Studiul Benzilor Laminate la Cald Dd11 Dd13 Asupra Fenomenului Coil Break la Desfasurarea Benzilor In Sectorul Ajustaj

C U P R I N S

Introducere

Capitolul 1. PREZENTAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC AL LBC

1.1.Caracteristicile principale ale cuptoarelor cu propulsie

1.2.Schema fluxului tehnologic a cuptoarelor de încalzire

1.3.Caracteristicile cajelor laminorului de benzi la cald

1.3.1Caja verticală de desțunderizare V0

1.3.2.Caja de desțunderizare D0

1.3.3.Cajele degrosisoare D1– D5

1.3.4. Instalația de desțunderizare

1.4.Caje finisoare F1 – F7

1.4.1.Cajele finisoare F1 – F4

1.4.2.Cajele finisoare F5 – F7

1.5.Instalație de răcire dirijată

1.6.Ruloare

1.7.Utilaje din sectorul ajustaj

1.7.1Linie de tăiere combinată COMEC- STAMCO

1.7.2Linie de tăiere transversală – SKODA

Capitolul 2.TEHNOLOGIA DE LAMINARE A BENZILOR DD11 – DD13 ÎN LAMINORULUI DE BENZI LA CALD

2.1.Compoziția chimică conform stndardul EN 10111 / 2008

2.2 Proprietați mecanice conform stndardul EN 10111 / 2008

2.3.Încãlzirea oțelurilor în vederea laminării

2.3.1.Stabilirea regimului de incalzire

2.3.2.Viteza de incalzire

2.3.3.Temperatura de încalzire

2.3.4 Timpul total de încălzire

2.4.Laminarea propriu zisă a benzilor din oțel marca DD11 – DD13

2.4.1.Regimul de temperaturi

2.4.2.Calculul reducerilor maxim admisibile

2.4.3.Calculul vitezelor de laminare pe treceri

Capitolul 3.AJUSTAREA BENZILOR DD11 – DD13 IN LAMINORUL DE BENZI LA CALD

3.1. Ajustarea în pachete de tablă pe linia de tăiere transversală Skoda

3.2. Reânfășurarea rulourilor de bandă laminată la cald pe linia de tăiere Comec – Stamco

Capitolul 4. CERCETĂRI INDUSTRIALE ȘI DE LABORATOR PRIVIND APARIȚIA DEFECTELOR DE TIP COIL BREAK ÎN BANDA LAMINATĂ LA CALD

4.1.Prezentarea mărci de oțel și propietățile

4.2.Deformarea plastică la cald

4.3.Cercetări industrial privind apariția defectului coil break

4.4.Originea și mecanismul de formare a coil break ( frânturilor

4.5. Rezultatele experimentale

INTRODUCERE

În contextul actual al economiei mondiale se constatã o creștere continuuã a preocupãrilor pentru utilizarea raționalã a materialelor metalice în general și a oțelurilor în special , având ca obiectiv principal asimilarea în producție a unor tehnologii de fabricație de un înalt nivel tehnic,care sã conducã la imbunãtatirea calitații produselor și la micșorarea consumului de materii prime ,materiale și energie, creșterea eficienței și competitivitații mașinilor , utilajelor , în paralel cu rentabilizarea produselor siderurgice.

În scopul documentãrii cu informațiile necesare privind compoziția chimicã ,caracteristicile mecanice , propietãțile de întrebuințare și propietãțile tehnologice , precum și domeniile de utilizare a oțelurilor fabricate pe platforma siderurgica din A.M.Galați sub forma de bandã sau tablã laminatã la cald, este util sã se cunoascã pentru fiecare marcã de oțel, fluxul tehnologic de fabricație , parametri tehnici și tehnologici ai instalațiilor de fabricare, destinația finalã a produsului precum și cerințele sau nevoile speciale ale clientului.

Cererea actualã a pieței de produse laminate la cald sau la rece , este în scãdere ceea ce face ca producatorii de benzi și table din oteluri laminate cu un continut scãzut de carbon ,sã creascã în mod permanent cercetãrile asupra modului de elaborare , turnare și procesare a acestora , întarind prin aceastã creșterea valori propietãților mecanice necesare unei prelucrabilitați corespunzãtoare cu rezultate benefice asupra costurilor produsului finit.

Progresele deosebite realizate în ultima perioadă în tehnică impun o îmbunătațire continuă a calității produselor metalurgice și prin urmare o extindere a utilizării benzilor si tablelor cu conținut scaãzut de carbon , care au unele proprietăți superioare benzilor și tablelor fabricate anterior pentru industriile ce folsesc materialul metalic la fabricarea pieselor ambutisate.

Lucrare de fațã își propune sã prezinte necesitatea respectãrii tehnologiei de fabricație și a parametrilor tehnico-economici impuși, evidențiind , în deosebi , factori asupra cãrora se poate acționa în vederea realizãrii unor produse competitive ,care sã aducã noutatea pentru clienții puși în centrul atenției , prin oferte de servicii și produse de înaltã calitate . Astfel o atenție sporitã se acordã oțelurilor cu conținut scãzut de cabon din gama DD11 ; DD13 – EN10111/2008 ,procesate pe liniile de ajustare COMEC și SKODA din cadrul secției AJUSTAJ LBC

CAPITOLUL I

PREZENTAREA FLUXULUI TEHNOLOGIC AL LBC

Laminorul de benzi la cald 1700 a fost construit în douã etape.În prima etapa se produce circa 2 mil tone benzi pe an iar în etapa a doua este prevãzut sa aibã o capacitate de 3.5 mil tone /an.Laminorul se compune dintr-o cajã verticalã de refulare, o cajã duo de desțunderizare, patru caje degrosisoare universale,o instalație de desțunderizare cu role înaintea trenului finisor,șase caje finisoare cuarto și douã ruloare .În cea de-a doua etapã se suplimenteazã cu o caj degrosisoare universalã ,o cajã finisoare cuarto și un rulor . Laminorul produce benzi din oțel carbon, oțel slab liat, oțel înalt aliat, oțel silicios , oțel inoxidabil si refractar.Calitatea produselor garantate prin standarde sunt:

-toleranțe la grosimi ± 0,05mm masuratã pe 85% din lungimea benzii de referințã pentru oțel carbon cu grosime de 3mm.

-diferența de grosime a benzii între centrul si distanța de 50mm de la margine în aceeași secțiune de ± 0,05mm.

-abaterea de la lațimea programatã pânã la +20mm

-telescopicitatea rulourilor pânã la 50mm

-compactitatea rulourilor 0,95% pentru temperaturi de înfașurare de 620 – C

-îndepartarea țunderului de pe suprafața benzii asigura obținerea unor produse fãrã urme vizibile de oxizi pe suprafațã .

-produsele ajustate au asiguratã toleranța în lungime foarte restransã ± 0,8mm

În cadrul laminorului de benzi la cald se disting patru zone tehnologice și anume:

zona cuptoarelor

zona cajelor degrosisoare

zona cajelor finisoare

zona ruloarelor inclusiv evacuarea rulourilor cãtre cele douã depozite , acoperit și descoperit.

Fluxul tehnologic al laminorului de benzi la cald 1700 mm

↓

↓

↓

↓

↓

↓

↓

↓ ↓ ↓ ↓

↓

Sectorul cuptoare cuprinde:

– 5 cuptore cu propulsie , deservite de mașini duble de împins și extras brame

– cãile cu role de alimentare și mesele destivuitoare

– cãile cu role de evacuare

– împingatoare

În componența grupului trenului degrosisor intrã:

– caja verticalã V0

– caja orizontalã Do

– caja universalã cuarto D1

– caja universalã cuarto D2

– caja universala cuarto D3

– caja universalã cuarto D4

– caja universalã cuarto D5

În componența grupului trenului finisor intrã :

– foarfecele volant

– caja duo de desțunderizare

– 7 caje cuarto F1-F7

– grupul de utilaje dupã ruloare cuprinde :

– 3 ruloare pentru rularea benzilor cu grosimi de la 1,2-12 mm grosime

– utilajul de primire și ghidare în rulor

-transportor de rulouri

1.1Caracteristicile principale ale cuptoarelor cu propulsie

tipul cuptorului :cu propulsie în 5 zone de încãlzire preîncălzire inferioară

preîncălzire superioară

încălzire inferioară

încălzire superioară

egalizare

Fiecare zonă are o anumită putere instalată , furnizată de arzătoarele cu care a fost echipată. Arzătoarele sunt de două tipuri:

cu flacără lungă – în zonele de preîncălzire,încălzire și cele din vatră (puțuri);

cu flacără plată – în bolta zonei de egalizare.

