Совершенствование процесса прокатки на слябинге

Давильбеков Н.Х.

Металлургия, 1983 г.

ОСОБЕННОСТИ ДЕФОРМАЦИИ МЕТАЛЛА И РЕЖИМОВ ОБЖАТИЙ НА СЛЯБИНГАХ

1. Уширение

Особенности образования уширения при прокатке на слябингах.

Правильное определение уширения при прокатке на обжимных станах, в частности на слябингах, имеет решающее значение для составления рациональных режимов обжатий с наименьшим расходом энергии и максимальным выходом качественного металла. Кроме того, правильный учет величины уширения позволяет с достаточной точностью рассчитывать энергосиловые параметры прокатки и управлять режимами обжатий, повышая их эффективность.

Для определения уширения при прокатке на блюмингах имеются данные многочисленных экспериментальных исследований, но они неприменимы в условиях работы слябинга, так как не отражают характерных особенностей при прокатке на этом стане, которые состоят в следующем:

1. Прокатка на слябингах ведется одновременно в двух парах валков (горизонтально и вертикально расположенных), работающих совместно. Это значительно изменяет и усложняет по сравнению с блюмингом процесс деформации.

2. Слитки, прокатываемые на слябингах, имеют значительную массу и соответствующие размеры в два, три раза большие, чем на блюмингах, что также изменяет условия   их деформации.

3. Получаемые на слябингах раскаты имеют большую ширину по отношению к толщине в горизонтальных валках и наоборот — в вертикальных валках.

Кроме того, особенностью прокатки на слябинге является различие условий деформации раската в зависимости от четности прохода. Так, например, движение металла от горизонтальных валков, к вертикальным ГВ характеризуется тем, что после прокатки в горизонтальных валках прямоугольного сечения при b/h > 1 имеют место наплывы на необжимаемых узких гранях. Прокатку этого раската в вертикальных валках ведут при b/h<1 с переходом части наплыва на широкую грань. В дальнейшем при движении металла от вертикальных валков к горизонтальным ВГ после дополнительного обжатия в вертикальных валках (или без него) раскат с наплывом поступает в горизонтальные валки, где наряду с предусмотренным по схеме прокатки обжатием испытывает дополнительное обжатие наплывов, образованных от прокатки в вертикальных валках. На рис 1 представлена последовательность образования поперечных сечений при прокатке на слябингах. Как видно из рис. 1, может быть всего четыре характерных сечения профиля, которые необходимо учитывать при расчете режимов обжатий и энергосиловых параметров. К сожалению, в существующих ныне режимах обжатий и методиках расчета особенность деформации в проходах ВГ и ГВ отдельно не учитывается, что вносит существенную погрешность в расчеты.

Известно большое число экспериментальных работ, посвященных исследованию уширения на обжимных станах. Для того чтобы выбрать приемлемую методику расчета для слябинга, необходимо обобщить имеющийся материал. Все работы, посвященные исследованию уширения. для удобства анализа можно разделить на следующие отдельные группы;

1. Работы, посвященные исследованию уширения высоких полос применительно к блюмингам и заготовочным станам соотносительно равномерной деформацией. Это объясняется прежде всего различием условий проведения экспериментов для вывода аналитических соотношений и игнорированием отдельных факторов, в частности влиянием ширины полосы, марки стали и т.д. Результаты приведенных работ не могут быть использованы для расчета уширения при прокатке на слябинге.

2. Работы, посвященные исследованию распределения уширения по сечению полосы в зависимости от соотношения поперечных размеров полосы, в которых изучалась неравномерность распределения деформации по высоте раската и переход одинарного бочкообразования в двойное.

Как показывают эксперименты и опыт эксплуатации слябингов, наплывы оказывают существенное влияние не только на распределение уширения по высоте раската, но и на абсолютную его величину. Изменение наплывов и их влияние на последующее уширение неоднозначно, так как раскаты испытывают изменение формы и размеров от прохода к проходу { 13—17].

Из анализа напряженного состояния выведено условие деформации наплывов в зависимости от их формы. Показано, что при е/а < 0,58 не происходит изгиба и сдвига объема металла наплывов, а происходит лишь утяжка в поперечном направлении (за счет деформации растяжения кромок), уменьшающая общее уширение приконтактных слоев. При 0,66 > е/а > 0,58 возможны сдвиги и растяжение, но невозможен изгиб. Наконец, при е/а > 0,66 имеют место все три вида деформации вместе.

Условия, показанные Н.А.Карнаушенко, весьма приближенны в силу принятых допущений, так как эксперименты проводили на образцах, имеющих искусственные наплывы, характер деформации которых во многом отличен от деформации естественных наплывов.

Доля наплыва при ее увеличении оказывает все более заметное влияние на поперечную деформацию оаскатов. При сравнительно большой их длине они могут даже утягиваться, при этом общая величина приконтактного уширения может изменяться только на эту величину. Таким образом, по Н.А.Карнаушенко, величина наплывов на необжимаемой грани оказывает существенное влияние лишь на деформацию самих наплывов, не изменяя при этом значительно общую деформацию раската, что не совсем соответствует действительности. Дело в том, что наплывы оказывают влияние, и причем существенное, на весь ход деформации раската в целом, о чем свидетельствуют многочисленные производственные эксперименты, которые качественно и количественно показали роль наплывов.

Таким образом, имеющиеся в литературе данные по уширению сверхвысоких полос носят отрывочный характер и не всегда могут быть использованы для практических расчетов уширения при деформации сверхвысоких полос, особенно применительно к условиям прокатки в вертикальных валках слябинга.

Уширение высоких, полос с равномерным обжатием по ширине раската. Для получения фактических данных по уширению металла при прокатке на слябинге и вывода приемлемых для инженерных расчетов формул было проведено исследование деформации на стане 1150 Карагандинского металлургического комбината (Карметкомбината) и на лабораторном слябинге. Определение фактической величины уширения производилось по специально разработанной методике применительно к условиям слябинга. В методике было предусмотрено не только определение максимального и минимального уширения по высоте полосы, но и изучение формы боковой поверхности раската