Применение теории перемещения металла к настройке станов при прокатке полособульбовых профилей из титановых сплавов

Если в стан, настроенный для прокатки полособульбового профиля из марочных сталей, задать полосу из сплава 48-ОТ3 или 48-ОТ3В, то из чистовой клети выйдет профиль с утоненной (по сравнению с профилем из стали) и волнистой полкой.

Происходит это потому, что сопротивление деформации сплавов при температуре конца прокатки и связанные с ним упругие деформации чистовой клети стана («отдача» валков) ниже, чем у некоторых марочных сталей.

Благодаря этому стенка полособульбового профиля из сплава 48-ОТ3 или 48-ОТ3В, как показали наблюдения, проведенные на стане 450 Ждановского завода тяжелого машиностроения, оказывается тоньше стенки из марочных сталей на 0,25—0,5 мм. Увеличение вытяжки стенки профиля при таком изменении зазора между валками происходит в большей степени, чем увеличение длины головки профиля. Различие в длинах элементов профиля устраняется за счет образования волнистости по его кромке.

Если в таком случае зазоры между проводками и выходящим из чистого калибра раскатом окажутся минимальными, то образование волнистости полосы затрудняется проводками и из-за неравномерности вытяжки элементов профиля чистовой раскат загибается в сторону головки (серповидность раската).

Для устранения волнистости профилей при одновременной прокатке их из марочных сталей и титановых сплавов полосу из сплава 48-ОТ3 перед задачей в чистовую клеть подстуживали, за счет чего увеличивались давление металла на валки и упругая деформация чистовой клети, что вызывало сокращение вытяжки полки профиля относительно вытяжки головки.

Таким приемом удавалось снизить количество волнистых полос при прокатке полособульбовых профилей из сплава 48-ОТ3. Однако брак профилей все еще оставался высоким и составлял 11%. Это привело к мысли проанализировать настройку чистовой и предчистовой клетей стана на основе теории перемещения металла внутри калибров при прокатке полособульбовых профилей.

Влияние перемещения металла внутри калибров применительно к прокатке профиля № 14 исследовалось на стане 450 Ждановского завода тяжелого машиностроения; брак на этом стане по указанным причинам составил больший процент, чем на станах других заводов, осваивавших прокатку полособульбовых профилей из титановых сплавов.

Путем обмера темплетов, взятых из чистового и предчистового калибров хорошо настроенного стана, была зафиксирована настройка предчистовой и чистовой клетей, обеспечившая ровный выход чистого раската при размерах сечения полос, указанных на рисунке. Характеристика темплетов, отобранных от этих полос, представлена в таблице (первый вариант настройки).

Без изменения настройки предчистового калибра зазор валков в чистовой клети был уменьшен на 0,5 мм (второй вариант настройки), и раскат вышел волнистым по стенке профиля. Волокнистость была максимальной у кромки и равной нулю — у головки профиля.

При первом варианте настройки стана (при выходе прямой полосы из чистового калибра) имеем следующее перемещение металла внутри калибра: объем металла, вытесняемого из головки, АV7' = F7'(u7'—u7) = 457,13(1,2907—1,2826) = 3,70 мм3; объем металла, поглощаемого стенкой профиля, АV7'' = F7''(u7—u7'') = 990,5(1,2826—1,2789) = 3,66 мм3.

Таким образом, объем металла, вытесняемого из головки профиля, составляет всего 3,7 мм3 и он перемещается в примыкающую к головке часть стенки, не вызывая искажений раската.

При втором варианте настройки имеем:

Отрицательное значение полученных результатов говорит о том, что в данном случае в элементах калибров происходит обратное явление, т. е. металл из стенки профиля должен перемещаться в его головку.

Однако в данном случае может произойти только частичное перемещение металла в головку профиля из близко расположенного к ней участка стенки; более значительная часть его из-за затруднения перемещения металла при температуре конца прокатки и значительного расстояния от головки до кромки профиля остается в стенке, вызывая волнистость последней.

Если при этом между проводками и полосой соблюдаются минимальные для данного стана зазоры, препятствующие образованию волнистости, полоса изгибается в виде серпа в сторону головки.

На основании этого был изменен метод настройки стана при прокатке полособульбовых профилей № 12 и 14 из сплава 48-ОТ3В и вместо подстуживания раскатов перед задачей их в чистовую клеть увеличивали зазоры валков чистовой клети на 0,25—0,50 мм по сравнению с зазорами при прокатке марочных сталей.

Внедрение такого метода настройки стана позволило сократить количество волнистых и серповидных полос с 11,0 до 0,4%, т. е. в 27,5 раза.