Caracteristicile echipamentului de ardere se regasesc în tabelul 1.1 :

Tabelul 1.1.

cu recuperatoare de radiație metalice

încãlzire bilateralã

încãrcare si evacuare frontalã

Combustibil utilizat:

CH4 cu putere calorică de 33472kJ;

gaz cocs cu o putere calorică de 15899.2 kJ;

Capacitate termică instalată:

CP1 610864000 kJ

CP3 573208000kJ

tempertaura de înclzire universalã:

1250 o C pentru oțel carbon și pânã la 1300 o C pentru oțel cu siliciu

– productivitatea cuptorului cu 250 t/h pentru bramele de referințã de 9500 mm lungime și 180 -200 mm grosime folosind gaz mixt

– diferența de temperaturã pe secțiune : maxim 50oC

– lungimea utilã a cuptorului 32 000 mm

– latimea spațiului de lucru a cuptorului 10400 mm

– suprafața utilã a vetrei 304 m2

Productivitate specificã maxim 812 kg/m2/h

consumul specific de caldurã la productivitea orarã maximã și funcționarea cuptorului cu aer preîncãlzit la 450 oC este de 1882800kJ/t

consumul caloric normal al cuptorului în regim normal 472792 103kJ/h

capacitatea termicã instalatã a cuptorului 58576 kJ/h

debit maxim de apã de rãcire pentru o abatare de temperaturã de 100oC este de 600 m3/h

producția anualã a cuptorului aproximtiv 1 mil t/h

1.2.Schema fluxului tehnologic a cuptoarelor de încalzire.

1.Mese de destivuire ; 2. Împingatoare ; 3.Cale cu role de alimentare ; 4.Împingatoare duble ; 5.Masini de extras ; 6. Cuptoare cu propulsie;7.Cale cu role de evacuare ; 8.Caja verticala V0

Foto 1.1 Foto1.2

Cu ajutorul podurilor rulante,se depun pe mesle de destivuire câte 4 – 5 sleburi odatã. Aceste sleburi sunt aduse din cele 3 hale ale depozitului slebing de la turnarea continuuã. Cu ajutorul împingãtorului (2) se trece sleb cu sleb de pe destivuitorul (1) pe calea cu role de alimentare (3).Calea cu role de alimentare transportã sleburile în dreptul fiecarui cuptor în funcțiune și cu ajutorul împingãtorelor (4) sunt introduse în cuptoare . Sleburile care se încarcã în cuptor înainte de împingere trebuie sã fie pozitionate cât mai centrat fatã de axa cuptorului ,pentru sleburi lungi și fatã de axa șinelor de glisare pentru sleburile scurte care se încarcã pe 2 rânduri.

Concomitent cu introducerea unui sleb în cuptor , la partea de alimentare se extrage un sleb cald cu ajutorul mașinilor de extras (5) la cuptoarele 1, 2 si 3 sau cade pe tobogan la cuptoarele 4 și 5 . Slebul încãlzit cade din cuptorul CP 4 sau CP5 ,cât și cele extrase cu ajutorul mașinilor de extras din cuptoarele CP 1 , CP 2 sau CP 3 sunt depuse pe calea de evacuare (7) , care îl transportã pânã în zona trenului degrosisor.

1.3.Caracteristicile cajelor laminorului de benzi la cald

Caracteristicile cajelor laminorului de benzi la cald sunt indicate în tabelul1.2:

Tabel 1.2

Schema cinematică a trenului degrosisor a laminorului de benzi la cald

7 Cale cu role în fața cajei V0 ; 8 Caja V0 ; 9 Caja D0 ;10 Caja V1 ;11 Caja D1 ; 12 Caja V2 ;13 Caja D2 ; 14 Caja V3 ; 15 Caja D3 ; 16 Caja V4 ; 17 Caja D4 ; 18 Caja V5 ; 19 Caja D5 ; 20 Cale cu role înaintea trenului finisor ; 21 Pat pentru rebut ; 22 Foarfeca voalantã .

Foto 1.3

1.3.1Caja verticală de desțunderizare V0

Tip duo cu cilindri verticali apăsați fiecare cu câte două șuruburi de presiune și echilibrați hidraulic.

Presiune maximă a materialului pe cilindri: 350 t

Moment maxim de laminare: 288 Nm

Viteza de laminare: 1 m/s

Deschidere maximă a cilindrilor: 1600 mm

Deschidere minimă a cilindrilor: 500 mm

Viteza de deplasare a cilindrilor: 20,8 mm/s

Diametru cilindri – maxim: 1100 mm

Diametru cilindri – minim: 1000 mm

Lungime tăblie cilindri: 700 mm

Cursa maximă a șuruburilor de presiune: 550 mm

1.3.2.Caja de desțunderizare D0

Tip duo cu cilindri orizontali

Presiune maximă a materialului pe cilindri: 2000 t

Moment maxim de laminare: 3822 Nm

Viteza de laminare: 1 m/s

Deschidere maximă a cilindrilor superiori: 305 mm

Diametru cilindri – maxim: 1200 mm

Diametru cilindri – minim: 1150 mm

Lungime tăblie cilindri: 1700 mm

Diametru role din cajă: 400 mm

Viteză periferică role: 1m/s

Viteză de deschidere a cilindrilor: 0,508 1,016 mm/s

Diametru și pas șurub de presiune: 480×24 mm

Diametru cilindru de echilibrare – cilindru superior: 320 mm

Diametru cilindri hidraulic: 80/50 mm

1.3.3.Cajele degrosisoare D1– D5

Tip : cuarto universală

Forța de laminare: 2800 t la caja orizontală

150 t la caja verticală

Moment maxim de laminare: 3824 -1960 kN la caja orizontală

340 kN la caja verticală

Viteza de laminare: 1,0 – 3,5 m/s

Diametru cilindri de lucru : 1150 mm ( D1, D2, D3 ) ; 950mm(D4,D5)

Diametru cilindri de sprijin: 1500 mm

Lungime tăblie: 1700 mm

Diametru cilindri verticali: 850 mm

Lungime tăblie cilindri verticali: 350 mm

De pe calea cu role de evacuare (7),slebul intra în prima cajã a trenului degrosisor . Caja V0 (8) este o cajã verticalã cu 2 cilindri care executã o refulare a slebului pe fețele laterale cu reducere de aproximativ 50 mm cu scopul de a disloca oxidul ,care este apoi îndepãrtat cu jeturi de apã la presiuni de 120 barr. Slebul trece apoi prin caja D0 (9) care completeazã operația de desțunderizare , prin realizarea unei reduceri de grosime de maxim 25%.

Prin intermediul cãilor cu role dintre cajele degrosisoare ,slebul este trnsportat la fiecare cajã degrosisoare (11, 13, 15, 17 și19) , unde se aplicã reduceri de grosime cuprinse între 20 și 30% la cajele D1 și D2 și 35 – 50% la cajele D3 panã la D5.

În fața cilindrilor orizontali ai cajei degrosisoare D1 pânã la D3 sunt montați cilindri verticali(10, 12, 14, 16 și 18) care au rolul de a elimina ( sau de a limita ) lãțirea și de a evita formarea crãpãturilor marginale. Se obține astfel un semilaminat cu o grosime de 25 – 35 mm, funcție de grosimea finalã a benzi.

Eliminarea țunderului secundar format între cajele degrosisoare universale se face cu apã sub presiune în fața fiecãrei caje . Semilaminatul obținut la trenul degrosisor este trecut pe role dupã caja D5 și pe calea cu role în fața foarfecei volante (20), unde este ghidat pe axa de laminare și dacã este necesar , reținut un timp , în scopul rãcirii panã la temperatura care sã asigure valoarea necesarã pentru introducerea în trenul finisor.

