Сборник трудов конференции Павловские чтения 2010

Подождите немного. Документ загружается.

Секция 2. Листопрокатное производство

250

ВЛИЯНИЕ МЕЖКЛЕТЕВОГО ОХЛАЖДЕНИЯ

НА СОПРОТИВЛЕНИЕ ДЕФОРМАЦИИ.

Потёмкин В.К., Кондаков Д.С.

МИСиС

В работе исследовано влияние принудительного межклетевого охлаждения полосы на

сопротивление деформации и энергосиловые параметры прокатки. Исследование выполнено с

использованием математических моделей горячей прокатки на НШПС.

Моделировали процесс прокатки низколегированной стали 10Г2ФБЮ шириной 1620 мм

конечной толщиной 10,0 мм и толщиной перед чистовой группой клетей 42,0 мм.

Для выбора оптимальной схемы работы системы МКО исследованы три варианта: № 1 -

принудительное охлаждение полосы включается в первых межклетевых промежутках, № 2 - в

средних межклетевых промежутках и № 3 — в последних. Температура начала прокатки в каждом

варианте выбирали таким образом, чтобы температура конца прокатки была одинаковой.

Программа учитывает разупрочнение металла в междеформационных паузах, что позволяет

оценить дополнительное увеличение сопротивления деформации в результате изменения режима

работы системы МКО.

Для получения высоких механических свойств при прокатке низколегированных сталей

наиболее эффективна схема, при которой деформация проката в области температур ниже

температуры рекристаллизации аустенита (

pag

≤

) осуществляется в

большем количестве клетей. Чем больше величина "накопленная деформация" тем больше

вероятность протекания динамической полигонизации и образования субструктуры.

Результаты расчета добавочной и накопленной степени деформации в чистовой группе

клетей приведены в таблице.

Таблица — Добавочная и накопленная степень деформации

Параметр

Заводская

технология

Технология №1 Технология №2 Технология №3

Ед, % 15,63 19,44 17,4 15,92

Ен, % 25,54 29,35 27,31 25,83

Наибольшее накопление деформации осуществляется при прокатке по режиму №1, т.е.

следует режим работы системы МКО составлять таким образом, чтобы максимальное

подстуживание проката осуществлялось преимущественно в первых межклетевых промежутках.

Секция 2. Листопрокатное производство

251

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РИФЛЕНЫХ

ГОРЯЧЕКАТАННЫХ ПОЛОС НА НЕПРЕРЫВНЫХ ШИРОКОПОЛОСНЫХ СТАНАХ

Русаков А.Д., Трайно А.И.

- Государственное учреждение Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова

РАН, rusakovel@rumbler.ru.

Использование горячекатаных полос с рифлениями имеет широчайшее применение в самых

разнообразных областях практической деятельности, как в традиционных (строительство,

судостроение, транспортное машиностроение, коммуникации и др.), так и в продукции

специального назначения.

Наиболее эффективным методом изготовления таких полос является прокатка на

непрерывных широкополосных прокатных станах горячей прокатки.

В данном докладе представлены некоторые положения по повышению эффективности

изготовления горячекатаных стальных полос.

Одним из методов повышения эффективности этого процесса является использование

рабочих валков с повышенными эксплуатационными характеристиками за счет применения более

высокостойких материалов бочки. Подтверждением этого являются результаты промышленных

испытаний на непрерывном широкополосном стане (НШС) 2000 горячей прокатки.

Экспериментальную прокатку проводили в рифленых валках двух типов с бочкой изготовленной

их чугуна ЛПХНд-63 с твердостью бочки HSD 63-69 ед. и высокохромистого чугуна ЛПХ17НМ с

твердостью бочки HSD 66-69 ед. Химический состав бочек этих валков показан в таблице 1.

Таблица 1

Химический состав бочек рифленых валков

Материал бочки Состав элементов, %

С Si Mn P S Cr Ni Mo Cu V

ЛПХ17НМ-63

2,78 0,95 0,82 0,06 0,02 16,1 1,31 1,12

0,29

0,31

ЛПХНд-63

2,7-

2,85

0,35-

0,45

0,6-

0,8

0,4-

0,5

до

0,1

0,6-

0,75

2,8-

3,2

н.д. н.д. н.д.

Структура рабочего слоя валков из чугуна ЛПХНд-63 мелкозернистая: карбиды, бейнит.

