Магістр Борзенков Н
Тема випускної роботи:
      Експериментальне дослідження впливу дробності деформації у вертикальних валках при редукуванні слябів на параметри форми кінців розкатів у плані та вимушене розширення після їх прогладжування
Науковий керівник: професор кафедри ЗМД, д.т.н. Руденко Євген Олексійович
      Виробництво металу грає одну з головних ролей у розвитку економіки України. Нині головним напрямом технічного процесу є зниження собівартості продукції, боротьба за економію металу та енергоресурсів. В даний час у всьому світі широко використовуються на широкосмугових станах неперервнолиті сляби. Схема виробництва широких листів економічніша проти схемою злиток - сляб. Однак прокатка листів та смуг зі слябів, які відливають на МНЛЗ має низку недоліків. Наприклад, необхідно мати великий парк кристалізаторів для відливання слябів різної ширини. Основна мета редукування зменшення ширини неперервнолитих слябів до необхідних розмірів.
      Процес редукування здійснюють у вертикальних клітинах прокатних станів, які досі використовували як окаліноломателей, але велике зменшення ширини слябів в таких клітях через нестачу міцності приводу. Є технологія, за якою можна здійснювати кілька проходів у вертикальній кліті, яка не обумовлює за собою значних витрат.
      Останнім часом при реконструкції чорнових груп клітей широколистових станів гарячої прокатки замість вертикального окалиноломателя встановлюють міцну вертикальну кліть для реалізації процесу редукування слябів. Редукування проводять за 1-3 проходи. У наступномукліті розкочування прогладжується і при можливості обжимається по товщині в горизонтальних валках.
АКТУАЛЬНІСТЬ РОБОТИ
      Ця робота є актуальною, тому що отримані в даній роботі експериментальні моделі необхідні для розробки математичних моделей, які будуть покладені в основу математичного технологічного забезпечення системи управління редукуванням.
ФОРМОЗМІНА РОЗКАТІВ У ПЛАНІ ПРИ РЕДУКУВАННІ І ПРОГЛАДУВАННІ ЗЛЯБІВ
      Для отримання готових листів широкого сортаменту по ширині необхідно мати можливість змінювати ширину слябів, зокрема зменшувати шляхом поперечної деформації у вертикальних валках або на горизонтальному пресі. Цей процес називається – редукування.
      Є кілька шляхів реалізації процесу редукування. Перший на агрегаті, який окремо стоїть та складається з вертикальних та горизонтальних валків. Другий у чорновій лінії широкосмугового табору. Агрегати для редукування не набули поширення, тому що вони громіздкі, коштують дорого і не забезпечують необхідну якість поверхні слябу. На широколистових станах, у чорновій лінії редукування здійснюється у спеціальних клітях.
Більш широкого поширення набула технологія редукування слябів у чорновій лінії широкоштабових станів з використанням потужних універсальних реверсивних клітей. Режим обтискань у вертикальних та горизонтальних валках взаємообумовлень: обтискання у горизонтальних валках та силові умови прокатки залежать від обтискань у вертикальних валках.
      Процес редукування може бути реалізований класичним методом або як частина з'єднаного процесу«редукування – прокатка». Класичне редукування містить два види операцій: поперечний обтиск у вертикальних валках та прогладжування у горизонтальних валках слябів з метою усунення локальних розшарування у кромок. Режим обтискань у вертикальних і горизонтальних валках кліті, що редукує, взаємозалежний.
      При прокатуванні у вертикальних валках більша частина обжатого металу переходить у напливи бічної кромки розкочування. Процес усунення цих напливів називається – прогладжування.
      Розрізняють два варіанти процесу прогладжування:
- лише прогладжування, коли товщина гуркоту не змінюється;
- прогладжування (усунення) бічних напливів та обтискання по товщині. Найчастіше використовується другий варіант прогладжування, який характеризується локальним обтиском складного профілю поперечного перетину слябу, а отже, великою нерівномірністю обтиску по ширині.
      Перший вид прогладжування, без обтиску по товщині, використовується після великих обтискань у вертикальних валках, коли потрібно усунути значні напливи на бічній кромці. При прокатуванні у вертикальних валках більшість обтисненого металу переходити в напливи бічної кромки розкочування. З наступним обтиском у горизонтальних валках метал напливів переходить у поширення і лише частково йде у витяжку. При великих співвідношеннях ширини розкочування до його товщині, яка має місто при прокатуванні в чорновій групі безперервних листових станів, обтискання у вертикальних валках до 2 - 3% практично не призводить до зміни початкової ширини слябу.
      У сляба, багаторазово деформованого по ширині у вертикальній кліті, відбувається збільшення товщини в прикромочной зоні. Внаслідок цьогозростають енергосилові параметри прокатки в першій горизонтальній кліті.
      Після обтиснення прямокутного сляба у вертикальних валках форма розкочування в плані характеризується звуженим по ширині з увігнутим торцем переднім кінцем, рівним з увігнутим торцем заднім кінцем. Форма поперечного перерізу гуркоту на кінцях прямокутна, на основній частині довжини – з локальними потовщеннями в ділянці бічних кромок. По довжині кінця від торця до основної частини довжини навколокромкові (приконтактні) потовщення плавно збільшуються та досягають максимальної величини на початку утяжки ширини.
