Качество тонких полос, прокатанных на продольно-клиновом стане

Правильный выбор температуры окончания прокатки и смотки полос является одним из важных моментов разработки технологии прокатки. При правильном выборе температуры прокатки и охлаждения будет обеспечиваться прохождение благоприятных структурных превращений на отводящем рольганге прокатного стана. Полосы подвергают быстрому охлаждению с помощью душирующих устройств после выхода из чистовых групп клетей и транспортировки по отводящему рольгангу. Отводящий рольганг расположен между чистовой группой клетей и моталками. Формируемая структура горячекатаной полосы зависит от температурной области структурных превращений, где заканчивается прокатка и производится смотка полосы в рулон. от температуры конца прокатки и

смотки зависит структура полосы, полученные при различных скоростях

охлаждения полосы на отводящем рольганге и условиях охлаждения

наружного и внутреннего витков рулона. От температуры конца прокатки и

смотки зависит структура полосы, полученные при различных скоростях

охлаждения полосы на отводящем рольганге и условиях охлаждения

наружного и внутреннего витков рулона. При температуре конца прокатки выше точки Аr 3 (прокатка полосы заканчивается в однофазной аустенитной области) смотка полосы производится при температурах, соответствующих однофазной ферритной области. Поэтому в металле полосы формируется равномерная структура по их толщине и длине. По мнению авторов данной работы, температурой конца прокатки определяется в указанных температурных границах размер ферритного зерна. С ростом температуры конца прокатки размер зерно увеличивается практически по линейному закону. В результате распределения температур после прокатки в каждой клети представлены в таблице 4.4.2 из которой видно, что температура полосы при переходе от одной клети к другой падает, при этом с понижением температуры прокатка в последних клетях заканчивается ферритно-перлитной области (варианты 1 – 3).

Таблица 4.4.2 – Температурные условия опытной прокатки

Исследование образцов стали Ст3сп, прокатанных по вариантам 1 охлажденных на воздухе показало, что:

- структуры полос, деформированные и охлажденные по вариантам 1, имеют грубопластинчатый перлит с межпластичатым расстоянием n= 0,72 – 0,91 мкм и размерами колонии 67 –94 мкм, а также полосчатый феррит размером 43 – 135 мкм и избыточный цементит баллом 2 – 3(рисунок 4.4.2, а).

а)

Рисунок 4.4.2 – Микроструктура стали Ст3сп, прокатанная

по варианту 1 (б)

Наличие крупных зерен при прокатке и охлаждении по вариантам № 10 можно объяснить градиентом наклепа аустенитных и ферритных зерен по всему сечению полосы при пониженной температуре деформации. При медленном охлаждении рекристаллизация в условиях такой градации наклепа вызывает усиленный рост зерна по сечению полосы. Аустенит— это твердый раствор внедрения углерода в 7-железо, имеющий кубическую гранецентрированную кристаллическую решет­ку с координационным числом 12. Аустенит немагнитен, сравнительно мягкий (НВ 170—200). Максимальная растворимость в нем углерода при 1147° С составляет 2%, при 727° С — 0,8%. Феррит (Ф) — твердый раствор внедрения углерода в а-железо. Он мягкий (НВ 65—130), пластичный (6 = 40%), сильно магнитен, хорошо проводит тепло и электричество. При комнатной температуре в феррите содержится 0,002%С, а при 727° С содержание углерода в феррите (и в 6 - железе) — около 0,1%.

- снижение температуры прокатки в последних клетях до температуры ферритно-перлитной области (варианты 2 и 3), а также последующее охлаждение на воздухе и в воде приводит также к образованию тонкопластинчатого перлита с межпластинчатым расстоянием n = 0,13 – 0,24 мкм и размерами колонии 12 – 27 мкм. Кроме того, происходит уменьшение размеров цементита (балл 1 – 2) и формируется феррит неправильной формы с плохо очерченными границами, а также с различными размерами (10 – 25 мкм) (рисунок 4.19, а, б). Цементит (Ц) — это карбид железа Fe;<C. В нем содержится 6,67% С. Цементит имеет металлический блеск и сложную кристаллическую решетку, обладает большой твердостью (НВ 800) и хрупкостью. Он слабо магнитен, плохо проводит электрический ток и тепло. Темпера­тура плавления цементита около 1500° С. Цементит — неустойчивое химическое соединение и при высоких температурах распадается на железо и углерод по реакции Fe3C = 3Fe + С. Перлит — это механическая смесь (эвтектоид), состоящая из очень тонких пластинок или зерен цементита и феррита; образуется в результате распада аустенита при 727° С. Содержание углерода в перлите равно 0,80%. Перлит бывает пластинчатый и зернистый, что определяется формой цементита (пластинки или шарообразные зерна).

а) б)

Рисунок 4.4.3 – Микроструктура стали Ст3сп, прокатанной

по варианту 11 (а) и 12 (б)

По результатам исследования механических свойств установили, что:

- после прокатки при медленном охлаждении (варианты № 1) поверхность полосы имеет низкие значения предела текучести, временного сопротивления и твердости (HB = 132,0 – 143,4; HRC = 11,5 – 12,6; HV = 122,9 – 134,4; HRV = 62,5 – 66,4; σ_0,2 = 284,4 – 253,7 МПа; σ_в = 472,4 – 435,0 МПа; δ_р = 0,1602 – 0,1778);

-при использовании низкой температуры прокатки и быстрого охлаждения (варианты № 2 и 3) поверхность полосы имеет механические свойства с признаками видманштетта. Видманштеттова структура имеет два характерных признака: крупнозернистость и определенную направленность пластин феррита в доэвтектоидных сталях или цементитных игл в заэвтектоидных сталях. Видманштеттова структура — признак перегрева стали. (HB = 154,9 – 168,9; HRC = 13,8 – 15,3; HV = 160,4 – 146,1; HRV = 70,2 – 74,8; σ_0,2 = 316,6 – 356,7 МПа; σ_в = 510,6 – 556,7 МПа; δ_р = 0,1303 – 0,1453).