Хром в рабочем слое двухслойных валков способствует образованию твердых карбидов и

нейтрализует графитизирующее влияние никеля. Никель при содержании более 2,5-3,0 %

обеспечивает образование тонкодифференцированного перлита и верхнего бейнита, а при

достаточно высокой скорости охлаждения – даже нижнего бейнита. При содержании никеля более

3,5 % в рабочем слое валков ЛПХНд наблюдается нижний бейнит и мартенсит. Макро и микро

структура рабочего слоя и серой зоны таких валков показана на рис. 1.

У высокохромистого чугуна ЛПХ17НМ основа представляет собой мартенситную матрицу,

которая содержит 25 – 30 % карбида хрома (М

), что способствует повышению

износостойкости. Микроструктура этой марки представлена на рис. 2.

Средняя наработка на валок с бочкой из чугуна ЛПХНд-63 составила 8324 тонн, с бочкой

из чугуна ЛПХ17НМ в среднем составила свыше 10000 тонн.

На некоторых валках с бочкой их чугуна ЛПХНд-63 было зафиксировано наличие трещин на

участках перехода от цилиндрической части рифа к конической (см. рис. 3). Формируется эта

Плавочный состав

Паспортный состав ТУ14-2-799-88

Секция 2. Листопрокатное производство

252

грань при нарезании фрезой с острой кромкой. На валках с бочкой из высокохромистого чугуна

ЛПХ17НМ таких трещин зафиксировано не было.

Рис. 1. Структура двухслойного валка ЛПХНд: слева – рабочий слой (цементит-мартенсит)

х 100; справа – сердцевина валка (перлит – графит) х 100

Рис. 2. Микроструктура высокохромистого чугуна

Рис. 3. Трещины, образованные по кромкам лунок

Секция 2. Листопрокатное производство

253

Следующим методом повышения эффективности прокатки рифленых полос является

совершенствование конструкции канавок под рифы. Для предотвращения рецидива выкрошивания

рабочего слоя чугунных (ЛПХНД) «рифленых» валков предлагается следующее:

- при нарезке лунок регламентировать их длину L. Скруглить режущую кромку фрезы, что

позволит избежать граней на лунках (рис. 4);

* -

расчетные данные

Формирование кромки при переходе от радиусного скругления к боковым граням рифовой

канавки недопустимо

Рис. 4. Предлагаемая форма лунки

- обеспечить, по возможности, при перешлифовках удаление видимых трещин и

организовать хранение «рифленых» валков в отдельном стеллаже с обязательным применением

деревянных прокладок для предотвращения возникновения трещин или сколов возникающих при

складировании.

Большое значение при прокатке полосы с рифлениями имеет определение рационального

соотношения диаметров рабочих валков при несимметричных условиях прокатки (одностороннее

рифление). В этом случае имеет место неравномерное распределение обжатий, тангенциальных

напряжений и моментов. Установлено, что усилия прокатки и суммарный крутящий момент

снижаются тем интенсивнее, чем больше разность окружных скоростей, протяженность

контактной поверхности и контактное трение [1, 2]. Для увеличения выхода годного продукта при

прокатке рифленых полос важным является устранение несимметричности и изгиба полосы

технологическими мерами, к одной из которых можно отнести определение оптимального

соотношения диаметров гладких и рифленых валков. По данным [3] скорости выхода полосы из

валков определяются исключительно опережениями и соотношение диаметров валков при

прокатке полос с односторонним рифлением можно определить по зависимости [4]:

( )( )

( )

shr

−

; (1)

где: D

и D

, мм – диаметры бочек рифленого и гладкого валков, r – радиус среднего по

толщине слоя, мм, h

– высота полосы после деформации, s

, s

– переднее и заднее натяжение

соответственно, МПа.

Секция 2. Листопрокатное производство

254

Кроме того, на соотношение диаметров валков в значительной степени влияет и качество

обработки поверхности. Практически в условиях НШС 2000 были установлены отношения

диаметров рифленых и гладких валков и они составили:

032,1011,1 −=

И последним мероприятием по повышению эффективности работы непрерывного

широкополосного стана является завалка пары валков, формирующих рифления в предпоследнюю

клеть, а последнюю клеть, при этом, выводят из работы и производят перераспределение

приходящегося на эту клеть обжатия на предыдущие клети непрерывной группы. Это позволяет

значительно сократить наладку работы агрегата при переходе изготовления с гладкой полосы на

рифленую и наоборот.

Список литературы

1. Нефедов А.А., Калюжный И.Ф., Байдук В.В. – Теория и технология прокатки: Науч.

тр./ЧПИ. Челябинск: Кн. изд-во. 1972. 225 с.

Королев А.А. Механическое оборудование прокатных цехов черной и цветной

металлургии. М.: Металлургия. 1974. 542 с.

