Партнерский проект с компанией Руспроектэксперт

Тел.: 8-495-771-14-07

Проектирование


ОПЫТ ПРОИЗВОДСТВА СВАРЕННЫХ ВЗРЫВОМ ДВУХСЛОЙНЫХ ЗАГОТОВОК, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ ПОСЛЕДУЮЩЕЙ ПРОКАТКИ

Приведены результаты экспериментального исследования деформаций узких граней стальных заготовок, плакированных листами нержавеющей и углеродистой стали толщиной 15 — 30 мм. Установлено, что деформации возрастают с увеличением толщин метаемых листов. При этом возрастают размеры краевых несплошностей. Анализ картины волнообразования на участках несплошностей после удаления плакировки позволил сделать вывод, что образовавшееся соединение было разрушено при обрезке в результате пластического течения основного металла в сторону свободных поверхностей. На основании проверенных исследований разработаны технологические приемы, предотвращающие течение металла основного слоя на узких гранях. При отладке разработанной технологии выпущено три партии двухслойных заготовок объемом 220 т. Сделан вывод о возможности организации производства двухслойных коррозионностойких листов толщиной 1290 мм на металлургических предприятиях России в объеме 12 тыс.т/год.

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

Экспертиза

на главную