Совершенствование оборудования и разработка ресурсосберегающих технологий листовой прокатки стали и сплавов с заданными свойствами и структурой (16.11.2009)

Автор: Алдунин Анатолий Васильевич

-0,0706.

По результатам многочисленных промышленных экспериментов на МЗОЦМ были определены границы изменения механических свойств лент из бериллиевой бронзы марки БрБ2 в зависимости от степени деформации ? при холодной прокатке и предельных содержаний бериллия в сплаве (рис. 10).

Были получены регрессионные зависимости для расчета предела текучести ?т и временного сопротивления ?в сплава БрБ2 в зависимости от степени холодной деформации ? и содержания бериллия:

Рис. 10. Зависимость предела текучести ?т и временного сопротивления ?в сплава БрБ2 от степени деформации ? при холодной прокатке: 1 – 1,8 % Be; 2 – 2,0 % Be

, МПа; (17)

, МПа; (18)

– содержание бериллия, %.

Эти зависимости позволяют определить необходимый запас прочности технологического оборудования.

Для температур t = 240-480?C и времени ? = 3-240 мин при искусственном старении лент из различных исходных состояний был выполнен регрессионный анализ влияния этих параметров на механические свойства готовой продукции.

Для определения временного сопротивления ?в и относительного удлинения ? получены уравнения:

, МПа; (19)

, %, (20)

где t – температура, ?С; ? – время, мин; ? – относительная деформация перед старением, %.

Исследовали процессы упрочнения-разупрочнения цинк-титанового сплава. На первом этапе прокатывали клиновидные образцы из сплава «цинк-титан» промышленной партии (0,11 % Cu, 0,084 % Ti, 0,01 % Al, 0,002 % Cd, 0,007 % Pb, < 0,001 % Sn, 0,003 % Fe, остальное Zn). Образцы размерами 3(6)*20*110 мм вырезали из полученной с агрегата БПЛ-1000 заготовки (h = 7 мм) вдоль направления прокатки. Перед прокаткой все образцы нагревали в электропечи при температуре 275-277?С 45мин. Далее образцы прокатывали либо сразу, при температуре 270?С, либо, после подстуживания на воздухе, при 220, 170 и 70?С на двухвалковом стане 300*450 со скоростью V = 0,36 м/с. После прокатки и выдержки 1 – 10 с на воздухе или 40 – 600 с в печи при температуре прокатки полученное состояние фиксировали охлаждением образцов в воде. В 5-7 точках по длине прокатанных образцов производили измерения твердости по Виккерсу (HV5), по 3-4 измерения на каждую точку. В поперечных сечениях образцов травлением выявляли зеренную структуру (рис. 11).

б в г

Рис. 11. Структура сплава «цинк-титан»:

а) после нагрева под прокатку t = 275?C, ? = 45 мин (* 3);

после прокатки (* 115):

б) t = 270?C, ? = 20 %, ? = 5 с; в) t = 270?C, ? = 30 %, ? = 40 с;

г) готовая полоса (h = 0,7 мм)

совместно с результатами качественного металлографического анализа шлифов позволили построить качественную трехмерную диаграмму рекристаллизации сплава «цинк-титан». Диаграмма определяет следующие области состояния структуры сплава: A - возврата и полигонизации; B - первичной рекристаллизации; C - рекристаллизованного состояния.

Для пределов изменения основных параметров t = 70-270?C, ? = 0-0,51 и ? = 1-600 с уравнения регрессии гиперплоскостей, разделяющих области различных состояний, имеют следующий вид:

- для границы A – B ; (21)

- для границы B – C, (22)

где T – температура, K; ? – время, с; ? – относительное обжатие.

Для исследования влияния горячей и неполной горячей деформации на процесс формирования механических свойств прокатываемых на реверсивном четырехвалковом стане 400/1000*1000 полос было выполнено физическое моделирование процесса прокатки. Карты из сплава «цинк-титан» (h0 = 7 мм, b0 = 200 мм, l0 = 180, 120 и 90 мм) прокатывали на двухвалковом стане 300*450 за 1, 2, 3, 4, 6 и 8 проходов (V = 0,36 м/с) с температурами начала прокатки 150, 190 и 270?С, паузами между обжатиями 32-33 с и охлаждением на воздухе после каждого варианта прокатки. Температура конца прокатки tк.п. после 8 проходов составляла 38-43?С.

По результатам механических испытаний и контроля твердости отобранных образцов получены регрессионные уравнения для определения временного сопротивления ?в, относительного удлинения ? и твердости HV5 сплава «цинк-титан»:

; (23)

; (24)

, (25) ††

где ?? – суммарное обжатие, %; tн.п. – температура начала прокатки, ?С.

Результаты исследования закономерностей формирования заданной структуры и полученные зависимости используются на Московском заводе ОЦМ для уменьшения диапазона изменения и стабилизации силовых параметров процессов прокатки и отработки конструкции рабочих узлов полосовых станов с целью повышения их эксплутационной надежности и производительности.

АНАЛИЗ ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ОБОРУДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ

ПРЕДЕЛЬНЫХ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННЫХ СОСТОЯНИЙ

прокатываемых ПОЛОС

Эксплуатационная надежность оборудования при разработке новых и совершенствовании действующих технологий производства полос существенно зависит от характеристик напряженно-деформированного состояния металла. Среди таких характеристик, прежде всего, следует отметить распределение пластической деформации по толщине прокатываемых полос, колебания уширения, продольную устойчивость и режим натяжения.

Проникновение пластической деформации по толщине полосы

При рассмотрении задачи проникновения деформации использовали теорию линий скольжения А.Д. Томленова, А. Надаи и др.

Для тонко- и среднелистовой прокатки, заменяя граничные линии скольжения отрезками прямых, определяли угол скольжения ? (рис. 12).

Рис. 12. Схема очага деформации при прокатке


загрузка...