SU757220A1

SU757220A1 - Ingot for rolling thick sheets

Info

Publication number: SU757220A1
Application number: SU782574508A
Authority: SU
Inventors: Aleksandr V Kotelkin; Vladimir A Petrov; Vladimmir V Lashin; Vyacheslav K Vorontsov; Ruslan E Gafarov; Anatolij Bakanov; Petr L Bulgakov; Viktor Pogorzhelskij
Original assignee: Mo I Stali I Splavov
Priority date: 1978-01-30
Filing date: 1978-01-30
Publication date: 1980-08-23

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении широкополосных изделий путем прокатки или ковки, например, непрерывнолитых слябов из черных металлов.The invention relates to the processing of metals by pressure and can be used in the manufacture of broadband products by rolling or forging, for example, continuously cast slabs of ferrous metals.

Известна заготовка для деформирования изделий, выполненная в поперечном сечении с тремя расположенными под углом 120° выступами, площадь которых превышает площадь оставшейся части заготовки [1].Known billet for deforming products, made in cross-section with three projections located at an angle of 120 °, the area of which exceeds the area of the remaining part of the workpiece [1].

Однако, позволяя улучшить проработку осевой зоны круглой поковки, данная заготовка не может использоваться для изготовления широкополосных изделий прокаткой или ковкой из-за образования на ее поверхности закатов и заковов.However, allowing to improve the development of the axial zone of a round forging, this blank cannot be used for the manufacture of broadband products by rolling or forging due to the formation of sunsets and hacks on its surface.

Известен слиток для прокатки толстых листов, имеющий в сечении прямоугольную форму, на поверхности граней большей площади которого выполнены вырезы, расположенные симметрично относительно вертикальной и поперечной осей [2]. 20A known ingot for rolling thick sheets that has a rectangular shape in cross section, on the surface of the faces of a larger area of which are cutouts that are located symmetrically relative to the vertical and transverse axes [2]. 20

Вырезы на этом слитке выполнены в виде волн (синусоидальной формы) или ребер, отношение высоты которых к высоте заготовки менее 0,02, а оптимальное отно2The cuts on this ingot are made in the form of waves (sinusoidal) or ribs, the ratio of the height of which to the height of the workpiece is less than 0.02, and the optimum ratio 2

шение шага ребер (волн) к их высоте близко к шести.The distance between the ribs (waves) and their height is close to six.

Слитки с микрорельефом на поверхности граней большей площади незначительно улучшают условия кристаллизации поверх₅ ностных слоев, и тем самым уменьшают количество поверхностных дефектов металлургического происхождения (ужимин, продольных трещин), но не обеспечивают в процессе деформирования получение плотной макро- и микроструктуры и не создают условий 1° для заваривания внутренних дефектов, являющихся причиной образования макроразрывов типа расслоя полосы и др.The microrelief ingots on the surface of the larger area slightly improve the crystallization conditions over the ₅ nostral layers, and thereby reduce the number of surface defects of metallurgical origin (burns, longitudinal cracks), but do not provide in the deformation process a dense macro and microstructure and do not create the conditions 1 ° for brewing internal defects that cause the formation of macrofractures such as strip spacing, etc.

Целью изобретения является повышение плотности центральных слоев заготовки и уменьшение вероятности образования макроразрывов полосы в виде расслоений.The aim of the invention is to increase the density of the Central layers of the workpiece and reduce the likelihood of formation of macrofractures strip in the form of bundles.

Это достигается тем, что на слитке для прокатки толстых листов, имеющем в сечении прямоугольную форму, на поверхности граней большей площади которого выполнены вырезы, расположенные симметрично относительно вертикальной и поперечной осей, вырезы выполнены глубиной 0,1—0,4 высоты слитка и суммарной шириной 0,5—0,7 от его ширины.This is achieved by the fact that on an ingot for rolling thick sheets that have a rectangular shape in cross section, on the surface of the faces of a larger area of which cuts are made, which are located symmetrically relative to the vertical and transverse axes, cuts are made 0.1-0.4 in depth, the ingot height and total width 0.5—0.7 of its width.

33

757220757220

4four

На фиг. 1 изображен слиток, поперечное сечение; на фиг. 2 и фиг. 3 — график изменения коэффициента неравномерности деформации в зависимости от относительной глубины выреза и относительной суммарной ширины вырезов; (приняты следующие обоз- 5 начения: П — для плоского образца, О — под впадиной (вырезом); * — под выступом (по гребню); на фиг. 4 — дополнительное плоскости сдвига по сечению слитка.FIG. 1 shows an ingot, a cross section; in fig. 2 and FIG. 3 is a graph of the change in the coefficient of non-uniformity of deformation depending on the relative depth of the notch and the relative total width of the notches; (the following notations are taken: P - for a flat sample, O - under the depression (cut); * - under the ledge (along the ridge); in Fig. 4 - the additional shear plane along the ingot section.

