И. /д.т.н./

Приазовский ГТУ

Чумаков В.П., Коренко М.Г.

КВМШ НМетАУ

Производство плющенных лент: состояние, проблемы,

перспективы

Капланов В.И., Чумаков В.П., Коренко М.Г., 2010 г.

В статье приведен анализ процесса плющения ленты и представлена технология повышения

эффективности производства металлоизделий за счет использования процесса горячего

плющения. Ил. 1. Табл. 1. Библиогр.: 5 назв.

Ключевые слова: плющение, обжатие, уширение, вытяжка, пластическая деформация

металла, разгонные калибры, разгонный калибр с наклонной гранью гребня

Analysis of strand ﬂ atting process and technology of metal products manufacture efﬁ ciency increase due to

application of hot ﬂ attening process are presented in the paper.

Keywords: ﬂ attening, reduction, widening, drawing, metal ﬂ ow, swabbing passes

Наука

Машиностроение, приборостроение предъявля-

ют требования на новые прецизионные сталь ные из-

делия - тонкие, тончайшие и узкие ленты, обладаю-

щие высокими механическими и иными свойствами.

В соответствии с основными направлениями эко-

номического и социаль ного развития черной метал-

лургии главное внимание уделяется улучшению каче-

ства и расширению сортамента выпускаемой продук-

ции и повышению ее к

онкурентоспособности на ми-

ровом рынке. Это потребует разработки и примене-

ния высококачественного исход ного сырья, прогрес-

сивных энергосберегающих технологических про-

цессов, оборудования, технологической оснастки и

инструмента, улучшения организации и повышения

эффективности произ водства. Это относится к про-

дукции четвертого передела, в которую входят раз-

личные металлоизделия промышленного назначения

такие как плющенная ст

аль ная лента.

Процесс производства ленты путем прокатки в

валках с цилиндрической рабочей частью называ-

ют плющением. При изготовлении плющенной лен-

ты пластическое деформирование исходной круглой

проволоки-заготовки осуществляют, в основном хо-

лодной прокаткой ее в горизонтально расположен-

ных, некалиброванных (с гладкой бочкой) валках на

плющильном стане. По этой причине нере

дко (при

b/h = 1,3 ± 2) плющенную ленту на зывают еще пло-

ской проволокой; последнее название применяют и за

рубежом, например, «Flat wire» по-английски, «Flach-

draht» - по-немецки). В результате плющения кромки

ленты становятся закруг ленными [1, 2]. При необхо-

димости кромки прокатывают или подвергают воло-

чению или механической обработ ке до других форм

(рисунок). Поперечному сечению плоской плющен-

ной ленты мо

жет быть прида но также фасонное очер-

тание [2-4].

Плющение может производиться волочением че-

рез роликовые или монолитные волоки, протяжкой

заготовки через зазор между двумя неприводными

валками. Прокатку широко комбини руют с волочени-

ем. Могут быть применены ковка и прессование. Лен-

та может быть получена еще продольной резкой ши-

рок

ой катаной полосы на несколько узких полос с по-

следующим закругле нием их кромок обработкой дав-

лением или резанием. Плющенную лен ту больших

размеров в ряде случаев получают холодной прокат-

кой узкого горячекатаного проката (подката) с закру-

гленными кромка ми. Возможны и другие технологи-

ческие варианты изготовления плю щеной ленты.

Плющенную ленту производят из-за по

стоянно

расширяющихся областей ее применения потреб-

ность в ней увеличивается [3-5]. Это объясняется пре-

имуществами способа ее изготовления по сравнению

с обычной прокаткой ленты та кого же типа из пло-

ской заготовки и продольной резкой широкой поло сы

на узкие, а также высокими качественными характе-

ристиками плю щенной ленты.

I l%2 ++30#(7%1* ? ( #.0-.03$- ? /0.,;8+%--.12</2010



109

ПРОКАТНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

Плющением получают стальную ленту практиче-

ски любой тол щины в пределах от 0,01 мм до 10 мм (а

обычной холодной прокаткой на современных поло-

совых станах - толщиной не более 8 мм) и малой ши-

рины (максимальная ширина ее в настоящее время не

превышает 30 мм). Ленту шириной менее 5 мм про-

дольной резкой широкой полосы на узкие по

лосы из-

готовить трудно. По размерам плющенную ленту раз-

деляют на несколь ко групп (таблица).

