Выравнивание структуры по толщине стальных полос при горячей прокатке

Аннотация

Рассмотрена возможность выравнивание структуры по толщине стальных полос в процессе горячей прокатки.

Полный текст

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