Слиток для прокатки толстых листов по- ¹⁰мещают между гладкими валками (бойками), которые его деформируют. В процессе деформирования такого слитка (с макрорельефом) в центральной зоне слитка реализуется схема напряженного состояния с уве- ₁₅личением доли сжимающих напряжений, в отличие от деформирования слитка с микрорельефом, в центральной зоне которого имеет место неблагоприятная схема напряженного состояния, практически соответствующая случаю деформирования заготовки 20 с гладкими контактными (с инструментом) гранями.Ingot for rolling thick sheets ¹⁰ po- navigate between the smooth rollers (strikers) that it is deformed. During such deformation the ingot (s macrorelief) in the central zone of the ingot is realized diagram stressed state with an increase _{of 15} lichenie proportion of compressive stresses, in contrast to the deformation of the ingot with microrelief in the central zone of which there is a diagram of an unfavorable stress state substantially corresponding to the case of deformation of preform 20 with smooth contact (with the tool) edges.

Увеличение доли сжимающих напряжений вызвано тем, что форма поверхности граней большей площади (микрорельеф) вызывает перераспределение по ширине слитка контактных нормальных напряжений, максимальные значения которых соответствуют оси симметрии ребра, а минимальные — началу впадины. Такое распределение контактных нормальных напряжений создает в зо центральной зоне слитка более благоприятную схему напряженного состояния, т.е. увеличивается доля сжимающих напряжений, и лишь в зоне, прилегающей к свободной боковой грани, будет реализовываться схема напряженного состояния, близкая к слу- ^3ίчаю прокатки слитка с гладкими поверхностями.The increase in the share of compressive stresses is caused by the fact that the surface shape of the faces of a larger area (microrelief) causes a redistribution of contact normal stresses across the width of the ingot, the maximum values of which correspond to the axis of symmetry of the rib and the minimum to the beginning of the depression. Such a distribution of contact normal stresses in the central zone of the ingot creates a more favorable stress state circuit, i.e. increasing the proportion of compressive stress and only in a zone adjacent to the free lateral edges, is implemented stress state diagram close to tea ^3ί The case of rolling ingot with smooth surfaces.

Смягчение схемы напряженного состояния в центральной зоне деформируемого слитка улучшает условия заваривания макро- до и микродефектов вплоть до момента исчезновения макрорельефа в процессе деформирования. Это позволяет в первых проходах уплотнить макро- и микроструктуру центральных слоев заготовки и тем самым уменьшить вероятность образования макроразры- ⁴⁵вов полосы в виде расслоений. Кроме того, выполнение слитка с макрорельефом на поверхности граней большей площади увеличивает общую поверхность охлаждения кристаллизуемого расплава и, следовательно, 50 объем металла с мелким зерном (корочки) увеличивается. Уменьшается и размер кристаллов во внутренних объемах заготовки, особенно расположенных под впадиной.The softening of the stress state scheme in the central zone of the deformable ingot improves the conditions for brewing macro-and microdefects until the disappearance of the macrorelief in the deformation process. This allows the first pass to condense the macro- and microstructure of the central preform layers and thereby reduce the likelihood of makrorazry- ⁴⁵ Islands as bundles strip. In addition, the execution of an ingot with a macropattern on the surface of larger area faces increases the total cooling surface of the crystallized melt and, therefore, 50 the volume of the metal with a fine grain (crust) increases. The size of crystals in the internal volumes of the workpiece, especially located under the depression, also decreases.

Экспериментально установлены закономерности изменения величины коэффициен- ^5ίта неравномерности деформации К_н в зависимости от относительной глубины выреза Ηβρ/Но (Но — высота слитка до деформации) и относительной суммарной шириныThe experimentally established laws of change in the magnitude of the coefficient — ^5ί that unevenness of the deformation K _n depending on the relative depth of the notch Ηβρ / Ho (Ho is the height of the ingot before deformation) and the relative total width

