УДК 669.63
ВЛИЯНИЕ ФОРМЫ УЗКИХ ГРАНЕЙ СЛЯБОВ И ИХ ДЕФОРМАЦИИ ПРИ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКЕ НА ТОПОГРАФИЮ ДЕФЕКТОВ ПОВЕРХНОСТИ ГОТОВОГО ПРОКАТА*
© Пименов Владимир Александрович, канд. техн. наук, e-mail: pimenov_va@nlmk.ru; Копылов Александр Федорович; Глебов Владимир Петрович, e-mail: glebov_vp@nlmk.ru; Кононыхин Григорий Николаевич
ОАО «Новолипецкий металлургический комбинат». Россия, г. Липецк Статья поступила 26.08.2014 г.
Экспериментально исследовано влияние формы узкой грани сляба на деформацию зоны ребер при горячей прокатке в черновой группе клетей. Установлено, что минимальное смещение металла зоны ребер, подверженной образованию трещин, к середине раската обеспечивается при вогнутой форме узкой грани сляба. На основе полученных результатов предложена опытная калибровка вертикальных валков 1-й клети черновой группы, обеспечивающая изменение схемы бокового обжатия узких граней и уменьшение деформации зоны ребер. Результаты опробования опытной калибровки показали изменение топографии дефекта типа «раскатанная трещина» и уменьшение расстояния дефектов от кромки на холоднокатаном прокате.
Ключевые слова: непрерывная разливка; искажение формы сляба; трещины; горячая прокатка; вертикальные валки; калибровка; дефект типа «раскатанная трещина»; топография дефектов.
¿/лет
традиции и инноваций
Многочисленные результаты исследования качества поверхности слябов толщиной 250 мм, разлитых на криволинейных МНЛЗ с вертикальным кристаллизатором длиной 900 мм, показали, что подавляющее большинство слябов имеет искажение профиля поперечного сечения.
Профиль сечения сляба характеризуется наличием выпуклости узкой грани и вогнутости в ребровой зоне широкой грани в результате действия растягивающих напряжений, возникающих под действием ферростатического давления на оболочку слитка недостаточной толщины. Выпуклость узких граней приводит к вогнутости ребровой зоны широких граней, что вызывает образование микротрещин, особенно по следам качания кристаллизатора.
Для формирования оптимального сечения слябов целесообразно:
- снижать скорость вытягивания слябов;
- уменьшать температуру разливаемой стали;
- увеличивать протяженность поддерживающей системы узких граней под кристаллизатором.
В ситуации, когда снижение производительности или модернизация поддерживающей системы МНЛЗ нецелесообразны, для повышения показателей качества продукции обычно используется технология, включающая в себя стадию
* Работа выполнена под руководством А.И.Дагмана при участии Н.Н
удаления прикромочных дефектов вместе с обрезаемой кромкой холоднокатаной полосы.
Для снижения расходного коэффициента проката при отработке технологии с подрезкой кромки проведено исследование по оценке смещения ребра слябов с выпуклой и вогнутой формами узких граней в процессе горячей прокатки. В первой части активного эксперимента после предварительного формирования на слябах из низкоуглеродистых сталей выпуклых и вогнутых узких граней в ребрах высверливали отверстия диам. 3 мм, в которые забивали штифты из жаропрочной стали длиной 10 мм. Опытные слябы нагревали в методических печах широкополосного стана 2000 и прокатывали по действующей технологии в черновой группе клетей на толщину 40 мм. На ряде слябов также производили боковое обжатие на 30-45 мм.
На раскатах, произведенных из слябов с вогнутыми узкими гранями без и с боковым обжатием, штифт располагался на расстоянии от кромки 13,3 и 25,0 мм соответственно.
На раскатах, произведенных из слябов с выпуклыми узкими гранями без и с боковым обжатием, штифт располагался на расстоянии от кромки 30,0 и 32,5 мм соответственно. s
Для повышения достоверности оценки смещения ребра эксперимент был проведен на горя- ®
CL
>
<
овнодия, А.А.Ефремова (ОАО «НЛМК»). ^
чем прокате толщиной 4,0 мм с боковым обжатием 20 мм. На прокате из слябов с одной вогнутой и второй плоской узкими гранями штифты располагались на расстоянии от кромки 20-23 и 30 мм соответственно.
Таким образом, экспериментально установлено, что при вогнутых узких гранях сляба и уменьшении бокового (вертикального) обжатия ребровые дефекты смещаются ближе к кромке проката.
Однако разливка слябов с вогнутыми узкими гранями связана с существенными техническими трудностями. Технический эффект может быть получен благодаря использованию калиброванных вертикальных валков в черновой группе стана горячей прокатки, обеспечивающих формирование вогнутых узких граней непосредственно в процессе прокатки.
Эффективность использования калибров с выпуклым дном показана многими авторами для различных станов [1-3]. При этом отмечается снижение деформаций в ребровых зонах сляба, приводящих к уменьшению смещения дефектов к середине широких граней. Особенно позитивно это отражается на качестве поверхности верхней (обычно лицевой) грани, на которой вследствие известной температурной асимметрии по толщине сляба наблюдается наибольшее смещение дефектов к середине. В качестве недостатка предлагаемых калибров с выпуклым дном необходимо отметить их значительную глубину (до 50 мм и более), что приводит к высокому расходу металла рабочего слоя вертикальных валков.
