Влияние содержания углерода в стали на энергосиловые параметры прокатки металла — КиберПедия 

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим...

Наброски и зарисовки растений, плодов, цветов: Освоить конструктивное построение структуры дерева через зарисовки отдельных деревьев, группы деревьев...

Влияние содержания углерода в стали на энергосиловые параметры прокатки металла

2018-01-13 107
Влияние содержания углерода в стали на энергосиловые параметры прокатки металла 0.00 из 5.00 0 оценок
Заказать работу

Теоретическим расчетом установлено, что уменьшение содержания углерода в малоуглеродистой стали до минимального допускаемого уровня (0,05 - 0,06 %) при выплавке позволит снизить при холодной прокатке на 5 - 7 % нагрузку на валки и главный привод клети стана, уменьшить износ поверхности валков и расход электроэнергии.

Химический состав металла существенно влияет на механические свойства и, следовательно, на энергосиловые параметры прокатки полос. Характеристикой механических свойств металла в первую очередь является предел текучести, т.е. напряжение растяжения образца без увеличения нагрузки. В мягком металле этому напряжению соответствует так называемая площадка текучести металла. При отсутствии площадки текучести (например, на упрочненном металле), в отличии от физического (стандартного), механические свойства оценивают условным пределом текучести σ0,2(напряжением растяжения при деформации образца на 0,2%).

Исследованиями показано, что условный предел текучести зависит не только от общего химического состава стали, но и от содержания конкретного химического элемента в этой стали. В работе отмечается, что при увеличении в стали Х18Н9Т содержания углерода на 0,03% и относительном обжатии ε=20% условный предел текучести увеличивается на 5,3%. Эти результаты подтверждаются исследованиями образцов малоуглеродистой стали (табл. 4).

Как следует из табл. 1, при деформации металла с обжатиями ε=0,3 иε=0,65 с увеличением содержания углерода на 0,04% условный предел текучести соответственно вырастает на 39,3 и на 25,3%. Очевидно, такое существенное влияние содержания углерода обусловлено небольшими величинами предела текучести исходного металла (σ0,2< 160 Н/мм2). Влияние на энергосиловые параметры прокатки должно быть меньше. Расчеты по методу для условий деформации такого металла в клети №1 непрерывного стана 1700 холодной прокатки показывают, что при ε=0,35, σ0,2< 160 Н/мм2 увеличение содержания углерода в стали с 0,04 до 0,08% вызывает увеличение: среднего нормального напряжения, усилия прокатки и мощности на 20-22,5%.

Таблица 4 - Условный предел текучести в зависимости от содержания углерода в стали при разных обжатиях (холоднокатаной полосы при 690С)

Суммарное обжатие ε σ0,2, Н/мм2, при содержании углерода мас.%
0,04 0,05 0,06 0,07
0,3 165 166 178 205
0,65 217 227 230 261

В условиях объёмного напряженного состояния (при прокатке с большими суммарными обжатиями и скоростями) напряжения, необходимые для преодоления внутреннего сопротивления сплошной среды начала пластического течения металла в очаге деформации, целесообразно называть иначе, например, напряжение течения металла. Напряжение течения металла на выходе из очага деформации при холодной прокатке, согласно [3 - 5]:

σт1т0nunt+ ∆σmkε,

где σт0– исходный расчетный условный предел текучести при ε=0,02%; ∆σm– приращение напряжения течения при относительном обжатии ε=0,4; nu, nt– коэффициенты, учитывающие влияние соответственно скорости и температуры деформации полосы; kε– коэффициент, учитывающий влияние суммарного относительного обжатия.

Условный предел текучести σт0и приращение ∆σmопределяют с учетом влияния химического состава углеродистой, конструкционной, низколегированной стали через углеродный эквивалент стали:

σт0=200+500Сэ ; ∆σm=307+333Сэ,

где Сэ = –углеродный эквивалент; C, Mn,Si,Ni,Cr,Mo,W,V– содержание химических элементов, мас.%.

Таблица 5-Расчётные параметры холодной прокатки при разных толщинах горячекатаного проката и содержаниях углерода в стали 0.05; 0.08 и 0.12%

Н, мм ε∑, % σт1,Н/мм2 σф, Н/мм2 L,мм рср, Н/мм2 P,МН Ψ Мg, МН•м Nd, kBт
C=0.05%, σт0=257 Н/мм2
2.7 35.2 652 600 18.3 771 17 0.344 0.179 3086
2.8 37.5 652.5 600.5 19.1 755 17.4 0.343 0.197 3400
2.9 39.7 653 601 19.9 740 17.7 0.346 0.214 3706
 
2.7 35.2 682 629.2 18.6 813 18.1 0.337 0.190 3288
2.8 37.5 682.3 629.4 19.3 797 18.5 0.340 0.209 3618
2.9 39.7 682.7 629.6 19.9 781 18.7 0.338 0.228 3939
 
2.7 35.2 712.2 718.4 18.8 866 19.3 0.324 0.205 3536
2.8 37.5 712.4 718.5 19.5 848 19.7 0.331 0.225 3885
2.9 39.7 712.6 718.6 20.2 831 20.2 0.337 0.244 4226

В клети (проходе) среднее сопротивление деформации металла

σф=1.15[σт(i-1)+0.67(σт1т(i-1))],

где σт1– напряжение течения металла на выходе из клети (прохода).

