Разработка технологии прокатки толстого листа на стане 5000 (1026122), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Неравномерность увеличивается от прохода к проходу внезависимости от стратегии обжатий, однако прирост неравномерностистановится меньше при уменьшении толщины раската.Рис.3.30.Схема изменения распределения деформации от прохода к проходуПри рассмотрении стратегий по отдельности прослеживается дваосновных тренда: увеличение неравномерности деформации от прохода кпроходу, а также смещение координаты максимальной деформации ближе кцентру листа (рис.3.30). Также важно проанализировать изменение температурыот прохода к проходу в различных слоях сляба по толщине. На Рис.6 показаныизменения температур в трёх характерных точках по толщине сляба – середина,зона максимальной деформации и поверхность.График изменения температуры поверхности сляба отражает моментконтакта металла с валками, а также междеформационные паузы.
Как показанона рисунке во время контакта с валками происходит резкое падение температурына 30-40°С. Однако данное изменение температуры характерно только дляповерхностного слоя глубиной не более 5 мм, поэтому за время до следующегоконтакта температура практически полностью восстанавливается за счётподогрева от внутренних слоёв. Температура поверхности после последнего75прохода практически не зависит от стратегии и остаётся на уровне температурыперед первым проходом.В свою очередь подповерхностные слои (приблизительно до слоя смаксимальной накопленной деформацией) являются источниками тепла дляповерхности, поэтому в междеформационные паузы их температура постепенноснижается. Однако во время деформации они испытывают небольшойдеформационный разогрев.Температура центральной части сляба имеет минимальный теплоотвод, апоследовательнаядеформацияспособствуетпостепенномуувеличениютемпературы на 3-4°С за проход.
При этом величина, на которую повышаетсятемпература имеет прямую зависимость от величины частных обжатий, поэтомув не зависимости от количества проходов температуры к окончанию черновойстадии поднимается до 1165-1170°С (Рис.3.31).Рис.3.31.Изменение температуры в различных слоях по толщине раскатаВ реальных производственных условиях данная задача может бытьприменена при проектировании технологии производства особо толстоголистового проката (толщина свыше 30 мм) из массивных слябов (толщина свыше340 мм, ширина свыше 2000 мм). Как описывалось ранее, на этапе разработкитехнологии одной из задач является определение возможности применения76более массивных слябов с учётом ограничений по энергосиловым параметрам инеобходимости измельчения аустенитного зерна за счёт рекристаллизации.3.3. Исследование распределения доли рекристаллизованного зерна потолщине раската в черновой стадии3.3.1.
Особенности физического моделирования в условиях Gleeble3800Системы физического моделирования созданы с целью облегчитьразработку технологии, а также уменьшить издержки на этапе подготовкипроизводства новой продукции. Эти системы успешно используют в своейработе металлургические компании по всему миру. В последнее десятилетиеотечественные предприятия и научные центры также начали активно развиватьэто направление.В настоящей работе проведены исследования на имитационном комплексеGleeble 3800.
На используемом модуле процесс прокатки имитируется осадкойнебольших цилиндрических образцов диаметром 10 мм и высотой 15 мм.Преимуществом данного способа имитации является то, что размеры образцовпозволяют проводить охлаждение со скоростью до 70°С/с, т.е. фиксироватьструктуру высокотемпературного аустенита. Недостатком данного способаявляется то, что при сжатии формируется иное напряжённое состояние, чем припрокатке.Для оценки особенностей применения сжатия цилиндрических образцовдля имитации процесса прокатки в DEFORM произведён расчёт осадки цилиндра(Рис.3.32). Также произведён эксперимент по сжатию образца с фиксированиемфактических размеров, в том числе для описания бочкообразования,определения коэффициента трения между образцов и бойками. Расчёт показал,что деформация в образце также имеет неравномерность.Важным моментом является то, что при сжатии не наблюдается большихразнонаправленных сдвиговых деформаций, которые могли бы внести большойвклад в деформацию накопленную.
Несмотря на все описанные несоответствия77процессов прокатки и осадки применение цилиндрических образов оправдано, аметодику его использования можно уточнить. Во-первых если рассматриватьраскат в вертикальной плоскости не как монолит, а собранный из отдельныхэлементов, то можно использовать сжатие как имитацию каждого отдельногослоя (Рис.3.33). Во-вторых несоответствием в величинах сдвиговых и линейныхдеформации можно пренебречь, если моделирование производить на основеэквивалентной деформации.Таким образом, проведение экспериментов на Gleeble позволяет очертитькруг допустимой разнозернистости и возможные ограничения по количествупроходов в промышленных условиях.Рис.3.32.Сравнение эксперимента и расчёта осадки в DEFORM78Рис.3.33.Схема использования цилиндрических образцов по слоям3.3.2.
