Разработка технологии прокатки толстого листа на стане 5000, страница 9

Первый участок относиться к зоне геометрически находящейся довхода в очаг деформации (геометрический очаг деформации – ОД на Рис.3.1). Наэтом участке линейная деформация имеет четыре разных варианта в зависимостиот слоя по толщине. В точках 1-3 наблюдается предварительная положительнаярастягивающая деформация по оси Х, которая обусловлена ускорениемприповерхностных слоёв перед контактом с валками. Далее при переходе отточки 4 к точке 8 предварительные деформации растяжения постепеннозатухают до 0, а в близи момента входа металла в валки наблюдается небольшиеотрицательные деформации.

В точках с 10 по 16 предварительные линейныедеформации практически отсутствуют, а начиная с 17 точки и вплоть досередины проката постепенно развиваются как положительные, так иотрицательные деформации. Так на некотором расстоянии до геометрическогоочагадеформациисначалаимеютместоотрицательныенепосредственно перед входом в очаг – положительные.значения,65Рис. 3.20.Изменение деформаций в ходе прокатке в различных слоях по толщине сляба(Точка 1 – поверхность, Точка 41 – середина, I – зона отставания, II – зонаприлипания, III – зона опережение, НС – нейтральное сечение).66Кривые изменения линейных деформаций можно разделить ещё на дватипа, определяемые влиянием контактного трения при прокатке.

Так в точках 110 наблюдается влияние зоны прилипания, где линейная деформациязатруднена. В точке 1 она имеет максимальную протяжённость и практическизатухает ближе к точке 10. Графики изменения сдвиговых деформаций можноклассифицировать по двум вариантам. Во-первых, в зависимости от слоя потолщине изменяется положение и значение минимума сдвиговых деформаций.Во-вторых, в момент выхода слоя из очага сдвиговые деформации могутприобретать как положительные, так и отрицательные значения (Рис.3.21).В точках 1-10 заметно влияние зоны прилипания на минимальноезначение сдвиговой деформации.

Минимум, который вероятно долженнаходиться в нейтральном сечении, «срезан» и сдвинут в зону отставания.Постепенное уменьшение влияния контактного трения по направлению к точке10 способствует формированию максимума ближе к нейтральному сечению.Минимальное значение сдвиговые деформации принимают в интервале точек 410, после чего плавно затухают до нуля к середине проката.Рис. 3.21.Изменение сдвиговой деформации в проходе673.2.4.

Влияние неравномерности температуры на распределениедеформации по толщине раскатаНа практике имеет место градиент температур по сечению сляба,вызванный охлаждением поверхности при транспортировке от печи к прокатнойклети. Процесс изменения температуры поверхности сляба перед прокаткойможно разделить на три этапа (Рис.3.22):1. Охлаждение сляба на воздухе при транспортировке от печи к установкегидросбива окалины (температура поверхности снижается на величину около50°С по сравнению с исходной температурой нагрева);2.

В установке гидросбива окалины происходит быстрое охлаждениеповерхности водой до температуры ≈750°С;3. При транспортировке к клети температура поверхности повышается засчёт внутренних слоёв и к моменту начала прокатки составляет ≈1000°С(фактические данные с пирометра, установленного непосредственно передпрокатной клетью представлены на рисунке).Данные условия формируют неравномерность температуры по сечениюсляба перед прокаткой, а следовательно влияют на неравномерность деформациипо толщине прокатываемого сляба. Для оценки влияния температуры нараспределение деформации проведён расчёт в программном комплексеDEFORM первого прохода прокатки с учётом предшествующих операций.Точность расчёта была обеспечена за счёт адаптации коэффициентовтеплопередачи на границе металл-воздух и металл-вода (в установке гилросбиваокалины).Адаптацияосуществляласьпопоказаниямбесконтактныхпирометров, установленных сразу после выхода из установки гидросбива инепосредственно перед прокатной клетью (Рис.3.23).В результате решения данной задачи и сравнения её с изотермическойзадачей установлено (Рис.3.24):681.

Деформация в приповерхностных слоях раската при неизотермическомслучае меньше, за счёт повышенного сопротивления деформации при болеенизкой температуре металла;2. В неизотермической задача произошло смещение положения слоя смаксимальной накопленной деформацией ближе середине раската по толщине;3. Ближе к середине раската большая деформация наблюдается внеизотермической задаче.Таким образом, при расчётах распределения деформации важно учитыватьнеравномерность температур по толщине. Это необходимо, т.к.

температураявляется одним из параметров, определяющих рекристаллизационные процессыв стали. Так, даже при высоких показателях деформации поверхностные иподповерхностные слои могут иметь меньшую долю рекристаллизованногозерна, чем слои, расположенные ближе к середине, но имеющие более высокуютемпературу. Повышению неравномерности температуры по толщине раскатаспособствуют интенсивное охлаждение водой в установке гидросбива и большаядлина подводящего рольганга. Снизить влияние данных факторов можноследующими способами:1.