3. Выдрин В.Н. Динамика прокатных станов. М.: Металлургиздат, 1960. 255 с.

4. Мелешко А.М., Кузнецов Ю.Е., Добросовестнов А.М., Ламинцев В.Г. Производство

листа с рифленой поверхностью. М.: Металлургия, 1985, 166 с.

ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ

ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУ

Трусов В.А., Зинкевич

Россия, Национальный исследовательский

Большая часть физических процессов

изучена и

может быть однозначно

желание количественно и качественно

термомеханической обработки

коэффициентов

в математических

понимании протекания физических

Исследование влияния технологических

низкоуглеродистых сталей проведено

прокатке арматурного профиля №

Изменение скорости деформации осуществлялось

прокатки с 9 до 7 м/с, температуры

рольганге с 1100 °С до 950 °С.

Влияние деформационно-

скоростных

на конечный средний размер аустенитного

Рисунок 1 –

Зависимость среднего

(×100)

Варьировать структуру металла в

нагрева и технологических параметров

исследованном интервале в большей

прокатки.

Секция 2. Листопрокатное производство

255

ВЛИЯНИЯ

ПАРАМЕТРОВ ГОРЯЧЕЙ П

РОКАТКИ

СТРУКТУ

РЫ НИЗКОУГЛЕРОДИСТЫХ

МАРОК

А., Зинкевич М.Б., Смарыгина И.В., Зиновьев А

Национальный исследовательский технологический университет

irina@pdss.misis.ru

процессов, протекающих при обработке металлов

однозначно описана с помощью математических зависимостей

качественно описать процессы микроструктурных

обработки требует использования дополнительных

математических уравнениях, необходимых для заполнения

физических процессов при горячей прокатке.

технологических параметров горячей прокатки

проведено на стане 35

0 АО «Лиепаяс Металургс

профиля № 10.

деформации осуществлялось путем последовательного

температуры прокатки

–

путем подстуживания раската

скоростных и температурно

временных параметров

аустенитного зерна представлено на рисунках 1

среднего размера зерна аустенита

стали Ст3сп от температуры

металла в значительном диапазоне можно путем

технологических параметров горячей прокатки /1/. Температура

большей степени влияет на размер зерна аустенита

Секция 2. Листопрокатное производство

РОКАТКИ НА

МАРОК СТАЛЕ

Зиновьев А.В.

университет «МИСиС»,

металлов давлением, хорошо

математических зависимостей. Однако

микроструктурных изменений во время

дополнительных эмпирических

заполнения пробелов в

прокатки на структуру

Металургс» (Латвия) при

последовательного понижения скорости

раската на промежуточном

параметров процесса прокатки

рисунках 1

– 3.

сп от температуры прокатки

путем изменения режимов

Температура металла в

зерна аустенита, чем скорость

Рисунок 2 –

Зависимость среднего

Рисунок 3 –

Зависимость среднего

Критическая степень деформации

рекристаллизации определятся с помощью

где T –

температура деформации

Как показывает уравнение

(1), эта

температуры металла при деформации

Секция 2. Листопрокатное производство

256

среднего размера зерна аустенита стали Ст3сп от

(×100)

среднего размера зерна аустенита Ст3сп от коэффициента

(×100)

деформации, необходимая

для начала протекания

определятся с помощью уравнения (1):

exp

крит

 

′

= ⋅

 

 

температура деформации;

, k

–

зависящие от материала

(1), эта критическая величина зависит только от

деформации.

Секция 2. Листопрокатное производство

сп от скорости прокатки

коэффициента вытяжки

протекания динамической

(1)

материала константы.

только от одной переменной

–

Секция 2. Листопрокатное производство

257

Для расчета величины динамически рекристализованного зерна (2), доли динамически

рекристаллизованных зерен (3) и степени деформации, необходимой для протекания 50 %

динамической рекристаллизации (4), используются следующие зависимости:

дин

ZdD ⋅=

; (2)

























−

−=

5.0

exp1

крит

дин

εε

; (3)

015.0

ZDe ⋅⋅=

; (4)

где Z – параметр Зинера-Холомона; D

– величина исходного аустенитного зерна; d

, d

, x

, e

– зависящие от материала константы.

Статическая рекристаллизация протекает после горячей деформации и во время

междеформационных пауз и может быть двух типов: метадинамическая и статическая. Если

степень деформации в проходе превышает некую критическую (ε > ε′

крит

), то процесс протекает по

метадинамическому механизму. Величина критической степени деформации может быть найдена

из следующей зависимости (5):

крит

ZDc ⋅⋅=

; (5)

где c

, c

– зависящие от материала константы.