În cazul semilaminatelor reci , care nu mai pot fi laminate în trenul finisor, acestea se trec în afarã axei de laminare de pe calea cu role D5 – foarfecã volanta , pe un pat lateral (21) ,unde sunt taiate și evacuate ca rebut sau tabla groasã.

Schema cinematică a trenului finisor a laminorului de benzi la cald

20. Cale cu role intrmediarã ; 22. Foarfecã voalanta ; 23. Desțundirizator ; 24. Caja finisoare F1 ;25. Caja finisoare F2 ; 26. Caja finisoare F3 ; 27. Caja finisoare F4 ; 28. Caja finisoare F5 ;29. Caja finisoare F6 ;30. Caja finisoare F7; 31.Cale cu role evacuare ; 32.Mãsurator de grosime ; 33 .Mãsurator de temperaturã ; 34. Caje de angrenare ; 35. Motoare de acționare.

Foto 1.4

1.3.4. Instalația de desțunderizare

Tip : desțunderizare combinatã hidraulică și mecanică:

desțunderizarea mecanică se asigură cu o pereche de role suprapuse – forța de presare pe metal 10 t, suficientă pentru spargerea țunderului;

desțunderizarea hidraulică se face cu apă la presiune de 1080 – 1120 N/cm2 – stropirea se face cu două perechi de colectoare cu duze amplasate deasupra și sub bandă, între perechile de role suprapuse.

1.4.Caje finisoare F1 – F7

1.4.1.Cajele finisoare F1 – F4

tip : cuarto cu cadru din oțel turnat.

diametrul cilindrului de lucru max. 750 mm min. 710 mm

lagărele cilindrilor de lucru: rulmenți cu 4 rânduri de role 482/616 mm

lungimea tăbliei cilindrilor: 1700 mm

viteza de deplasare a șuruburilor de presiune: 0,51 1,045 mm/s

diametrul și pasul șurubului de presiune: 560 x 32 mm

raportul total de transmisie de la electromotor la șurubul de presiune i = 382,81

ridicarea max. a șuruburilor de presiune cu cilindrii de lucru noi 200 mm

diametrul pistonului hidraulic de la echilibrarea cilindrilor de lucru 160 mm

presiunea sistemului hidraulic 100 atm.

schimbarea cilindrilor de lucru – cu cuplaj

ansamblul de schimbare cilindrii și port-lagăre 180 t

dispozitiv de schimbarea cilindrilor de lucru 31 t

material cilindrii lucru – fontă simplă, turnați duplex

raportul între diametrul cilindrilor de lucru și a cilindrilor de sprijin:

Dl/Ds = 0,47 când Dl = min. și Ds = max.

Dl/Ds = 0,53 când Dl = max. și Ds = min.

distanța dintre axele cajelor 6200 mm

presiunea maximă a metalului pe cilindri 2600 t

momentul max. de laminare 1610kN

diametrul cilindrilor de sprijin : max. 1500 mm min. 1400 mm

diametrul cilindrilor de lucru : max. 750 mm min. 710 mm

lungimea tăbliei cilindrilor : 1700 mm

viteza de laminare:

caja F1 – 1,4 3,73 mm

caja F2 – 2,3 5,6 mm

caja F3 – 3,5 7,8 mm

caja F4 – 4,8 10,5 mm

1.4.2.Cajele finisoare F5 – F7

tip : cuarto cu cadru din oțel turnat.

diametrul cilindru nou 750 mm

diametrul cilindru uzat 710 mm

lungimea tăbliei 1700 mm

material fontă cu călire indefinită cu miez modular

rezistență 250 550 N/mm2

duritatea suprafeței tăbliei: 75 sh (cil. nou) cu o marjă de 3 5 sh la uzura finală

duritatea suprafeței fusurilor 45 sh

cursa de deplasare: 290 mm

sistemul de deplasare: pentru fiecare cilindru deplasarea este asigurată de doi cilindrii hidraulici de diametru : 180/100 mm

demontarea cilindrilor se face cu un utilaj din oțel sudat adaptat noii configurații a cajelor, va asigura scoaterea cilindrilor superior și inferior în același timp.

Echilibrarea cilindrilor de sprijin superior se face cu un cilindru hidraulic amplasat în parte superioară a cajei, iar a cilindrilor de lucru inferiori se face cu 4 cilindri hidraulici, amplasați în portlagărele cilindrului de lucru inferior.

Mecanismul de reglare a saltului este de tipul cu șuruburi de presiune, acționate cu câte un motor electric. Pentru reglarea paralelismului cilindrilor se pot cupla mecanismele de acționări ale fiecărui șurub cu ajutorul unui cuplaj electromagnetic montat între cele două motoare electrice.

Șuruburile de presiune (hidraulică)

Pentru măsurarea forței de laminare sub portlagărele cilindrilor de sprijin inferior sunt amplasate mezdoze.

Fixarea axială a cilindrilor de sprijin în cajă se face cu zăvoare acționate hidraulic.

Instalație de măsurarea grosimii și profilului

Obiectivul este de a furniza grosimea și profilul benzii pentru:

– reglarea grosimii benzii în curs

– adaptarea modelului de grosime și profil în vederea ameliorării prereglajelor benzilor următoare.

Caracteristicile cajelor de angrenare tabelul 1.3:

Tabelul 1.3

1.5.Instalație de răcire dirijată

Tsf lam jeturi laminare Ti

Reacție directă, funcție de Tsl, v, h Reacție inversă, funcție de Ti

stropire cu duze

Schema cinematică a instalației de răcire a laminorului de benzi la cald

Sistemul de răcire “cu reacție inversă”: Tsl – temperatura de sfârșit de laminare; Ti – temperatură intermediară; v – viteza benzii la ieșirea din trenul finisor; h – grosimea benzii.

Amplasare : pe calea cu role dintre ultima cajă finisoare și ruloare

Componență :

44 rampe superioare

44rampe inferioare

Debit max. : 12.000m3/h

Foto 1.5

1.6.Ruloare

Foto 1.6.

Schema cinematica a sectorului ruloare a laminorului de benzi la cald

Fiecare rulor se compune din mecanism de formare, tambur și cărucior evacuare rulouri.

Mecanismul de formare la ruloarele 1 și 2 se compune din două casete acționate pneumatic, cu una respectiv două role de formare. Mecanismul de formare la rulorul 3 se compune din trei casete cu cate o rolă de formare, acționate hidraulic independent.

Tamburul la rulorul 1 are două diametre funcționale (minim și maxim), iar la ruloarele nr.1 și 3 are trei diametre funcționale (minim, maxim și intermediar sau rotund).

Parametrii funcționali principali sunt:

• Lățimea benzii 700-1550mm

• Greutate rulou min15 to și maxim 27 to

• Viteza ruloului 7-18m/s

• Temperatura de înfășurare maximă 500°C -650°

Dornul expandabil

Pentru a extrage în mod corespunzător ruloul de pe dorn odată ce înfășurarea este completa, înainte de a începe faza de extragere, dornul se trece din pozitia expandat în strâns pentru a permite extragerea ruloului.

Pentru rulorul 1și 2:

Dornul are doar 2 poziții :

– strans diam = 760 mm

– expandat diam = 790 mm

– presiune lucru : 90 – 115 bari

In cazul utilizarii dornului cu 3 trepte de expandare (rulor 2):

Comanda de expandare/ strangere se face prin intermediul unui distribuitor hidraulic la o presiune de 90 – 110 bari. Poziția de strâns sau expandat este dată cu ajutorul a doi senzori de proximitate.

Pentru rulorul 3:

Dornul are 3 poziții:

– strans diam = 748 mm

– intermediar diam = 752 mm

– expandat diam = 778 mm

– presiune de lucru: max. 125 bari

Mișcările de expansiune și contracție sunt operate de un cilindru hidraulic cu reglaj electric, care actioneaza mecanismul intern al dornului . Sistemul hidraulic pentru expansiunea dornului este realizat de bucla de reglare a poziției.

Reglarea pozitiei de expandarea dornului este efectuata în permanență .

