Повышение однородности распределения пластической деформации по толщине прокатываемых стальных полос

н А.В.

Алдунин Анатолий Васильевич, доктор технических наук, доцент, Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ), профессор кафедры «Машины и технологии обработки металлов давлением»

ПОВЫШЕНИЕ ОДНОРОДНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ ПО ТОЛЩИНЕ ПРОКАТЫВАЕМЫХ СТАЛЬНЫХ ПОЛОС

Теоретически, для серии обжатий при горячей прокатке, получили необходимое распределение относительной деформации по толщине толстой стальной полосы. По ходу прокатки рассчитали соответствующее распределение зерна аустенита. Для этого использовали экспериментальную зависимость коэффициента измельчения зерна от относительного обжатия. Размер зерна феррита в готовой полосе определяется размером зерна аустенита и скоростью охлаждения. При разработке режимов горячей прокатки стальных полос необходимо учитывать характер распределения деформации по толщине раската.

Ключевые слова: прокатка, деформация, обжатие.

In theory, for the series of wringing out at the hot rolling, got the necessary distributing of relative deformation on the thickness of thick steel bar. On motion rolling expected the proper distributing of grain of austenite. For this purpose used experimental dependence of coefficient of growing of grain shallow on the relative wringing out. Grain of ferrit in the prepared bar determined size the size of grain of austenite and cooling speed. At development of the modes of the hot rolling of steel bars it is necessary to take into account character of distributing of deformation on the thickness of roll.

Ключевые слова: горячая прокатка, пластическая деформация, стальная полоса, зерно аустенита, зерно феррита.

Keywords: hot rolling, flowage, steel bar, grain of austenite, grain of ferrit.

Неоднородность распределения пластической деформации по толщине раската характерна для процесса горячей прокатки толстых стальных полос. Прокатка таких полос производится преимущественно на непрерывных широкополосных станах (НШС) из непрерывно-литых слябов. Характер распределения деформации по толщине прокатываемых полос влияет на равномерность распределения структуры металла и физико-механических свойств готового проката. Основные процессы преобразования структуры в раскате происходят в процессе прокатки в непрерывной чистовой группе и последующего охлаждения на отводящем рольганге НШС.

СИСТЕМНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ №16 - 2015

111

ъенн

О-маТематические и

шшн1шеж<ше

науки

Ес

Средний размер рекристаллизованного зерна по толщине готовой полосы зависит, прежде всего, от картины распределения пластической деформации по проходам. В конкретном проходе распределение деформации по толщине пластически деформируемого раската зависит от среднего относительного обжатия вср = (h0 - hi)/h0, геометрического параметра очага деформации 1д / hcp, пластичности металла и коэффициента контактного трения f. Здесь /д = ^вср • h0 • R - длина очага деформации; hcp = (h0 + hl )/2 - средняя толщина полосы в очаге деформации; h0, hl - толщина полосы до и после обжатия; R- радиус рабочих валков. Большое различие величины пластической деформации поверхностных и внутренних слоев раската может приводить к разрывам металла под действием возникающих растягивающих напряжений.

При прокатке со средней относительной деформацией вср < 20 - 25% поверхностные слои полосы испытывают деформацию больше, а внутренние - меньше средней. При средней по толщине полосы деформации вср > 35% поверхностные слои прокатываемой полосы испытывают деформацию меньше, а внутренние - больше средней [3, 2]. Практически равномерное распределение деформации по толщине прокатываемой полосы получается при вср около 30 % [2].

При известном распределении пластической деформации по толщине прокатываемой стальной полосы для данных условий прокатки (вср, /д / hcp, f можно выполнять расчеты соответствующего распределения размера зерна аустенита после каждого прохода, используя экспериментальную зависимость коэффициента измельчения зерна при первичной рекристаллизации от относительного обжатия [1]:

к = A • в2/3

Размер зерна аустенита в подкате можно определять металлографическим исследованием предварительно отобранных и немедленно закаленных проб. Возможность отбора таких проб была проверена в условиях НШС 2000 НЛМК. Пробы, вырезанные на летучих ножницах из передних и задних концов подката низкоуглеродистой стали СтЗсп толщиной 40 мм перед входом в чистовую группу клетей, закаливали в коробе с 1,0-1,5%-ным раствором NaCl. Структуру бывшего зерна аустенита удавалось зафиксировать по бейнитной сетке (рис. 1).

112

СИСТЕМНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ №16 - 2015

н А.В.

Рис.1. Бывшее зерно аустенита в подкате

перед чистовой группой НШС 2000

Для n циклов «деформация - рекристаллизация» коэффициент измельчения будет:

к = к ОД • k{s2) •... •к

Чередуя относительные обжатия при 1Д/ hcp < 1,0 и 1д/ hcp > 2,0, очевидно можно получить необходимую картину распределения относительной деформации si и размера рекристаллизованного зерна аустенита 0 в серии последовательных проходов.

На рис. 2 приведены результаты расчетов по уравнению 1 размера рекристаллизованного зерна аустенита для горячей прокатки полос из стали СтЗсп в серии из трех последовательных проходов при исходном среднем размере зерна d0 = 135 мкм и значении коэффициента уравнения A = 4,3.

Рис. 2. Влияние распределения относительной деформации s t по относительной толщине z/h прокатываемой полосы (сталь СтЗсп) на изменение размера рекристаллизованного зерна аустенита dt в серии последовательных проходов: а-б) scpi = 34%, 1д/hcv < 1,0; в-г) scp2 = 47%, lJhcp > 2,0; д-е) scp3 = 21%, lJhcp > 2,0

СИСТЕМНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ №16 - 2015

113

вены

ОЕмаГшшжчешше и

шшн1ше:сше

науки

Ес

Размер же зерна феррита da горячекатаной стали СтЗсп определяется размером зерна аустенита dy и скоростью охлаждения прокатанной полосы в области фазовых превращений Wr^a [1]:

da= а0 + а1 • dy- a2 • Wr^a.

Размер зерна феррита низкоуглеродистой стали во многом определяет ее физикомеханические свойства.

Таким образом, при разработке режимов горячей прокатки стальных полос, для повышения однородности распределения по их толщине пластической деформации и, следовательно, структуры и физико-механических свойств металла, относительные обжатия в отдельных проходах НШС следует выбирать с учетом характера распределения деформации по толщине раската.

ЛИТЕРАТУРА

1. Алдунин А.В., Русаков А.Д., Трайно А.И. Исследование и разработка технологий производства стальных полос. - Saarbrucken: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2014. - 170 с.

2. Алдунин А.В., Шумеев А.В. Исследование распределения пластической деформации по толщине стальных полос // Известия МГТУ «МАМИ». - 2014. - № 4 (22). Т. 2. - С. 5 - 9.

3. Теория прокатки: Справочник / Целиков А.И., Томленов А.Д., Зюзин В.И. и др. - М.: Металлургия, 1982. - 335с.

114

СИСТЕМНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ №16 - 2015