Характер зміни форми вихідного прямокутного слябу після обтиснення у ВР обумовлений певними закономірностями течії металу. Деякі дослідники пояснюють утяжку ширини на передньому кінці і утворення увігнутого торця дією зсувних деформацій в вузької області, що переміщається по довжині кінця, під кутом приблизно 45 град до поздовжньої осі слябу до утворення повного жорсткого кінця. При цьому вже деформовані жорсткі блоки на виході з валків повертаються у напрямку прокатки до поздовжньої осі розкочування, зменшуючи її ширину. В результаті приконтактні шари металу отримують більшу витяжку, ніж посередині ширини, які при невеликих обтисненнях взагалі не деформуються поздовжньо. На задньому кінці протікає такий процес. На відміну від прокатки переднього кінця при певній довжині не прокатаного заднього кінця повний жорсткий кінець переходить у неповний, позаконтактна деформація, що починається, відбувається до входу металу у валки і утяжка ширини, завжди менша, ніж обтиск її зумовила, згладжується при виході заднього кінця з .
      Відмічено й інший механізм формозміни кінців гуркоту,заснований на реологічних властивостях металу в осередку деформації. Сутність його полягає у наступному. При гарячій прокатці слябів з маловуглецевої сталі у ВР на малій швидкості з супутніми рекристалізаціями метал не зміцнюється. Метал, що не зміцнюється, проходячи через області максимальної інтенсивності швидкостей деформації, розташовані біля контактної поверхні, прагнуть текти в бік найближчої вільної поверхні - до переднього торця розкочування, випереджає точки поверхні валків і центральні обсяги металу, утворюючи накат. Запропонований механізм не пояснює той факт, що на широких гранях біля торця гуркоту відсутні приконтактні напливи металу, хоча найближчою від зони з інтенсивною швидкістю деформації є не тільки торець, а й широкі грані гуркоту.
      Після прогладжування в ГВ попередньо обжатого сляба по ширині форма гуркоту в плані змінюється мало. Метал з напливів частково тече завширшки, збільшує утяжку ширини на передньому кінці та утворює утяжку ширини на задньому. На кінцевих ділянках метал із напливів отримує витяжку та збільшує увігнутість торців. У технічній літературі як параметри форми кінців розкату в плані найчастіше прийняті: звуження на кінцях, увігнутість торців.
      При прокатці у ВР і в системі ВР-ГВ як обурювальних змінних – факторів, що впливають на форму гуркоту в плані після обтиснення вихідного прямокутного слябу у ВР, а також після їх пропрасування в ГР, найчастіше приймають такі змінні: Δ В – обтискання, Dв – діаметр ВР, В та Н – ширина та товщина вихідного слябу.
      Математичні моделі параметрів форми гуркотів у плані після обтиснення у ВР представлені у вигляді квадратичної залежності
де Y і х – параметри форми (функції відгуку) та змінні (чинники) процесу формоутворення; в – коефіцієнти регресії.
      Недоліком відомих регресійних моделей по формозміні слябів у плані є те, що вони отримані при прокатці в гладких ВР з малим обтисканням. Вони не можуть бути застосовані для умов редукування, яке реалізується, як правило, каліброваних ВР. Крім того, ці рівняння отримані при прокатці вихідних прямокутних слябів, а, отже, не можуть бути застосовані до випадку прокатки у ВР вихідних непрямокутних розкочування, наприклад, при реверсивній прокатці.
      Не виявлено досліджень впливу параметрів суміщених процесів прокатки в системах вертикальні – горизонтальні валки на довжину кінців з неповною шириною, яка також визначає витрату металу в обріз і не має адитивної властивості. Мало даних щодо впливу послідовних обтискань у ВР та дробовості деформації у ВР на параметри форми. Немає робіт з дослідження формозміни кінців при прокатці у ВР вихідних гуркотів з розширеними і опуклими кінцями (прокатка в системі ГВ – ВР).
Форма гуркоту в плані після одноразового обтиснення за один прохід вихідного сляба у ВР і подальшого «прогладжування» в ГВ на вихідну товщину показано на малюнку 1.
Малюнок 1 - Форма кінців розкочування в плані після обтиснення прямокутного слябу у вертикальних валках та прогладжування у горизонтальних валках
      З малюнка видно, що основними параметрами форми кінців розкату в плані є:
      За отриманими даними були побудовані графіки (рис. 2).
1 - В/Н = 9,4; 2 - В/Н = 7,5; 3 - В/Н = 5,6.
Рисунок 2 – Залежністьпараметрів формозміни зразків після обтиснення у ВР та прогладжування в ГВ від ΔВ/В та В/Н.
      З рис. 2 видно, що найменші значення параметрів форми мають кінці вузьких відносно товстих гуркотів (з малим відношенням В/Н). Найменше спотворюється прямокутна форма кінців тонких широких гуркотів при малих обтисненнях. Усі параметри форми заднього кінця гуркоту після обтиснення ГВ більше, ніж переднього кінця 1,3. 1,8 разів. Утяжка по ширині заднього кінця, навпаки, менша, ніж переднього в 1,4. 2 рази.
ВИСНОВОК
      На підставі викладених даних можна сказати, що у відомих раніше роботах всі параметри описані та вивчені для одного проходу, коли сляб має прямокутну форму. Для 2-3 проходів, які зазвичай використовуються при редукуванні (при значному зменшенні ширини) дані відсутні. Також слід зазначити, що на даний час складні теоретичні методи дослідження неусталених процесів формозміни, зокрема кінців високих смуг знаходяться на стадії розвитку, вимагають розробки складного дорогого програмного забезпечення та обчислювальних комплексів.