3 bucați tip tambur antrenat, cu înfășurare în jos.

dimensiuni :

lungime: 16780 mm

lățime: 8485 mm

înălțime: 7585 mm

greutatea pe bucată: 256,5 t

greutatea maximă a rulourilor ce pot fi rulate: 26,5 t

grosimea benzilor ce se pot rula: 1,2 ÷ 12 mm

lățimea benzilor: 700 ÷ 1550 mm

viteza de înfășurare: 5 ÷ 18 m/s

diametrul tamburului: max. 790 mm/ min. 760 mm

diametrul rolelor de tragere: superioară – 900 mm inferioară – 400 mm

diametrul rolelor de formare: 350 mm

lungimea tăbliilor rolelor de formare și tragere: 1700 mm

deschiderea maximă a rolelor de formare: 2300 mm

diametrul ruloului: min. 1100 mm/ max. 2100 mm

materialul benzilor înfășurate: oțel carbon, aliat, înalt aliat, silicios,, inoxidabil

grosimea maximă a benzilor din oțel inoxidabil: 7,5 mm

temperatura benzii ce se înfășoară: 550 ÷ 630°C

tensiunea maximă în bandă: 2000 kg

electromotor acționare role formare: 29 kW, 1000 rot/min

electromotor acționare role inferioare de tragere: 200 kW, 750÷1500 rot/min

electromotor acționare role superioare de tragere: 200 kW, 750÷1500 rot/min

presiunea aerului la acționări pneumatice: 4 ÷ 6 at

presiunea uleiului la instalațiile hidraulice: 100 kgf-cm3

1.7.Utilaje din sectorul ajustaj

1.7.1Linie de tăiere combinată COMEC- STAMCO

Este echipată cu mecanisme și dispozitive acționate electric și mecanic asistate de calculator cu scopul de a ajusta rulourile în pachete de tablă , de a fâșia rulorile longitudinal , de a reânfășura rulorile neconforme sau de a tăia rulourile la margini .

capacitate : 600.000 t/an

componență linie :

derulor, procesor, foarfece de margini, foarfece de mărunțire, rulor, foarfece volant HALLDEN, mașină de îndreptat, stivuitoare

materie primă : rulouri laminate la cald grosime : 2 –6 mm / lățime :700- 1550 mm

produse finite :

table în pachete :grosime : 2 –6mm / lățime : 700 – 1550 mm / lungime: 2000 – 6000 mm

inele și rulouri

1.7.2Linie de tăiere transversală – SKODA

Este echipată cu mecanisme și dispozitive acționate electric și mecanic asistate de calculator cu scopul de a ajusta rulourile în pachete de tablă , de a fâșia rulorile longitudinal , sau de a tăia rulourile la margini .

capacitate: 400.000 t/an

componență linie :

derulor dublu, procesor, foarfece de margini, foarfece cu tambur rotativ pentru mărunțire margini, foarfece de divizare star-stop, mașină de îndreptat, stivuitoare cu role electromagnetice .

materie primă :

bandă laminată la cald grosime : 4 -12 mm / lățime : 700- 1550 mm

produse finite :

table în pachete greutate max. :15 t lungime : 1500 – 12000mm

CAPITOLUL II

TEHNOLOGIA DE LAMINARE A BENZILOR DD11 – DD13 IN CADRUL LAMINORULUI DE BENZI LA CALD.

ArcelorMittal Galați produce rulouri oțel laminat la cald conform EN10111/2008 marcile DD11 ; DD12 ; DD13 , oțel cu destinație auto și industrie cu caracteristici specifice pentru ștanțare și deformare la rece .

Standardul mai cuprinde o singura marcă de oțel DD14 cu cele mai bune caracteristici in cea ce privește nivelul de rezistentă , structură , deformabilitate – drawing steel.

2.1.Compoziția chimică conform standard EN 10111 / 2008 este data de tabelul 2.1

Tabelul 2.1

2.2 Proprietați mecanice conform stndard EN 10111 / 2008.

Tabelul 2.2.

2.3.Încãlzirea oțelurilor în vederea laminării

Bramele destinate procesului de laminare din marcile DD11 – DD13 sunt supuse încãlzirii în cuptoarele cu propulsie .

Încãlzirea constã în transformarea structurii polifazice a oțelului în austenitã și dizolvarea în masa ei a carburilor . Regimul de încãlzire trebuie ales astfel încât sã fie asigurate urmatoarele caracteristici :

reducerea rezistenței la deformare a oțelului , permițându-se astfel laminarea cu costuri tehnice minime de energie , cilindri și uzura normalã a utilajului.

creșterea plasticitãții în scopul laminãrii cu reduceri mari și a obținerii unor suprafețe a benzilor lipsite de defecte.

reducerea la maxim a procesului de oxidare și decarburare.

2.3.1Stabilirea regimului de incalzire

Incalzirea otelurilor carbon obisnuite din gama carora fac parte si marcile DD11 – DD13,se poate face in general fara nici un fel de masurii speciale.

Aceste oteluri au rezistenta redusa la deformare , plasticitate ridicata , interval mare de temperaturi in care se poate desfasura procesul de deformare plastica propriu zisa si conditii tehnice mai putin pretentioase . astfel tehnologia de incalzire a marcilor DD11 – DD13 este ceva mai simpla .

Pentru evitarea deranjamentelor in procesul de functionare corecta a utilajelor liniei de laminare si pentru obtinerea benzilor cu caracteristicile prescrise de normelor in vigoare ,trebuie sa se tina seama de o serie de factori cum ar fi :

viteza de incalzire

temperatura de incalzire

durata de incalzire

atmosfera din cuptor

2.3.2Viteza de incalzire se analizeaza în funcție de prima sau a doua faza de încalzire dupa cum temperatura bramelor din oțel marca DD11 – DD13 este sub 700 – 800o C sau peste aceasta limita

În prima fază viteza de încalzire a bramelor , din oțel marca DD11 – DD13 , în vederea laminarii este limitată de tensiunile termice si structurale cu atat mai mult cu cât crește gradul de aliere.

Viteza de încalzire recomandata pentru oțelurile cu conținut de carbon redus ca cel al oțelurilor din gama mărcilor DD11 – DD13 în vederea laminari este nelimitată conform standardelor de normă națoinale și internaționle .

2.3.3.Temperatura de încalzire

Alegerea temperaturilor de încalzire în vederea laminarii se face tinand seama de starea de plasticitate ,de rezistenta de deformare,de caracteristicile structurale ale oțelului ,de caracterul utilajelor de încalzire și de temperatura de sfârșit de laminare , știind că laminarea trebuie să se desfășoare în intervalul optim domeniului austenitic , în care plasticitatea oțelurilor din gama DD11 – DD13 este ridicată iar rezistența la deformare este scăzută.

Încalzirea oțelurilor DD11 – DD13 se face cu 150 – 200oC sub linia solidus laminarea continuând până în apropierea punctelor critice Ar3 și Ar1

Fig. 2.1 Diagrama Fe-C intervalul optim de început și sfârșit de laminare

În concluzie spunem despre un material metalic că are o comportare bună la deformare dacă are rezistența la deformare mică și capacitatea de deformare mare s-au altfel spus dacă poate fi deformat ușor și mult.

Temperatura de început de laminare și de sfârșit de laminare este data de tabelu 2.3

Tabelul 2.3

Menținerea oțelului la temperatura de încălzire

Laminarea bramelor se face în condiții bune ,cu cât structura materialului metalic este mai buna și diferența de temperatură dintre suprafața bramelor și miezul acestora este mai mică .

Omogenizarea temperaturii sau a structurii pe secțiunea bramei se realizează prin alegerea corespunzătoare a vitezelor de încalzire și printr-o menținere suficientă ca durată de timp la temperatura finala numită și temperatură de egalizare .

Menținerea bramelor de oțel DD11 – DD13 la temperatură înaltă înainte de scoaterea din cuptor trebuie să corespundă următoarelor etape :

egalizarea temperaturii pe secțiune

egalizarea temperaturii suprafeței

difuziunea segregațiilor,a carburilor complexe,a hidrogenului.

Temperaturile si durata de menținere pot suferi modificări funcție de dimensiunile semifabricatelor , natura materialului ,temperatura inițială a semifabricatului ,schema de încălzire aleasă și de cuptoare .