В то же время при прокатке в обычных цилиндрических вертикальных валках 1-й клети стана 2000 наблюдалось «выкручивание» хвостовых участков слябов в вертикальной плоскости, увеличивающееся с ростом бокового обжатия. Причиной «выкручивания» являлось скольжение узких граней слябов по гладкой образующей вертикальных валков вдоль их оси, обусловленное отсутствием сил для фиксации сляба от перемещения вверх в вертикальной плоскости, за исключением действия силы тяжести на «хвост» сляба, как консоль, и снижения его по мере укорочения этой консоли в ходе прокатки «хвоста». Это подтверждается тенденцией к увеличению «выкручивания» на узких слябах.
В связи с отмеченными проблемами на вертикальных валках
1-й клети стана 2000 начали использовать простые угловые калибры небольшой глубины, фиксирующие ребра сляба в вертикальной плоскости и предотвращающие «выкручивание» хвостовых участков. Эксплуатация таких калибров обеспечила стабилизацию транспортировки слябов в 1-й клети по всей длине, однако анализ показал, что схема деформирования узких граней сляба при этом приобрела более неблагоприятный характер. Критические ребровые зоны с наибольшим количеством дефектов подверглись наибольшей деформации, что привело к большему смещению дефектов на прокате к середине верхней (лицевой) поверхности и их выходу за пределы обрезаемой кромки.
Для уменьшения смещения дефектов к середине опробована новая форма калибров вертикальных валков 1-й клети, предполагающая уменьшение деформации ребровых зон в результате выполнения вблизи них врезов на бочке (рис. 1). В ходе бокового обжатия узкой грани металл ребровых зон заполняет врезы без нежелательного смещения (сдвига) на широкую грань к середине раската.
Положение врезов учитывает образование галтелей (так называемая «собачья кость») на широких гранях раската вблизи ребер после первых боковых обжатий в вертикальном ока-линоломателе и 1-й клети. Врезы расположены таким образом, чтобы образующаяся в 1-й клети галтель упиралась в наклонные участки врезов (участки А, см. рис. 1), фиксируя раскат от вертикальных смещений и «выкручивания» хвостовой части сляба.
Величина смещенного объема металла при боковых обжатиях на опытном калибре возрастает в 1,45 раза, что обеспечивает лучшую проработку узких граней и повышение качества кромки горячекатаного проката.
н
Рис. 1. Схема опытного калибра вертикальных валков 1-й клети (повернуто на 90°)
I
I
I
I
30 мм до 50 мм до 100 мм до 400 мм полосы Расстояние от кромки, мм
Рис. 2. Топография дефекта типа «раскатанная трещина» на отсортированном холоднокатаном прокате при использовании различных калибров вертикальных валков 1-й клети стана горячей прокатки
Опробование опытной калибровки на объеме холоднокатаного проката более 170 тыс. т показало, что она обеспечивает меньшее смещение от кромки ребровых дефектов типа «раскатанная трещина» на этом наиболее ответственном виде продукции. При использовании опытных калибров доля дефектов, расположенных в непосредственной близости от кромки (менее 30 мм), возросла с 35,8 до 48,3%, т.е. в 1,35 раза (рис. 2). Это позволяет удалять дефектные зоны при обрезке проката на конечную ширину. На других участках по ширине раската топография дефектов практически не изменилась.
В настоящее время работы по оптимизации формы калибра вертикальных валков продолжаются в направлении дальнейшего уменьшения смещения ребровых дефектов к середине раската, в том числе при прокатке с реверсированием в 1-й клети.
Заключение. Экспериментально исследовано влияние формы узкой грани сляба на деформацию ребровых зон при горячей прокатке в черновой группе клетей и положение дефектов типа «раскатанная трещина» на поверхности раската. Установлено, что минимальное смещение к середине раската обеспечивается при вогнутой форме узкой грани сляба. На основе полученных результатов предложена и опробована опытная калибровка вертикальных валков 1-й клети черновой группы стана, обеспечивающая изменение схемы бокового обжатия узких граней и уменьшение деформации ребровых зон. Результаты опробования показали изменение топографии дефекта «раскатанная трещина» и уменьшение расстояния от дефектов до кромки на холоднокатаном прокате.
Библиографический список
1. Медведев Г.А., Лебедев С.А., Шурыгин В.И. Определение параметров прокатки и настройки вертикальных валков НШС горячей прокатки: Тр. I конгр. прокатчиков. М. : Черметинформация, 1996. С. 113-116.
2. Шабалов И.П. Промышленное исследование перехода металла с боковых граней сляба на основные поверхности листа // Производство проката. 2004. № 9. С. 3-12.
3. Салганик В.М., Песин A.M., Пустовойтов Д.О. Разработка эффективной схемы черновой прокатки низколегированных сталей // Сталь. 2008. № 9. С. 50-53.
4. Салганик В.М., Песин A.M., Пустовойтов Д.О. Разработка эффективной схемы деформации проката в черновой группе клетей стана 2000 // Сталь. 2009. № 10. С. 51-53.
EFFECT OF SHAPE OF SLABS NARROW FACES
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.