вырезов ΣΒβρ/Βο, где Во — ширина слитка до деформации. Известно, что при Кн < < 0 (здесь за Кн принято отношение , где Γί — интенсивность деформации сдвига в рассматриваемой точке очага деформации, Гер, — средняя интенсивность деформации сдвига) возникают дополнительные сжимающие напряжения, а при Кн > 0 — растягивающие. Так как повышение плотности центральных слоев и уменьшение внутренних дефектов связано с улучшением схемы напряженного состояния,,то оптимальными значениями геометрии макрорельефа будут те, которые обеспечивают вдоль горизонтально-поперечной оси симметрии дополнительные сжимающие напряжения, т.е. при К_н < <0. При прокатке слитка с гладкой поверхностью граней большей площади вдоль всей зоны горизонтально-поперечной оси симметрии К_н >0· Прокатка слитка с рельефом на поверхности граней, большей площади увеличение геометрических размеров рельефа, вызывает уменьшение величины Кн, причем в большей степени для зон горизонтально-поперечной оси симметрии, находящихся под впадиной, и в меньшей степени — под выступом. Следовательно, исходя из условия, что во всей зоне горизонтально-поперечной оси симметрии (исключая зоны, прилегающие к свободным боковым граням) Кн < <0, оценку оптимальности геометрических размеров рельефа проводят по значениям К_н для зон горизонтально-поперечной оси симметрии, не лежащих под выступами. Следовательно, оптимальные геометрические размеры вырезов, образующих рельеф граней, будут следующие: глубина не ’менее 0,1 и не более 0,4 высоты заготовки, суммарная ширина вырезов 0,5—0,7 ширины заготовки.cuts ΣΒβρ / Βο, where In is the width of the ingot before deformation. It is known that when Kn <<0 (here, the ratio is taken for Kn, where Γί is the intensity of shear deformation at the considered point of the deformation zone, Ger, is the average intensity of shear deformation) additional compressive stresses occur, and when Kn> 0, tensile stresses occur. Since the increase in the density of the central layers and the reduction of internal defects is connected with the improvement of the stress state scheme, the optimum values of the geometry of the macrorelief will be those that provide additional compressive stresses along the horizontal-transverse axis of symmetry, i.e. when K _n <<0. When rolling an ingot with a smooth surface of faces of a larger area along the entire zone of the horizontally transverse axis of symmetry K _n > 0 · Rolling of an ingot with a relief on the surface of the faces, of a larger area, an increase in the geometric dimensions of the relief causes a decrease in K; transverse axis of symmetry, located under the depression, and to a lesser extent - under the ledge. Therefore, based on the condition that in the entire zone of the horizontal-transverse axis of symmetry (excluding the zones adjacent to the free side faces) К <<0, the optimality of the geometric dimensions of the relief is estimated by the K _n values for the zones of the horizontal-transverse axis of symmetry under the ledges. Consequently, the optimal geometrical dimensions of the cuts forming the relief of the faces will be the following: the depth is not less than 0.1 and not more than 0.4 of the height of the workpiece, the total width of the cuts is 0.5–0.7 of the width of the workpiece.

Относительное смещение вырезов одной грани относительно вырезов другой грани вызывает появление дополнительных сдвиговых деформаций, способствующих еще большей проработке центральных слоев деформируемого металла, и, кроме того, создает благоприятные условия для кристаллизации металла.The relative displacement of the cut-outs of one face relative to the cut-outs of the other face causes the appearance of additional shear deformations, contributing to even more development of the central layers of the deformable metal, and, in addition, creates favorable conditions for the crystallization of the metal.

Поворот оси вырезов относительно оси прокатки вызывает развитие в объеме деформируемой заготовки дополнительных· плоскостей сдвига, в результате чего интенсифицируется проработка структур металла, причем, чем больше угол поворота (от О до 45°), тем больше дополнительных плоскостей сдвига. При угле поворота вырезов относительно оси прокатки в 45° в объеме деформируемой полосы реализуется максимальное количество дополнительных плоскостей сдвига. Увеличение угла поворота вырезов от 45 до 90° вызывает за счет разгонки поверхностных слоев в направлении вытяжки увеличение значений коэффициента вытяжки, следовательно, увеличение производительности процесса. Таким образом, в зависимости от заданной технологии углы поворота вырезов относительно оси прокат5The rotation of the axis of the cutouts relative to the axis of rolling causes the development of additional shear planes in the volume of the deformable workpiece, as a result of which the development of metal structures is intensified, and the greater the angle of rotation (from 0 to 45 °), the more additional shear planes. When the angle of rotation of the notches relative to the axis of rolling of 45 ° in the volume of the deformable strip, the maximum number of additional shear planes is realized. Increasing the angle of rotation of the cut-outs from 45 to 90 ° causes an increase in the drawing ratio, and therefore an increase in the productivity of the process, due to the acceleration of the surface layers in the drawing direction. Thus, depending on the technology specified, the angles of rotation of the notches with respect to the axis are rolling5

757220757220

66

ки могут быть выбраны в интервале от 0 до 90°.ki can be selected in the range from 0 to 90 °.

В результате испо-.озования предложенного слитка повышается плотность центральных слоев заготовки, уменьшаются макроразрывы полосы в виде расслоений, интен- ί сифицируются проработки литой структуры металла, увеличивается производительность процесса деформации.As a result of the use of the proposed ingot, the density of the central layers of the billet increases, the macrofractures of the strip in the form of bundles are reduced, the development of the cast metal structure is intensified, and the productivity of the deformation process increases.

Claims

Claim ^{1 (1}

An ingot for rolling thick sheets, having a rectangular cross-section, on the surface of the faces of a larger area of which cuts are made symmetrically relative to the vertical and transverse axes, characterized in that, in order to increase the density of the central hire layers and reduce internal defects, cuts are made with a depth of 0 , 1—0.4 of the height of the ingot and a total width of 0.5– 0.7 of its width.