2.3.4Timpul total de încălzire

Trebuie cunoscut pentru a putea efectua calculul productivitații cuptoarelor și pentru verificarea posibilității de funcționare continuă a liniei de laminare . Acest parametru poate fi calculat cu ajutorul uneia din următoarele formule:

Încalzirea bramelor reci :

t = k1 k2 H

unde :

t – timpul total de încălzire de la 20oC la 1200oC [ h ]

k1 – coeficientul de calitate egal cu 10 pentru oțelurile carbon

k2 – coeficient de calitate egal cu 4 pentru bramele încălzite în cuptoarele cu propulsie

H – grosimea bramei [mm]

sau :

t = k ∙H

în care :t – timpul total de încălzire [ h ]

k1 – coeficientul de calitate egal cu :

0,10 – 0,15 pentru oțel carbon

H – grosimea bramei [mm]

Durata [ h ]

8

6

4

2

0

100 200 300 grosimea bramei [mm]

Fig. 2.2. Diagrama pentru stabilirea timpului total de încălzire a bramelor reci funcție de grosimea și de calitatea oțelului .

Durata menținerii la temperatura finală sau temperatura de egalizare est de circa 8 până la 12 % din timpul total , pentru otelul carbon

Temperatura de încalzire a bramelor pentru mărcile de oțel DD11- DD13.

T înc = 1200°C – 1250°C

Presiune destunderizare min 140 bar.

Diagrama presiunii de desțunderizare în perioada laminării rulourilor trial arata o presiune cu valori medii peste minimul prescris ( AVG 159 bar)

Rulourile inspectate vizual la PC9 nu au prezentat țunder imprimat.

Diagrama presiunii de desțunderizare

Toate valorile presiunii la desțunderizare sunt în zona de siguranța cu 15-25 bari peste limita minima prescrisă 140 bari.

2.4.Laminarea propriu zisă a benzilor din oțel marca DD11 – DD13

Stabilirea tehnologiei de laminare implică cunoașterea unor particularități specifice laminoarelor ireversibile de benzi la caldcum sunt :

regimul de temperature pentru laminare

regimul de reduceri pe treceri

stabilirea schemelor de laminare

răcirea benzilor și înfășurarea acestora

2.4.1.Regimul de temperaturi

Laminarea la cald a benzilor se face într un domeniu larg de temperaturi și este însoțită

de transformării de fază și de transformarea structurii . Pentru acest lucru trebuie stabilit un regim optim de temperaturii care este deosebit de important pentru obținerea propietăților dorite ale benzilor și tablelor procesate la cald .Se urmărește relizarea unor temperaturi bine stabilite la evacuarea din cuptor , la trenul degrosisor ,la sfârșit de laminare și la înfașurarea benzii laminate la cald .

Regimul de temperaturi are o mare importanță deoarece influențează structura metalografică prin

temperatura de sfârșit de laminare , temperatura de finisare , temperaturea de înfășurare , având în vedere totodată și viteza de răcire între trenul finisor și înfășurător deoarece în acest domeniu au loc transformările de fază .

Pentru benzile din oțeluri cu conținut zcăzut de carbon , care sunt și ponderea majoritară a oțelurilor ce se laminează pe laminorul de benzi la cald , structura optima , este cea fină ,uniformă și echiaxială , cu cementită fin dispersată . Această structură se obține la o temperatură de sfârșit de laminare , imediat deasupra punctului A3 proximativ 900oC și la o temperatură de înfășurare sub A1 ceea ce înseamna aproximativ 620 – 650o C .

Tabel cu temperaturile obtime pentru marcile de oțel DD11 – DD13

Tabelul 2.4.

2.4.2.Calculul reducerilor maxim admisibile

– În funcție de unghiul de prindere (numai pentru cajele degrosisoare)

Δhmax =D(1 – cosαmax ) = 1150 [ 1 – cos( 15 …18o )]= 39…56 [mm]

– În functie de rezistenta cilindrilor (numai ptr cajele degrosisoare)

Δhmax = 0,8 [mm] ;Se adopta pentru materialul cilindrilor: = 14 daN/mm2 de unde rezulta ≈ 0,8 x 14 = 11,2 daN/mm2 ,diametrul fusurilor df = 500 mm , iar presiunea medie se obține din diagrama , cu valori cuprinse între pm =12 ….50 [daN/mm2 ]

Δhmax = = 8,3…20 [mm]

– În funcție de puterea motoarelor de acționare :

Pentru cajele degrosisoare ; ( Nnom=7500[kw] ; v = 1,5…5[m/s] ;pm = 3,5…14[daN/mm2])

Δhmax = 213= 213 = 276…21[mm]

Pentru cajele finisoare ; (Nnom=6300[kw ] ; v = 2…10[m/s] ;pm = 12…50[daN/mm2])

Δhmax = 152= 152 = 36…1,73[mm]

Deci valorile minimale reducerilor maxim admisbile, care nu trebuiesc depașite de catre reducerile adoptate prin schema de laminare sunt :

– la cajele degrosisoare : = 56…21[mm]

Limitele uzuale ale reducerilor pentru trenul degrosisor sunt :

D0 – maxim 25%

D1 –15 – 30%

D2 – 20 – 35%

D3 – 25 – 40%

D4 – 30 – 45%

D5 – 35 – 50%

Limitele uzuale ale reducerilor pentru trenul finisor sunt :

– la cajele finisoare : = 36…1,73[mm]

F1 – 35 – 55%

F2 – 35 – 50%

F3 – 25 – 45%

F4 – 20 – 35%

F5 – 15 – 30%

F6 – 5 – 20%

Reducerile relative pentru trecerile în cajele degrosisoare se adopta crescator de la prima spre ultima trecere : 1 = 19%; 2 = 23%; 3 = 23%; 4 = 35%; 5 = 40%

Reducerile relative pentru trecerile în cajele finisoare se adopta descrescator de la prima spre ultima trecere :1 = 40%; 2 = 38%; 3 = 35%; 4 = 31%; 5 = 25% ; 6 = 15%; 7 = 9%

2.4.3.Calculul vitezelor de laminare pe treceri

La trenul degrosisor , vitezele de laminare se adopta din diagrame , în funcție de lungimea laminatului la fiecare trecere:

In acest mod determinat se obțin urmatoarele viteze :

vdv = 1,5 [m/s]

vdo = 1,5 [m/s]

v1 = 1,5 [m/s]

v2 = 1,8 [m/s]

v3 = 2,2 [m/s]

v4 = 2,7 [m/s]

v5 = 3,5 [m/s]

La trenul finisor , viteza de laminare la ultima caja se stabilește în funcție de timpul de laminare necesara pe acest tren , pentru ca să se obțină temperatura finala a benzii recomandată ( tf =850oC ) , amintindu – se că se cunoaște temperatura la intrarea în prima cajă a trenului finisor( ti = 1050oC) .

vdf = 1,5 [m/s]

v1 = 2,5 [m/s]

v2 = 4 [m/s]

v3 = 6,2 [m/s]

v4 = 9 [m/s]

v5 = 12 [m/s]

v6 = 14,1 [m/s]

v7 = 16 [m/s]

Pentru a evidenția mai bine parametri tehnici obținuți în urma laminării benzilor laminate la cald marca DD11 – DD13 s-a urmărit ruta metalurgică pentru un numar de semifabricate cu următoarele dimesiuni : grosimea h = 225 ; latimea b = 1550 si lungimea L = 6950 , din care se obține un rulou cu grosimea h= 3mm lățimea b =1500 si greutate proximativ 18,9 to.

În tabelul 2.5. sunt extrase valorile principale care au rezultat în urma laminării semifabricatelor care au fost procesate în timpul campaniei de studiu pentru mărcile din bandă de oțel laminat la cald DD11 – DD13

Tabelul 2.5

Răcirea s- a facut pe ultima rampă a instalației de răcire dirijată cu jeturi de apă laminară , în cazul răcirii imediate după sfârșitul laminarii YS crește cu 25-40MPa în aceleași condiții de compoziție chimică , dimensiuni și parametrii de laminare .

Temperatura apei de racire 29°C

Procesul de răcire este mai stabil pentru grosimile de 2.5mm și 3.5mm prin închiderea manuala a primelor rampe . Pentru grosimea de 5.0 mm datorită cantitații mari de căldura necesar a fi extrasă din bandă un număr de rampe au pornit automat pentru a fi atinsă temperatura de înfășurare stabilită .