Методика проведения экспериментаДлятого,чтобыисходноесостояниеметаллаприпроведенииэкспериментов соответствовало реальному при прокатке, проведена обработкана твердый раствор с целью растворения карбонитридов микролегирующихэлементов. При обработке на твердый раствор образцы нагревали до 1250°С,выдерживали при этой температуре в течение 30 минут, после чего немедленнозакаливали в воду. Обработку на твердый раствор образцов исследуемой сталипроводили в трубчатой электропечи ПТК-1,4-40 с контролируемой атмосферойаргона для предотвращения окисления.Процессыразупрочнениявходепоследеформационныхилимеждеформационных пауз удобно изучать методом двойного сжатия. Этот методоснован на сильной структурной чувствительности предела текучести ипредусматривает проведение двух последовательных деформаций с различнойдлительностью паузы между ними при постоянной температуре (Рис.3.34).Рис.3.34.Схема эксперимента для исследования кинетики статической рекристаллизации79Предварительно обработанный на твердый раствор образец с припаяннойв центральном сечении термопарой устанавливали между бойков модуляHydrawedgeкомплексаGleeble3800(Рис.3.35).Дляпредотвращениябочкообразования, между образцом и бойками помещали графитовую фольгу снанесенной никелевой смазкой.Рис.3.35.Внешний вид испытательного блока Gleeble 3800 (а), схема деформации (б) иобразец для эксперимента (в)В ходе испытаний образцы нагревали до температуры 1150°С ивыдерживали в течении двух минут для перевода в твердый растворвыделившихся при закалке карбонитридов микролегирующих элементов, затемохлаждали до температуры деформации.
Испытания на сжатие проводили припараметрах деформации в соответствии с Таблицей 10. После первойдеформации образец выдерживали при температуре деформации в течение 1..60с и повторно деформировали при той же температуре и скорости деформации,что и первое сжатие, истинная степень деформации при этом составляла ε2=0,5.Суть испытаний на двойное сжатие заключается в определении степениразупрочнения металла в ходе изотермической выдержки между деформациями.Для определения доли разупрочнения рассчитывали отношение междуупрочнением, вызванным первой деформацией, и разупрочнением в процессевыдержки (рис.3).
Для этой цели использована формула:М − 2 =М − 180где: – доля статического разупрочнения (Static Softening);М – напряжение перед разгружением образца [МПа];1 – предел текучести в исходном состоянии [МПа];2 – предел текучести при повторном нагружении [МПа].Рис.3.36. Метод расчета доли статически разупрочненного металла по кривымпластического теченияВ качестве пределов текучести σ1 и σ2 принимали напряжениесоответствующее0,5%остаточнойдеформацииобразца.Статическоеразупрочнение является совокупностью процессов возврата, полигонизации ирекристаллизации. Для построения адекватной модели кинетики статическойрекристаллизации, необходимо разделение этих процессов, иными словами,выделение той доли разупрочнения, за которую ответственна рекристаллизация.Считается, что разупрочнение за счет прохождения статическойполигонизации достаточно мало, так как при горячей деформации всегда имеетместо динамическая полигонизация.
В то же время, возврат является самойпервой стадией статического разупрочнения, требующей минимальной энергииактивации, и, фактически, не имеет инкубационного периода. Таким образом,после завершения первой деформации, в независимости от того, насколько маловремя междеформационной выдержки, на графике кинетики статическогоразупрочнения мы будем наблюдать определенную долю разупрочнения ХR,81соответствующую вкладу в разупрочнение процессов возврата и полигонизации.Основываясь на изложенном, вклад процесса рекристаллизации в статическоеразупрочнение может быть рассчитан по формуле: = − 1 − где: – доля статически рекристаллизованного металла; – доляразупрочнения вследствие процессов возврата и полигонизации (Recovery).3.3.3.
Проведение эксперимента для условий первого черного проходаНа первом этапе использованы результаты расчёты прокатки слябатолщиной 300 мм при температуре 1150°С за один проход с обжатием 10% (30мм). Время после которого определялась доля рекристаллизации выбраноминимальное (1 секунда) с целью определения влияния режимов обжатия наструктуру сразу после прохода.
Исходные данные представлены в Таблице 10.Таблица 10.Исходные данные для экспериментаСлойСередина (№5)3/8h от пов-ти (№4, 6)1/4h от пов-ти (№3, 7)1/8h от пов-ти (№2, 8)Поверхность (№1, 9)Время, с1,01,01,01,01,0ε0,1360,1460,1690,2070,173ε', с-11,01,01,21,41,6Т, °С11501150115011001050Результаты эксперимента демонстрируют значительное распределениедоли рекристализованного зерна в направлении толщины раската (Рис.3.37).Наибольшая степень рекристаллизации наблюдается на ¼ толщины отповерхности (слои 3 и 7). При этом зона максимальной деформациирасполагается чуть ближе к поверхности (слои 2 и 8), но рекристаллизация в нихзатруднена по причине снижения температуры.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