Из плющенной ленты изготовляют пружины для

автотракторной и авиационной промышленности,

приборостроения, сельскохозяйственно го машино-

строения. В автотракторной промышленности тол-

стые и средние по размерам плющенные ленты также

применяются для изготовле ния пружин и различных

пружинящих деталей. Плющенную лент

у использу-

ют в качестве материала для изготов ления пил, вту-

лок мотовелоцепей, роликов, подшипников качения,

каркасов для мягкой мебели. Примером удачного ис-

пользования плю щенной ленты может служить при-

менение ленты для поршневых колец автомобильных

и тракторных двигателей [5]. Кольца из такой ленты

обеспечивают равномерное смазывание стенок ци-

линдра, значительно уменьшают рас

ход масла и то-

плива. Применение стальных поршневых колец вза-

мен чугунных позволило значительно повысить дол-

говечность деталей цилиндро-поршневой группы

двигателей, упростить и полностью автоматизиро-

вать технологический процесс изготовления колец,

лик видировать трудоемкое литейное производство.

Плющенная лента для витых роликов по ГОСТ

808-49 изготовляется из стали марки ШХ10, толщи-

ной от 1,50 до 7,6 мм и шириной от 5,0 до 15,0 мм.

онкая и тончайшая плющенная лента широко

применяется при производстве пружин для различ-

ных приборов. При этом качество кромок является

решающим фактором, определяющим срок службы

пружины. Чем уже лента, тем больше влияние этого

фактора.

Технология изготовления плющенной ленты -

сложный многоста дийный процесс. Основные техно-

логические пере

делы и операции, применяемые при

ее изготовлении, следующие: 1) термическая обра-

ботка исходного металла — катанки или проволоки

(в том числе патентирование, нормализация, отжиг);

2) подготовка поверхности ка танки или проволоки к

волочению; 3) волочение; 4) плющение; 5) термичес-

кая обработка плющенной ленты (в том числе закал-

ка с отпус ком, отжиг); 6) шлифовка, полировка, коло-

ризация и др

угие отделоч ные операции; 7) контроль

и упаковка готовой продукции. Отдельные операции

могут повторяться.

Производство плющенной ленты начало разви-

ваться под влиянием требований отдельных отраслей

промышленности на ленту с закругленными кромка-

ми. Производство плющенной ленты может быть ор-

ганизовано в сталепроволочных или прокатных цехах

металлургических заводов и в заготовительных цехах

машиностроительных зав

одов.

Производство ленты из прово локи путем плюще-

Рисунок. Формы кромок плющенной ленты

Таблица. Размеры плющеной ленты

Группа Толщина, мм Ширина, мм

Толстые размеры

Средние размеры

Тонкие размеры

Тончайшие размеры

2,5-7,6

0,75-2,5

0,20-0,75

0,03-0,20

4,0-15,0

1,0-13,0

0,30-6,0

0,05-3,0

ния в валках может быть экономически нецелесоо-

бразно. Достаточно горячекатаную полосу, после со-

ответствующей подготовки подвергнуть до необходи-

мой толщины холодной прокатке, а затем разрезать на

ленты необходимой ширины. При этом можно было

бы избежать дорогого и трудоемкого процесса.

Плющенные ленты с за кругленными кромками,

обеспечивают высокое качество, разрезка на узкие

полоски за

труднительна, а в ряде случаев вообще не-

осуществима. Поэтому в современной промышлен-

ности широко применяется процесс плющения.

Объем производства профилей мелких сечений

составляет больше половины всего производства

сортового проката. В нынешних условиях снижения

энергоемкости производства сортового проката мел-

ких сечений приобретает особенную актуальность.

Повышение эффективности производства метал-

лоизделий мелких сечений могут быть бо

лее успеш-

но решены за счет использования процесса горя-

чего плющения. Сегодня для плющения использу-

ют как многоклетьевые непрерывные, так и одно-,

двух- и многовалковые прокатные станы с диаметром

5-250 мм, изготовленные из стали высокой твердости.

Главное преимущество плющенной ленты перед лен-

той, полученной путем продольного резания холод-

нокатаной по

лосы, - закругленность кромок, что зна-

чительно повышает эксплуатационную характерис-

тику изделий.

Практическая реализация процесса плющения на

мелкосортном стане 250 позволит снизить удельную

затрату электроэнергии на 12-25 %, прокатных валков

на 15 % [1] и увеличить производство на 30 % .

Плющенную ленту, которая предназначена для

гибки, штампования деталей, изготовления труб,

учитывая недостатки холодной прокатки, лучше по-

лучать горячей прокаткой - плющением. Приме-

нение г

орячей прокатки - плющением - позволит

уменьшить энергозатраты; сократить количество

подготовительных операций; исключить применение

дорогостоящих масел; увеличить технологическую

гибкость. Процесс плющения основан на изменении

формы и размеров заготовки за счет максимального

I l%2 ++30#(7%1* ? ( #.0-.03$- ? /0.,;8+%--.12</2010



110

ПРОКАТНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

уширения.