Pentru fiecare din grosimile laminate sunt analizate diagramele de profil HRC și deasemenea au fost facute masuratori de profil cu ajutorul device-ului specializat pentru aceste masuratori .

Diagrame de profil realizate pe un eșantion de banda laminată la cald pentru marcile de oțel DD11 – DD13 .

CAPITOLUL III

AJUSTAREA BENZILOR DD11 – DD13 IN LAMINORUL DE BENZI LA CALD

Dupa ce au fost înfășurate rulourile , sunt extrase de pe dornuri , rasturnate cu axa pe verticală și transportate cu ajutorul lanțurilor transportoare în depozitul de rulouri din sectorul ajustaj al laminorului de benzi la cald , unde vor fi depozitate în vederea răcirii .

După ce au fost lăsate să se răceasc ,rulourile din banda laminată la cald sunt predate parte din ele conform programării laminorului de benzi la rece pentrua fi decapate și relaminate ,iar restul sunt dirijate pe instalațiile de tăiere din sectorul ajustaj linia de tăiere transversală Skoda .

3.1.Ajustarea în pachete de tablă pe linia de tăiere transversală Skoda

Materia primă o constituie rulourile de bandă laminată la cald cu următoarele dimensiuni:

greutate maximă rulou: 27 t

lățime maximă rulou: 1550 mm

diametrul exterior al ruloului: 2000 mm

diametrul interior al ruloului: 850 mm

Foto 3.1.

Durata de depozitare în vederea răcirii pentru fiecare șarjă de rulouri (stivă) va fi de minim 72 ore . Depozitarea rulourilor se va efectua în așa fel încât să elimine complet riscul rostogolirii sau răsturnării lor.

Recepția rulourilor va avea în vedere aspectului ruloului și corespondența datelor din program cu inscripționarea de pe acestea . Principalele activități care se efectuează pe instalația de tăiere SKODA din cadrul secției ajustaj LBC sunt: tăiere transversală.

Cu ajutorul podului rulant echipat cu clește pentru manipulat rulouri cu axa pe verticală , ruloul ce urmează a fi ajustat se așează pe rasturnător( foto. 3.2 .)

Foto 3.2. Foto 3.3.

Se efectueaza operațiunea de rasturnare a ruloului cu axa pe orizontala( foto.3.3. ) acesta depunându-se pe lanțul de alimentare de pe linia ajustare Skoda , urmează acționearea dălți de formare ( foto 3.4 ) a cozii ruloului concomitent cu acționarea rotirii rolelor caruțului de alimentare și introducerea spirei formate în procesor dar nu înainte de a coboara rola nr 1 de tragere și a introduce pe rand , mandrina dreaptă apoi mandrina stângă( foto 3.5 ) , se umflă mandrinele la diametrul maxim și se coboara caruțul de alimentare.

Foto 3.4. Foto 3.5.

După care capul benzii este angajează în procesor , se reglează saltul între role , cu ajutorul ceasurilor indicatoare , funcție de grosimea benzii , pentru formarea capului ( Foto.3.6.) iar dacă este nevoie se debitează capul benzi la foarfeca ghilotină ( Foto.2.7.)

Foto.3.6. Foto 3.7.

La oțelurile moi , DD11 ,DD12 , DD13 sau DD14, pentru a evita producerea formări de coil breaks ( cutări.) , se coboară rola de atac ( Foto.3.8.) .

Foto 3.8.

Sortimentele care se pot obține pe această linie de ajustare sunt tablele cu următoarele dimensiuni:

grosime: 3 – 12 mm;

lățime: 1000 – 1550 mm;

lungime: 2000 – 12000 mm.

Foile de tablă sunt stivuite în pachete care nu trebuie să depașească greutatea unitara de 10000 kg

(tablele se livrează cu margini naturale) .

Pachetele de tablă rezultate în urma operției de ajustare sunt preluate de pe stivuitorul liniei de tăiere cu ajutorul podurilor rulante de 30 tf și aduse la recepție în vederea cântăriri , marcării , ambalării și expedierii acestora cu ajutorul vagoanelor de marfă și mijloacelor auto catre beneficiari de pe piața internă și internațională .

Foto.3.9. Foto 3.10.

3.2. Reânfășurarea rulourilor de bandă laminată la cald pe linia de tăiere Comec – Stamco

Rulourile din bandă laminată la cald destinată pentru relaminare în bandă laminată la rece sunt dirijate pentru a elimina fenomenul coil breaks pe linia de ajustare Comec – Stamco ,urmând același itinerar de procesare ca și în cazul rulourilor de DD11- DD13 ajustate în foi de tablă . Utilajele folosite sunt identice cu cele din linia de ajustare Skoda , singura diferență fiind facută de dispozitivul de rulare numit înfăsurator ,care are rolul de reânfășura banda procesata .

Foto.3.11. Foto 3.12.

După ce rulourile de bandă procesată pentru laminorul de benzi la rece au fost reânfășurate , sunt asigurate cu baloți , marcate cu ID , cântărite cu cântarul electronic și apoi predate beneficiarului pentru a fi relaminate conform cerințelor contractuale.această activitate în stadiul actual este limitată deoarece instalatția de decapare din cadrul laminorului de benzi la rece a fost dotată cu rolă de atac pentru a se elimina fenomenul înainte ca banda să fie introdusă în Tandem pentru laminare.

CAPITOLUL IV

CERCETĂRI INDUSTRIALE ȘI DE LABORATOR PRIVIND APARIȚIA DEFECTELOR DE TIP COIL BREAK IN BANDA LAMINATĂ LA CALD

Rulourile din otel laminat la cald conform EN10111/2008 , marcile DD11 ; DD12 ; DD13 , sunt destinate industrie auto și industrie cu caracteristici specifice pentru ambutisare adâncă , ștantare și deformare la rece .

4.1.Prezentarea mărci de oțel și caracteristicilor mecanice.

Compoziția chimică conform stndardul EN 10111 / 2008.

În tabelul 4.1 este prezentată compoziția chimică pe marcă de oțel conform standardelor în vigoare respectiv EN 10111 / 2008

Tabelul 4.1

Proprietați mecanice conform stndardul EN 10111 / 2008.

În tabelul 4.2 sunt prezentate propietățile mecanice pe marcă de oțel conform standardelor în vigoare respectiv EN 10111 / 2008

Tabelul 4.2.

4.2.Deformarea plastică la cald

Deformarea plastică la cald are loc în cursul unor importante procese tehnologice de prelucrare a materialelor metalice, executate cu viteze mari și foarte productive: laminarea, forjarea, matrițarea. presarea, extruziunea ș.a.

Deformarea la cald se produce de asemenea, dar în mod neintenționat, în materialele metalice solicitate mecanic în serviciu timp îndelungat la temperaturi ridicate; acest tip de deformare numit deformare prin fluaj are loc cu viteze extrem de mici, dar ținând seama de durata îndelungată în care se produce (de ordinul anilor) ea poate conduce la deformări permanente ce depășesc toleranțele admisibile ale pieselor, reprezentând o cauză de scoatere din funcțiune a acestora.

Spre deosebire de deformarea plastică la rece, în cursul deformării plastice la cald au loc procese bazate pe difuzie la nivelul rețelei cristaline, procese care conduc la redistribuirea dislocațiilor prin urcare realizată prin schimb de locuri cu vacanțele, la formarea germenilor de recristalizare și la creșterea acestora prin migrarea limitelor de grăunte cu unghi mare de dezorientare. În acest mod procesele specifice de recristalizare se produc chiar în cursul procesului de deformare și pot anula complet efectele ecruisajului, dacă există o corelare adecvată a temperaturii și vitezei de deformare.

Acest tip de recristalizare care se produce concomitent cu procesele de deformare și de ecruisaj se numește „recristalizare dinamică'' și conduce la același tip de microstructură grăunți poliedrici echiacși și la aceleași proprietăți ale materialului ca și recristalizarea statică aplicată după procesul de deformare plastică la rece.