Для расчета кинетики как метадинамической, так и статической рекристаллизации вводится

понятие времени, необходимого для протекания 50 % статической рекристаллизации. Этот

показатель и величина статически рекристаллизованных зерен рассчитывается по разным

уравнениям в зависимости от значения вышеприведенного параметра ε

крит

Если процесс развивается по метадинамическому механизму рекристаллизации, то время,

необходимое для протекания 50 % рекристаллизации (6) находится из следующей зависимости:

15.0

Zht ⋅=

; (6)

где h

, h

– зависящие от материала константы.

Соответственно, средний размер (7) и доля (8) рекристаллизованных зерен могут быть рассчитаны

с помощью следующих зависимостей:

мета

ZmD ⋅=

; (7)

























−=

5.0

exp1

мета

; (8)

где m

, m

– зависящие от материала константы.

Если осуществляется статическая рекристаллизация (ε < ε

крит

), то в зависимости от степени

деформации в проходе величина исходного аустенитного зерна начинает оказывать определенное

влияние на весь процесс:

если

крит

8.0

крит

8.0

015.0

ZDht ⋅⋅=

15.0

Zht ⋅=

























−=

5.0

exp1

стат

;

если

крит

εε

17.0

57.0<

стат

DmD

⋅⋅=

Процесс считается завершенным, если

где g

–

зависящая от материала константа

Величина аустенитного зерна,

полученного

быть рассчитана из уравнения Селларса

где D

–

начальный размер аустенитного

(находятся путем

металлографических

химического состава стали; t

универсальная

Уравнение (10)

показывает, что размер

степени предшествующей деформации

деформации.

Из гистограмм распределения размеров

1100

°С присутствуют зерна размером

преимущественно мелкозернистая

Рисунок 4 –

Гистограммы распределения

при различных

На рисунке 5 представлен график

температуры окончания деформации

Секция 2. Листопрокатное производство

258

крит

εε

17.0

57.0>

стат

ZmD ⋅=

завершенным, если рекристаллизовалось более 95

% зерен

5.0195.0

tgt

⋅=>

;

материала константа /2/.

полученного в результате статической рекристаллизации

уравнения Селларса:













−

⋅⋅+=

taD

exp

;

размер аустенитного зерна;

a, n –

зависящие от материала

металлографических исследований);

Q –

энергия активации

–

характерное время изменения температурных

универсальная газовая постоянная.

что размер аустенитного зерна

не

зависит ни

деформации, а только от температурных

распределения размеров действительного зерна феррита (рисунок

зерна размером более

мкм, когда как при

мелкозернистая структура.

распределения действительных размеров зерна феррита

при различных температурах прокатки

график, отражающий з

ависимость среднего размера

деформации.

Секция 2. Листопрокатное производство

зерен

(9), а именно:

(9)

статической рекристаллизации, может

(10)

от материала константы

активации, зависящая от

температурных условий;

R –

зависит ни от скорости, ни от

температурных условий окончания

феррита рисунок 4) видно, что при

при 950

°С обнаружена

зерна феррита стали Ст3сп

среднего размера зерна феррита от

Рисунок 5 –

Зависимость среднего

Прочностные и пластические характеристики

950

°С, отличались не существенно

механических свойств горячекатаной

деформирование проката при температуре

На основе проведенных в промышленных

большую роль в процессах структурообразования

Степень и скорость деформации оказывают

Список использованных источников

Дубовский Б.А., Никифоров

технологических параметров горячей

низколегированных марок стали //

Соснин С.В. Исследование и

проката из перлитных сталей с заданными

2006.

Секция 2. Листопрокатное производство

259

среднего размера зерна феррита стали Ст3сп от температуры

деформации (×100)

характеристики образцов, прокатанных

при температуре

существенно. Это означает, что для получения наилучшего

горячекатаной продукции необходимо завершать

температуре перехода металла в двух

фазную область

промышленных условиях исследований можно

структурообразования играет температура прокатки

деформации оказывают меньшее влияние, чем темпера

тура

источников

Никифоров Б.А., Радионова Л.В. Исследование

параметров горячей прокатки на структуру низкоуглеродистых

стали // Производство проката. 2006. №10.

Исследование и совершенствование технологии производства

с заданными показателями качества: диссертация

Секция 2. Листопрокатное производство

от температуры окончания

при температуре 1100

°С и

получения наилучшего сочетания

завершать пластическое

фазную область.

можно сделать вывод, что

температура прокатки и охлаждения.

тура.

Исследование влияния

структуру низкоуглеродистых и

производства мелкосортного

диссертация к

-та техн. наук. М.,