Применение разгонных калибров при прокат-

ке на сортовых станах показал возможность полу-

чения значительного уширения. Деформация метал-

ла в разгонных калибрах имеет свои особенности.

Разгонный калибр с наклоненной гранью гребня со-

действует развитию уширения в результате своего

распирающего действия гребня на металл. В этом ка-

либре действуют два фактора – внеконтактные з

оны и

выпуклые наклонные грани, увеличивающие ушире-

ние. Разгонные калибры с вертикальной гранью греб-

ней будут содействовать развитию уширения только

за счет внеконтактной (недеформированной) зоны.

Распору металла гребнем в последнем случае не бу-

дет.

По результатам наших исследований было уста-

новлено, что при прочих равных условиях с измене-

нием формы разгонного к

алибра рост уширения ин-

тенсивнее и замедляется вытяжка, и чем больше ве-

личина обжатия, тем раньше начнется образование

выпуклости на боковой грани раската. Поэтому при-

менение высоких обжатий и применение разгонных

калибров способствует уменьшению величины

вытяжки и увеличению величины уширения, и, сле-

довательно, снижению количества проходов.

Вывод

При применении разгонных калибров с различ-

ной фор

мой разгонных гребней в определенной по-

следовательности возможно получение новой техно-

логии плющения полосы с существенно меньшими

энергозатратами, чем при существующей схеме: «го-

рячая прокатка – холодная прокатка»; «горячая про-

катка – холодное плющение».

Библиографический список

1. Владимиров Ю.В., Нижник П.П., Пуртов Ю.А.,

Производство плющенной стальной ленты. - М.:

Металлургия, 1985. – 119 с.

2. Мутьев М.С. Калибровка черновых валков. -

М.: Металлургия, 1964. – 190 с.

3. Злотников М.И. Производство плющенной

ленты. - М.: Металлургиздат, 1951. – 43 с.

4. Кривощеков В.Л. Формоизменение и силовые

параметры при прокатке плющенных лент //

Сталь. - 2001. - № 5. – С. 47-49.

5. Чекмарёв А.П., Мутьев М.С. и др. Калибровка

прокатных валков. -М.: Металлургия, 1971. – 512 с.

Поступила 01.12.2009

УДК 621.771.01

Максименко О.П. /д.т.н./, Романюк Р.Я.

Днепродзержинский ГТУ

Оценка устойчивости процесса прокатки по

эпюрам контактных напряжений

В результате анализа опытных эпюр контактных напряжений выделена средняя

результирующая горизонтальных сил в очаге деформации, которая определяет устойчивость

процесса прокатки. Она значительна по величине при устойчивом процессе, тесно связана с

кинематическими параметрами, в частности, с опережением и включает в себя составляющую,

связанную с деформацией металла, и динамическую составляющую, возникающую при ускорении

систе

мы материальных частиц в зоне контакта полосы с валками. Ил. 4. Табл. 2. Библиогр.:

7 назв.

Ключевые слова: опережение, контактные напряжения, эпюра, результирующая

горизонтальных сил, очаг деформации, динамическая сила, устойчивый процесс

An average resultant of horizontal forces in the deformation zone, which deﬁ nes stability of rolling process,

was determined as a result of analysis of experimental contact-stress diagrams. Its value is considerable under

stable process and closely related to kinematic parameters, in particular, forward slip. This resultant force includes

a constituent related to metal strain and dynamic constituent appearing when system of particles accelerates in

the area of strip and rolls contact.

Keywords: forward slip, contact stresses, distribution diagram, resultant of horizontal forces,

deformation zone, dynamic force, stable process

Наука

Максименко О.П., Романюк Р.Я. , 2010 г.

В теории принято, что угол нейтрального сечения

является регулятором равновесия сил в очаге дефор-

мации, и при нулевом его значении наступают пре-

дельные условия прокатки. Вместе с тем, известны

опытные данные устойчивого процесса при однозон-

ном скольжении металла в валках (при «отрицатель-

ном» опережении), что трудно объяснить с позиции

существующей теории. Кро

ме того, эксперименты

А.П. Грудева [1] и других исследователей показыва-

ют, что процесс прокатки может прерываться при зна-

чительном опережении. Эти результаты также не по-

лучили убедительного объяснения.

В работах [2-4] на основе анализа теоретических

эпюр контактных напряжений показано, что индика-

тором устойчивости процесса в продольном направ-

лении может служить средняя результирующая го-

риз

онтальных сил в очаге деформации. В зависимо-

сти от величины и направления этой силы прокатка

либо протекает устойчиво без частичных пробуксо-