Mecanismul recristalizării dinamice este condiționat în principal de temperatura deformării plastice la cald și de viteza de executare a acesteia, întrucât atât ecruisajul cât și înmuierea prin restaurare și recristalizare care se produc în cursul procesului, sunt dependente de timp. Realizarea proceselor de ecruisaj și recristalizare precum și contribuția lor la structura finală și la proprietățile materialelor metalice deformate plastic la cald depind însă foarte pronunțat și într-un mod complicat nu numai de temperatura și viteza de deformare ci și de alți factori cum sunt gradul de deformare aplicat, structura inițială și compoziția materialului, energia defectelor sale de rețea (care condiționează mobilitatea dislocațiilor). Mici variații ale acestor factori produc modificări în microstructura și proprietățile materialului deformat la cald mult mai importante decât în cazul deformării plastice la rece În plus, în materialul deformat la cald se pot produce modificări microstructurale și după terminarea deformării, dacă materialul este menținut în continuare la temperatură ridicată. De asemenea, în cursul deformării la cald este posibil ca grăunții recristalizați să fie din nou deformați, existând nu un singur ciclu ecruisaj-recristalizare, ci mai multe astfel de cicluri repetate.

În privința vitezei de deformare trebuie avut în vedere că în procesele industriale de deformare plastică la cald ea este atât de mare încât oferă un timp foarte scurt, de ordinul secundelor, pentru recristalizare dinamică, în timp ce la o recristalizare statică efectuată industrial după deformarea la rece, acest timp este de ordinul a câteva mii de secunde (convențional 1 oră). Întrucât în procesele de difuzie care condiționează recristalizarea, temperatura și timpul acționează în același sens, dar nu cu aceeași pondere (distanțele parcurse prin difuzie cresc liniar cu timpul, dar exponențial cu temperatura), rezultă că viteza deformării introduce un anumit decalaj între temperatura de recristalizare statică și temperatura de recristalizare dinamică, cea de-a doua fiind în mod necesar mai ridicată decât prima.

Structura materialelor deformate la cald este definită atât prin caracteristici microstructurale constituite în procesul de recristalizare dinamică (formă, mărime și orientare a grăunților) cât și prin caracteristici substructurale constituite în procesul de restaurare dinamică (limite de subgrăunte apărute prin poligonizare, diminuarea cantității de aglomerări de dislocații instabile și a concentrației defectelor individuale). Caracteristica microstructurală cea mai importantă o reprezintă, ca și în cazul recristalizării statice, finețea granulației grăunților și uniformitatea acestora. În principiu, finețea granulației într-un material care a fost deformat plastic la cald este cea caracteristică unei temperaturi de recoacere egală cu temperatura de sfârșit de deformare, așa cum este indicat în diagramele de recristalizare dinamică din figura 121. În privința orientării cristalografice a grăunților dintr-un material deformat plastic la cald, de regulă textura de recristalizare dinamică repetă textura de deformare, ca efect al rolului mai pronunțat al germinării orientale în recristalizarea dinamică în comparație cu recristalizarea statică.

Trăsătura distinctivă a microstructurii unui material metalic deformat la cald o constituie forma echiaxă a grăunților specifică efectului de recristalizare. În anumite cazuri pot apare excepții de la această formă echiaxă, grăunții recristalizați dinamic din materialul deformat la cald prezentându-se cu formă alungită . Această anomalie este provocată de dispunerea platiformă în cursul deformării a oxizilor interdendritici conținuți în aliaj. Șirurile de oxizi sau de alte faze insolubile limitează creșterea grăunților în direcție transversală, așa încât deși grăunții sunt complet recristalizați ei apar alungiți în direcția deformării

Materialele metalice deformate la cald deși au grăunții recristalizați, prezintă totuși o anizotropie a proprietăților legată de existența texturii de recristalizare (când aceasta se manifestă) precum și de o serie de alte cauze.

Una din principalele cauze de anizotropie a materialelor deformate la cald o constituie structura în benzi. Aceasta apare ca efect al distorsionârii în direcția deformării a regiunilor cu segregații chimice. Efectul este și mai pregnant manifestat dacă la răcirea după deformarea la cald materialul suferă transformări în stare solidă în cursul cărora anumiți constituenți se separă sub formă de benzi în regiunile cu segregații alungite în direcția deformării. Un exemplu tipic în acest sens îl constituie structura în benzi a oțelurilor hipoeutectoide deformate la cald alungirea în direcția deformării a segregațiilor de fosfor din austenită diminuează solubilitatea carbonului în aceste regiuni și favorizează germinarea benzilor de ferită din structura secundară a oțelului formată la răcirea după deformare.

O altă cauză de anizotropie în materialele deformate la cald o constituie fragmentarea în șiruri a rețelelor interdendritice de compuși intermetalici fragili. La temperaturi joase deformarea plastică a unor asemenea materiale de obicei nu este posibilă pentru că fisurile din constituentul fragil se propagă și în matricea ecruisată a aliajului. La temperaturi înalte deformarea plastică este însă posibilă deoarece în matricea care își menține ductilitatea prin recristalizare fisurile nu se propagă. O asemenea comportare o manifestă oțelurile aliate ledeburitice din care se confecționează sculele pentru așchiere rapidă; așa cum se constată în micrografiile din figurile rețeaua interdendritică de carburi secundare și ledeburitice se fragmentează în timpul forjării fără a produce fisurarea masei austenitice.

O cauză, similară de anizotropie o constituie distribuția în șiruri a incluziunilor nemetalice impusă de deformarea plastică la cald. În oțeluri aceste șiruri sunt observabile macroscopic după atac metalografic datorită diferenței de culoare, reflectivitate și rugozitate în raport cu masa metalică. Ele constituie fibrajul materialului și produc o anizotropie puternică a ductilității, tenacității și rezistenței la oboseală a materialului, aceste proprietăți având valori maxime în direcția fibrelor și minime în direcția transversală pe fibre. Întrucât transformările ulterioare din material (recristalizări, transformări fazice în stare solidă) nu pot elimina fibrajul aceasta rămânând în produsul finit ca o reminiscență permanentă a direcției de deformare, este necesar și important ca proiectarea procesului tehnologic de deformare plastică la cald să asigure materialului un fibraj corespunzător condițiilor de utilizare a produsului metalic.

În aliajele de aluminiu fibrajul este generat în principal de distribuția în benzi a regiunilor cu segregații: pe direcția transversală în raport cu axa principală de deformare profilul concentrației elementelor solubile prezintă maxime și minime nete care, prin dizolvare selectivă la atacul metalografic, creează un microrelief ce pune în evidență un fibraj clar observabil macroscopic. În numeroase alte aliaje structura în benzi stă la originea fibrajului.

În ansamblu, proprietățile unui material metalic deformat plastic sunt superioare celor ale materialului în stare brută de turnare: porozitățile și suflurile se sudează, peliculele interdendritice de faze secundare și incluziuni nemetalice se fragmentează, regiunile cu segregații se distorsionează.

Deformarea plastică la rece permite ridicarea caracteristicilor de rezistență mecanică a materialului metalic în cazul când acesta este utilizat în stare ecruisată, deci fără aplicarea unor tratamente termice ulterioare sau a unor încălziri în serviciu care să provoace anularea ecruisajului prin recristalizare.

Deformarea plastică la cald influențează proprietățile mecanice ale materialului prin exercitarea unui control asupra granulației acestuia. Obținerea unei granulații fine a matricei aliajului , care să asigure creșterea simultană a rezistenței mecanice și a tenacității materialului , este posibilă prin continuarea deformării până la cea mai joasă temperatură posibilă , cât mai aproape de pragul de recristalizare al materialului. Această deformare în cursul răcirii materialului este posibilă în operațiile de forjare dar nu și în procesul de extruziune; de obicei însă produsele extrudate au secțiuni mici ceea ce le asigură o răcire rapidă și implicit o granulație fină. În esență granulația din materialele deformate plastic la cald depinde de temperatura de sfârșit de deformare și de durata răcirii acestuia până la temperatura de recristalizare, durată dependentă de dimensiunea semifabricatului sau piesei.

4.3.Cercetări industrial privind apariția defectului coil break

Descrierea defectului

Coil – break ( frânturile) sunt o succesiune de cute transversale care pot acoperi toatã lãțimea benzii , cu o frecvența de apariție la 10 -20 mm . Gradul fluctuant al acestor cutãri este vizibil cu ochiul liber și palpabil la atingere (foto 4.1) .

Foto 4.1

Defectul poate acoperi suprafața benzi (fig.4.1.)

