ОПЫТ ПРОИЗВОДСТВА СВАРЕННЫХ ВЗРЫВОМ ДВУХСЛОЙНЫХ ЗАГОТОВОК, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ ПОСЛЕДУЮЩЕЙ ПРОКАТКИ

Для производства высококачественных двух слойных листов, не уступающих по свойствам зарубежным аналогам, наиболее перспективным в условиях Российской промышленности представляется способ их получения сваркой взрывом с последующей горячей прокаткой.

Проведенные ранее работы по промышленному опробованию плакирования слябов толстым листом нержавеющей стали показали, что с увеличением толщины листа более 10 мм сплошность соединения существенно снижается и увеличивается расходный коэффициент при прокатке двухслойных заготовок, сваренных взрывом [1]. Например, расходный коэффициент при прокатке слябов из стали 22К, плакированных взрывом сталью Х18Н10Т толщиной 10, 16 и 20 мм, составил 1,8 — 2,2. В связи с этим особенности метания крупногабаритных толстых плит стадш предметом изучения многих исследователей^

Непривары по кромкам заготовки объясняются нестабильностью соединения металлов по ее периметру при отношении массы плакируемой заготовки к массе метаемой пластины менее 0,3. При этом отмечается, что количество энергии ВВ, расходуемой, на метание зависающих частей пластины, соизмеримо с работой на ее срез в динамических условиях. Для повышения сплошности соединения рекомендуется в метаемой пластине выстругивать пазы, в местах обрезания приварить к ней по всему периметру стальные полосы меньшей толщины [2]. Однако практика показывает, что несплошность по кромкам заготовок наблюдается и при отношении массы заготовки к массе метаемой пластины более 8.

Метание толстых плит подробно рассмотрено Кроссландом [3]. На основании экспериментальных данных и расчета энергии соударения при метании пластин различной толщины рекомендуется при плакировании толстыми штатами применять ВВ с низкой скоростью детонации в толстых слоях. Для этих целей перспективны смеси аммиачной селитры с дизельным топливом. Исследованы причины появ ления задних торцевых расслоений и даны рекомендации по их устранению.

Следует, однако, отметить, что имеющиеся в литературе сведения посвящены в основном описанию физической картины явлений, происходящих при сварке взрывом в установившихся режимах, без учета краевых эффектов и недостаточно освещают прикладные вопросы, связанные с взаимодействием пластин в начале и конце сварки, а также в области боковых кромок заготовок. Нестабильное соединение слоев по периметру заготовок, выдавливание металла основного слоя по их боковым граням при плакировании нержавеющей сталью толщиной более 12 мм сдерживает внедрение способа сварки в промышленности. Плакирование слябов листом толщиной 15 — 30 мм в условиях Кузнецкого металлургического комбината показало, что основными дефектами являются большие угловые неприва ры в начале и конце заготовок, а расходный коэффициент при сварке взрывом составил 1,41,6.

Для выявления причин появления указанных дефектов изучили влияние режимов и схем сварки взрывом на поведение основного и плакирующего металлов в краевых зонах заготовок гри метании листов нержавеющей и углеродистой стали толщиной 15 — 30 мм по методике работы [4].

Эксперименты проводили на образцах размером 100 х 700 х 900 мм и натурных слябов размером 140210 х Ц50 1300 х 15002000 мм. В качестве взрывчатого вещества использовали игданит 97:3. Сварочный зазор составлял одну толщину метаемой пластины. После плакирования взрывом и разрезки образцов изучали характер волнообразования и деформацию составляющих в краевых зонах заготовок.

Экспериментально установлено, что деформация узких граней заготовок и размеры краевых несплошностей пропорциональны толщине метаемого листа и зависят от направления распространения фронта детонации. Так, обжатие боковой узкой грани составило в среднем 5 8 %, задней узкой грани 1015 %. На углах заготовок обжатие составило 2530 %. Соответственно обжатию изменяется и величина несплошностей: у боковой кромки она составила одну толщину метаемой пластины, у задней кромки — две, на углу — до четырех толщин. Анализ картины волнообразования на участках несплошностей после удаления плакировки позволил сделать вывод, что образовавшееся соединение было разрушено в краевых зонах при обрезке нависающей части плакирующего листа.

Проведенные исследования позволили установить, что нестабильное соединение слоев по периметру, особенно в угловых зонах заготовок, связано с пластическим течением основного металла в сторону свободных поверхностей, в результате чего в краевых зонах соединения возникают значительные растягивающие напряжения, приводящие к его разрушению.

На основании проведенных исследований разработаны технологические приемы, предотвращающие течение металла основного слоя в сторону свободных поверхностей и обеспечивающие получение качественных двухслойных заготовок с плакирующим слоем толщиной до 30 мм.

При обработке разработанной технологии выпущено три партии двухслойных заготовок в объеме 220 т. Расходный коэффициент при плакировании взрывом составил соответственно 1,41, 1,18 и 1,06. Расходный коэффициент при прокатке полученных заготовок на двухслойные листы составил 1,4 — 1,7. Основная масса прокатанных листов по сплошности соответствовала нулевому классу по ГОСТ 10885—85, а по прочности сцепления слоев превышала требования стандарта [5].

Опыт получения двухслойных заготовок и листов из них показывает, что при определенном уровне затрат на освоение технологии сварки взрывом и последующей горячей прокатки в ближайшие два года возможна организация на предприятиях России производства двухслойных коррозионностойких листов толщиной 1290 мм в объеме до 12тыс.т в год.

СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке. Т о м 5, Москва 1994