Alignment of structure by thickness of steel strips at hot rolling

Abstract

The article describes alignment of structure by thickness of steel strips in the process of hot rolling is considered.

Full Text

Горячая прокатка стальных полос производится преимущественно на непрерывных широкополосных станах (НШС) из непрерывно-литых слябов. Горячедеформированная структура металла начинает формироваться при обработке в клетях черновой группы стана. Основные процессы преобразования структура в раскате происходят в процессе прокатки в непрерывной чистовой группе и последующего охлаждения на отводящем рольганге НШС. Степень равномерности физико-механических свойств по толщине горячекатаных стальных полос зависит, главным образом, от равномерности структуры металла. Это актуально в для дальнейшей деформации листового матерала [2, 4-6]. Средний размер рекристаллизованного зерна по толщине готовой полосы зависит, прежде всего, от картины распределения пластической деформации по проходам. В конкрет- ном проходе распределение деформации по толщине пластически деформируемого раската зависит от среднего относительного обжатия εср  h0  h1  / h0 , геометрического параметра очага деформации lд / hср , пластичности металла и коэффициента контактного трения f. Здесь lд  εср  h0  R - длина очага деформации; hср  h0  h1  /2 - средняя толщина полосы в очаге деформации; h0 , h1 - 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 εср  20  25% поверхностные слои полосы испытывают деформацию больше, а внутренние меньше средней. При средней по толщине полосы деформации εср  35% поверхностные слои прокатываемой полосы испытывают деформацию меньше, а внутренние больше средней [1, 2]. Практически равномерное распределение деформации по толщине прокатываемой полосы получается при около 30 % [2]. εср При известном распределении пластической деформации по толщине прокатываемой стальной полосы для данных условий прокатки ( εср , lд / hср , f) можно выполнять расчеты со- ответствующего распределения размера зерна аустенита после каждого прохода, используя зависимость коэффициента измельчения зерна при первичной рекристаллизации от относи- тельного обжатия [3]: k  A ε2/3 . (1) Размер зерна аустенита в подкате можно определять металлографическим исследова- нием предварительно отобранных и немедленно закаленных проб. Возможность отбора та- ких проб была проверена в условиях НШС 2000 НЛМК. Пробы, вырезанные на летучих ножницах из передних и задних концов подката толщиной 40 мм перед входом в чистовую Известия МГТУ «МАМИ» № 1(23), 2015, т. 2 5 Технология машиностроения и материалы группу клетей, закаливали в коробе с 1,0 - 1,5 %-ным раствором NaCl. Структуру бывшего зерна аустенита удавалось зафиксировать по бейнитной сетке (рисунок 1). Рисунок 1. Бывшее зерно аустенита в подкате (Ст3сп, Hпк = 40 мм, 3 мм от верхней поверхности) перед чистовой группой НШС 2000 (×115) Для n циклов «деформация - рекристаллизация» коэффициент измельчения будет: k  k(1 )  k(2 ) ... k(n ) . (2) Чередуя относительные обжатия при lд / hср  1, 0 и lд / hср  2, 0 , очевидно, можно получить желаемую картину распределения относительной деформации εi и размера рекристал- лизованного зерна аустенита di в серии последовательных проходов. На рисунке 2 приведены результаты расчетов по уравнению 1 размера рекристаллизованного зерна аустенита для горячей прокатки полос из стали Ст3сп в серии из трех последовательных проходов при исходном среднем размере зерна фициента уравнения A = 4,3. d0  135 мкм и значении коэф- Размер же зерна феррита d горячекатаной стали Ст3сп определяется размером зерна аустенита d и скоростью охлаждения прокатанной полосы в области фазовых превращений W [3]: d  a0  a1  d  a2 W . (3) Рисунок 2. Влияние распределения относительной деформации εi по относительной толщине z/h прокатываемой полосы (сталь Ст3сп) на изменение размера рекристаллизованного зерна аустенита di в серии последовательных проходов: а-б - εср1  34% , lд / hср  1, 0 ; в-г - εср2  47% , lд / hср  2, 0 ; д-е - εср3  21% , lд / hср  2, 0 Заключение При разработке режимов горячей прокатки стальных полос, для выравнивания по их толщине структуры и физико-механических свойств металла, относительные обжатия в от- дельных проходах НШС следует выбирать с учетом характера распределения деформации по 6 Известия МГТУ «МАМИ» № 1(23), 2015, т. 2 толщине раската. Технология машиностроения и материалы