Сопротивления деформации металла при входе и на выходе из очага деформации при прокатке σф0=1.15σт(i-1) и σф1=1.15σт1 соответственно. Для определения энергосиловых параметров прокатки (силы, крутящего момента и мощности) в первую очередь рассчитываем среднее нормальное контактное напряжение согласно:

pсрф[0.5(£01)+Снfпlс/hср],

где £0 и £1– коэффициенты, учитывающие соответственно влияние переднего и заднего напряжений натяжения; Сн– коэффициент, учитывающий влияние интенсивности контактного трения; fп– показатель контактного трения; lc– длина дуги контакта с учетом упругих деформаций валков и полосы; hср– средняя толщина полосы в очаге деформации.

Расчет энергосиловых параметров выполнен в клети №1 стана 1700 холодной прокатки для полосы с h=1.75 мм, В=1200 мм из горячекатаного подката с исходными толщинами Н=2.7, 2.8 и 2.9 мм при исходной температуре 25°С; скорости прокатки 4.5 м/с в валках D=500 мм; шероховатости Ra валков 5 мкм, подката 3 мкм; натяжениях заднем 25 Н/мм2, переднем 100 Н/мм2. Материал полосы-сталь, содержащая, мас.%: 0.05-0.12 С; 0.02 Si; 0.26 Mn; 0.1 Ni; 0.1 Cr. Расчеты выполнены для полос со средним содержанием углерода, мас. %: 0.05; 0.08 и 0.12.

Результаты расчетов, представленные в табл.5, показывают изменение разных параметров в зависимости от толщины исходного горячекатаного подката и содержания углерода в стали. Как следует из расчетов, деформация металла вызывает повышение температуры с tн=25°С до 90°С в первом случае и до 103°С для Н=2.9 мм и С=0.12% (последний случай в табл.3). При этом с увеличением относительного обжатия ε коэффициент трения уменьшается с f=0.079 до 0.073, а показатель трения- с fп=0.109 до 0.098 вследствие повышения температуры и уменьшения сопротивления сдвигу выступов шероховатости поверхности полосы. Условный предел текучести σт0 не зависит от толщины полосы, но с увеличением содержания углерода в стали от 0.05 до 0.12% (в 2.4 раза) возрастает с 257 до 292 Н/мм2 (на 13.6%). Напряжение течения металла на выходе из очага деформации и среднее сопротивление металла деформации возрастают с увеличением содержания углерода на 10%. Увеличение толщины подката (относительного обжатия) обуславливает незначительное увеличение длины дуги контакта в каждой серии расчета по содержанию углерода. Однако среднее нормальное контактное напряжение с увеличением толщины подката снижается на 4%, что связано с увеличением температуры металла и снижением коэффициента трения.

Исследования показывают (см. табл. 4), что при постоянном содержании углерода в стали увеличение толщины подката с 2.7 до 2.9 мм мало влияет на силу прокатки, она возрастает всего на 3.5-4.1%, но значительно-на крутящий момент и мощность прокатки, которые возрастают на 19.3-20.1%. Уменьшение содержания углерода в стали в указанных пределах существенно снижает силу прокатки (на 13.2%), крутящий момент (на12.5-13.8%) и мощность прокатки (на 14.1-17.8%).

Таким образом, расчеты свидетельствуют, что уменьшение содержания углерода до минимального допустимого уровня (0.05-0.06%) при выплавке стали позволит снизить до 5-7% нагрузку на валки и главный привод клети стана холодной прокатки, уменьшить износ поверхности валков и расход электроэнергии.[4]


Поделиться с друзьями:

Таксономические единицы (категории) растений: Каждая система классификации состоит из определённых соподчиненных друг другу...

Семя – орган полового размножения и расселения растений: наружи у семян имеется плотный покров – кожура...

Биохимия спиртового брожения: Основу технологии получения пива составляет спиртовое брожение, - при котором сахар превращается...

Индивидуальные и групповые автопоилки: для животных. Схемы и конструкции...



© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

0.015 с.