.

Fig.4.1.

Suprapuneri fine ale cutelor pot fi observate în adânciturile benzi (foto 2) .

Foto 4.2.

Profilul rugozitãții aratã cã acest defect produce pe ambele fețe stricțiuni în volumul benzii (fig.4.2)

.

Fig.4.2

4.4.Originea și mecanismul de formare a coil break ( frânturilor ).

Defectul apare la prima desfãșurare a spirei de pe rulou , în momentul în care spira este desprinsã de pe rulou (fig.4.2)

Fig. 4.2

Fenomenul apare când deformarea metalului ajunge la punctul de alungire maximã cunoscut sub denumirea de alungirea Lüders sau banda Piobert – Lüders . (fig. 4).

Anumite pãrți sunt deformate în zona de deformare plasticã altele în zona de deformare elasticã ( fig. 4). Acest lucru explicã de ce metalele care nu au palierul Lüders nu sunt afectate de acest fenomen .

Dispunerea acestor defecte pe secțiunea benzii este una transversal, în raport cu axa forței de tracțiune . Frânturile care apar pe suprafața benzii desfãșurate sunt rezultatul deformãrii neuniforme a materialului metalic (fig. 5).

Parametri care influențeaza apariția coil – break

Propietãțile intrinseci ale oțelului :

– Limita de curgere și alungirea sunt dependente de compoziția chimica și de tratamentul termic aplicat .

– Influența preponderenta a conținutului de carbon , influența pozitiva a conținutului de titan și influența negativã a conținutului de azot liber .

– Grosimea benzii.

cu cât grosimea benzi laminate este mai mare, cu atât amprenția defectului este mai pronunțatã.

– Temperatura de derulare :

limita de curgere scade pe masurã ce temperatura ruloului de ajustat este mai mare de 60o C.

– Rola presoare (rola de atac) :

eficiența acesteia depinde de condițiile de utilizare .

– Viteza de derulare :

se recomandã ca viteza de derulare sã fie mare , pentru prevenirea apariției defectului.

– Tracțiunea :

un nivel scãzut al tracțiunii duce la o intesificare a apariției defectului.

– Raza de derulare:

raza critică micã de derulare crește numãrul cutãrilor ( frânturilor ) . Raza critică de derulare la care apar cutãrile ( frânturile ) este un instrument de mãsurare a fragilitații la cutare a materialului la derularea benzii. Aceiași razã de derulare este vinovatã de creșterea fenomenului de cutare a benzii.

Sensibilitatea produselor și acțiuni preventive

Sensibilitatea produselor

Oțel obisnuit :

– Conținutul de carbon mic % C < 0,145

– Limita la curgere Re < 320 MPa

– Alungirea

Acțiuni de prevenire

Fãrã coil break ( frânturi ) sau cu un grad ușor de încrețire :

– cu un conținut de carbon %C > 0,145 rezultã o bandã ajustatã farã coil break ( frânturi).

– eliminarea azotului liber prin aducerea în compoziția chimicã a materialului , a unui procent redus de titan .

Raportul Ti/ N > 3,4 atenueaza ușor urmele de fagilitate la cutare.

Criterii de derulare a benzi pentru evitarea produceri de cutãri ( frânturi ).

– temperatura de derulare a benzii sã fie mai micã de 60o C

– viteza de derulare :

> 70m /minut cu folosirea rolei presore ( rola de atac ) care se pot utiliza în sectoarele de decapare și ajustare.

> 300m / minut cu un ritm temperat farã rola presoare ( rola de atac )

– efectul rolei presoare ( rola de atac ) :

Menirea rolei presoare ( rola de atac ) nu este de eliminare a formațiunilor de defecte , ci de a preveni formarea acestora , pentru a nu deveni vizibile cu ochiul liber și palpabile la atingere în timpul treceri benzii ( fig .6 ).

Confuzii posibile cu defectul “ facet ,,

Defectul “ facet ,, este dat de suprfața de contact a rolei ce are pe suprafațã defectul impregnat . Este un defect diferit de coil break (cutări ) , dar care poate favoriza apariția coil break ( cutări ) .

Sumar

– cutãrile ( frânturile ) sunt orientate transversal pe suprafața benzii și sunt vizibile cu ochiul liber și palpabile la atingere.

– acestea apar în momentul în care spira ruloului este desprinsã ( detașatã ) de pe acesta când deformația depășește momentul maxim de alungire sau mai bine zis se afla în limitele benzi Piobert – Lüders.

– fragilitatea la cutare a produselor din oțeluri moi , cu rezistențã scãzutã la alungire ( Re < 320 ) MPa.

– conținutul de carbon poate duce la eliminarea defectului dacã conținutul de carbon % C > 0,145 rezultând o bandã farã cute ( frânturi ).

Pentru realizarea unor produse cu risc de fragilitate la cutare este necesar sã:

– ținem sub control temperatura de procesare a rulourilor care trebuie sã fie mai micã de 60oC.

– ținem sub control viteza de derulare astfel:

>70 m / minut cu rola presoare ( rola de atac ) la decaparea și ajustarea benzilor.

>300m /minut derulare constant moderatã fãrã rola presoare ( rola de atac ).

Anexe

Formula de calcul a diametrului derulat al frecvenței de apariție a defectului.

Dap =

Dap – diametrul de aparitie

Th – grosimea benzii

Ys – limita la curgere

εp – alungirea Lüders.

εp –

n – coeficient de revenire

Ysl – limita inferioarã de curgere

Tsm – tensiunea maximã de rupere

Alungirea limitã Lüders la care coil break ( frânturile ) dispar.

εp

Dmin – diametrul minim al ruloului

S1 – pragul de determinare a fragilitații la cutare a oțelului.

Gradul de fragilitate al cutãri a oțelului depinde de raportul de eterogenitate W/V și de diferența lui V . Dacã V devine suficient de mic atunci cutãrile vor fi practic inexistente

S1 = 0,0007C + 0,000062 Mn +0,017 Th + 0,0014 Ti

Si W/V < S1 rezultã bandã fãrã cutãri ( frânturi )

W/V – ε/εp(1/(1+ εp)+ε) = ε/εp

ε – suprafața deformatã a metalului

*deformarea benzii fãrã rola presoare ( rola de atac )

ε = Th/(2 R_0 ) – (Ys 〖(1- ν+ ν^2 )〗^(-1/2))/E ((1- ν^2 ))/E

R0 – raza ruloului

ν – coeficientul Poisson

E – modulul Young

*deformarea benzii cu rola presoare ( rola de atac )

ε = Th /(2 R0 ) +Th/(2R1 )- (2Ys 〖(1- ν+ ν2 ) (-1/2)= ε /εp

R1 – raza rolei presoare ( rola de atac )

Posibilitatea eliminãrii apariției acestui defect :

– creșterea limitei de curgere (Re) prin creșterea conținutului de carbon ,

-creșterea limitei de curgere prin scãderea temperaturii de înfãșurare în timpul laminãrii ruloului ( < 600oC)

– reducerea azotului liber prin asigurarea unui raport Al/N minim 3:1 ,

– reducerea azotului liber prin asigurarea unui raport Ti/N minim 2:1 ,

– folosirea rolei anti-coil break la prima desfãșurare a ruloului sensibil la apariția defectului ,

– creștrea vitezei de desfãșurare și a tensiunii în bandã la prima desfãșurare a ruloului ,

-scãderea temperaturii la prima desfãșurare prin creșterea timpului între laminarea ruloului și introducerea lui în linia de tãiere în foi .

4.5.Experimentări de laborator

Metalografie

Secțiune transversală pe defect din zona cu suprafața afectata se observa lipsa stratului de oxid sau un strat de FeO incomplet

Sectiune din zona fara defect strat de tunder compact

Microstructura : Zona defect – structură ferito perlitică fără diferențe structurale comparative cu zona fără defect

Detaliul: marire 200x se observă pătrunderea în secțiune a defectuluii( ușor adâncită și fără țunder) corespunzător defectului pe suprafața

Microstructura : Zona fără defect structură ferito perlitică cu granulație uniformă poligonala.

Detaliu :Marire 200x

Poze rezervă din zona afectat de defect :

Adâncime defect ~0,3mm

Poze rezervă din zona neafectată de defect :