Разрушение металла при продольной прокатке.

При прокатке, особенно малопластичных сталей, в центральной зоне высоких полос возможно разрушение металла. Сделаем оценку возможности прокатки без разрушения.

1 – в центре полосы и в приконтактной зоне для : 2 – 0 рад. ; 3 – 0.35 рад. ; 4 – 0.525 рад.

На рисунке приведены результаты подсчета показателя напряженного состояния в приконтактной области в зависимости от параметров и .

Следует заметить, что зависимость от в диапазоне его изменения от 0 до 0.525 рад. (0 - 30 ) незначительна.

Углу =0 соответствует ковка высокой полосы узкими бойками. Во всех случаях получены очень малые значения , что свидетельствует о чрезвычайно мягкой схеме напряженного состояния в приконтактной области.

Это не только способствует получению больших деформаций без разрушения, но и в некоторой степени благоприятствует залечиванию внутренних дефектов слитка (этот вывод справедлив только для равномерного распределения температуры по слитку)

Кривая 1 на рисунке даёт зависимость показателя напряженного состояния в центре полосы от параметра .

Напряженное состояние в центре полосы и в приконтактной зоне имеет весьма большую разницу. Максимальное различие имеет место при m .

Опытные данные о пластичности металлов показывают, что при изменении от –4 до +1 пластичность может уменьшиться в несколько раз (даже на порядок).

На оси полосы, если предположить, что там деформация развивается монотонно, степень деформации после прокатки будет

(2.26)

Вообще – то, говоря, действительная степень деформации в центре полосы и в других частях будет больше подсчитанной по формуле (2.26), так как деформация немонотонна.

Трудно ожидать резкой неравномерности в степени деформации по толщине полосы. Поэтому при определении возможного места разрушения в случаи прокатки полосы с 0,15 – 0,5 превалирующее значение имеет показатель напряженного состояния и наиболее вероятным местом появления дефектов в виде несплошности является середина полосы.

Определим степень использования запаса пластичности металла Y в центре полосы. Допустим, что даны размеры раската до и после i – го пропуска, а также диаметр валков.

Известным способом можно посчитать параметр и по кривой 1 на рисунке определить показатель напряженного состояния .

Необходимо иметь данные о пластичности прокатываемого металла р в достаточно широком интервале изменения показателя напряженного состояния К, позволяющие определить р при К= и данных температурно – скоростных условиях.

Тогда получим

Здесь не учтены процессы залечивания дефектов, поэтому подсчет Y по последней формуле даёт завышенное значение использования запаса пластичности.

Условие деформирования полосы за n пропусков без разрушения в центре

При прокатке, когда параметр в средней части полосы имеет место весьма благоприятная схема напряженного состояния для деформирования без разрушения.

Иная картина на кромках полосы. Рассмотрим НДС на кромке широкого листа при его прокатке. Деформированное состояние частично известно. Действительно, уширения нет, то есть

Из физических уравнений

(2.27)

для кромки полосы, по поверхности которой напряжения , получаем, что .

Если известна пластичность металла р при , то по формуле (2.26) можно подсчитать допустимое обжатие листа, не приводящее к появлению трещин

(2.28)

Готовая продукция в цехах горячей прокатки производится в большинстве случаев в два передела. Сначала слитки превращаются в полупродукт, который затем прокатывают в готовый профиль.

Зачастую поверхность полупродукта (блюмов, слябов) поражена дефектами. Часть из них можно отнести к категории дефектов, возникших в результате разрушения при прокатке на обжимных станах.

Поверхностные дефекты в отличие от внутренних разрывов при последующей прокатке не залечиваются, а постепенно развиваются и накапливаются, приводя к повышению брака или снижению сорта готового профиля.

Внутренние разрывы, если поверхности полости не окислены, при последующей горячей прокатке в определенных условиях могут залечиваться – происходит как бы «кузнечная сварка» несплошностей.

Оценка разрушения, в том числе и на поверхности раската, может быть сделана, если известно НДС металла, а также его пластичность.

Прокатке на обжимных станах подвергаются слитки. Пластичность металла в литом состоянии с учетом несовершенств макроструктуры и поверхности слитка может быть весьма низкой и имеет большой разброс.

Прокатка осуществляется в несколько пропусков. Раскат подвергается кантовке, однако кантовка, поскольку она снижает темп прокатки и производительность, производится после нескольких пропусков.

Чем больше деформация между кантовками, тем выше значение и выше опасность разрушения.

Инженеру – технологу важно выработать такой маршрут прокатки, чтобы обеспечить и достаточно высокую производительность и удовлетворительное качество продукции.

Традиционный процесс прокатки тонких листов характеризуется большой величиной параметра формы очага деформации .

При этих значениях отношения , как было уже отмечено, значительное влияние на удельное давление оказывают силы трения, действующие на поверхности контакта деформируемой полосы и валков.

Зависимость удельного давления р от трения и других параметров прокатки хорошо описывается формулами (2.19) и (2.20).

Характерной особенностью эпюр удельных давлений является наличие максимума р в районе критического сечения, вызванное подпирающим действием сил трения, препятствующим течению металла.

По этой причине среднее удельное давление р при прокатке листов обычно бывает выше сопротивления деформации прокатываемого металла в несколько раз.

Дата добавления: 2015-12-07