Отключение части мощности установки гидросбива (например, однойрампы). При этом есть риск появления дефектов поверхности из-за не удалённойокалины;2. Увеличивать скорость транспортировки на подводящем рольганге.Рис.3.22.Изменение температуры поверхности сляба перед прокаткой69Рис.3.23.Измерение температуры поверхности сляба перед прокаткойРис.3.24.Распределение температуры по толщине сляба перед прокаткой (слева) исравнение распределения деформаций3.2.5. Распределение деформации и температуры при многопроходнойпрокаткеЧерновая стадия прокатки на стане 5000, как правило, включает в себя от6 до 14 проходов. Исходя из известных принципов контролируемой прокатки,при проектировании режимов необходимо достичь минимального количествапроходов исходя из возможностей прокатной клети и привода.

При этомвозможное количество проходов зависит в первую очередь от геометрическихпараметров сляба и подката перед чистовой стадией. Важной практическойзадачей является определение возможности использования массивных слябов70для производства кратных раскатов, которые могут достигать 40 м в длину иобеспечивать получение сразу из одного раската заготовки для 2-х или 3-х труббольшогодиаметра(≈12метров).Использованиекратныхраскатовэкономически более выгодно за счёт повышения производительности иснижения расходного коэффициента металла.На практике при прокатке массивных слябов (толщина 310-355 мм,ширина свыше 2000 мм) обжатия в черновой стадии составляют 4-9%, тогда какпри меньших размерах сляба (толщина 250-300 мм, ширина до 2000 мм) могутдостигать 20%. Недостаточно большие обжатия могут негативно сказаться напротекании рекристаллизации и измельчении аустенитного зерна, в особенностив середине толщины раската. Поэтому для принятия решения о применениимассивных слябов необходимо убедится в возможности режима прокаткиобеспечить достаточное измельчение аустенитного зерна по всему сечениюраската.Из особенностей многопроходной прокатки на стане 5000 необходимоотметить величину междеформационной паузы, которая составляет ≈ 5 секунд,за которые не всегда возможно 100% протекание рекристаллизационныхпроцессов.Для определения характера неравномерности деформации и температурыпо толщине раската в черновой стадии, а также определения влияния количествапроходов на данную неравномерность проведён расчёт с использованиемпрограммного комплекса DEFORM четырёх стратегий обжатий сляба толщиной312 мм до толщины подката 112 мм, отличающихся количеством проходов – 6,8, 10 и 12 проходов.Для установления влияния геометрических параметров очага деформациина глубину проникновения деформации и равномерность её распределения потолщине раската удобно применять безразмерные критерии, включающие в себяв различных комбинациях диаметр валка, исходную и конечную толщинупроката, величину обжатия.71Рис.3.25.Безразмерный критерий L/Hср при различных режимахОдним из часто используемых критериев для определения равномерностираспределения деформаций по толщине раската является отношение длины дугизахвата к средней толщине раската (L/Hср).

Как было отмечено выше длячерновой прокатки на толстолистовом стане (особенно первых проходов)характерны значения этого критерия пограничные между высоким и низкимочагом деформации. В связи с этим важно установить влияния L/Hср нараспределение накопленных деформаций в раскате. Для этого рассчитанкритерий для 6, 8, 10 и 12-ти проходов (Рис.3.25). Для 6-ти проходной схемыкритерий изменяется от 0,47 до 1,1, для 8 проходов – 0,4 до 1,0, для 10 проходов– от 0,35 до 0,9 и для 12 проходов – от 0,32 до 0,8.На Рис.3.26 показана качественная картина распределения температуры идеформации по толщине раската.

Большая часть толщины имеет одинаковуютемпературу близкую к температуре нагрева - 1150˚С. Поверхность раскатаимеет температуру около 1000˚С, также имеется небольшой слой с температуройоколо 1100˚С.Распределение температур и геометрия очага деформации определяютраспределение деформации. Менее всего деформируются поверхностные и72серединные слои, наибольшая деформация наблюдается в слое, расположенномпод поверхностью в области температуры 1100˚С.Одним из характерных параметров, выявленных для распределениянакопленных деформаций, является глубина расположения слоя, в которомформируется максимальная деформация. На Рис.3.27 показаны значенияглубины расположения максимальной накопленной эквивалентной деформацииот прохода к проходу при разных количествах проходов.

Наибольшая глубинанаблюдается при стратегии с меньшим количеством обжатий. Так послепоследнего прохода hmax/H для 6 проходов составил 0,36, а для 12 проходов – 0,3.Однако такую разницу можно охарактеризовать как незначительную.Наложение результатов моделирования на расчётные значения критерияL/Hср показало, что глубина проникновения накопленной эквивалентнойдеформации имеет постоянную зависимость от критерия L/Hср при любойстратегии прокатки (количестве проходов). В исследуемом диапазоне даннаязависимость может быть описана следующим квадратным уравнением(Рис.3.28):2ℎ= −0,22 ( ) + 0,48срсрРис.3.26.Качественная картина распределения73Рис.3.27.Расположение максимальной деформацииРис.3.28.Влияние L/Hср на расположение макс. деформацииРис.3.29.Разница между максимальной и минимальной деформациями74Также по результатам моделирования определена неравномерностьраспределения накопленной деформации по толщине раската в виде разницымаксимального (≈ 1/8H от поверхности) и минимального значения (середина).Как показано на рис.3.29 увеличение количества проходов ведёт к увеличениюэтой разницы.