Vpliv silicija in analiznih odstopanj na tehnologijo valjanja dinamo trakov
The Influence of Silicon Content and Analyse Deviations on the Hot Rolling Technology of the Silicon Steel Strips
R. Robič1, ACRONI d.o.o., Jesenice R. Turk, V. Nardin, NTF - OMM, Ljubljana
Prejem rokopisa - received: 1995-10-04; sprejem za objavo - accepted for publication: 1995-12-22
S pomočjo tlačnih cilindričnih preizkusov smo raziskovali preoblikovalnost nekaterih jekel za izdelavo elektropločevin v temperaturnem območju med 750 in 1200°C. V neposredni proizvodnji smo preučevali vpliv preoblikovalnosti omenjenih jekel na ravnost in geometrijo toplo valjanih trakov, na porazdelitev sil valjanja med prevleki in na obrabo delovnih valjev.
Ključne besede: jekla za elektropločevine, napetost tečenja, preoblikovalnost, toplo valjanje, obraba delovnih valjev
Axisymmetric compression tests were made for silicon steels deformability studies. Influence of specific deformability characteristics to shape and flatness of hot rolled strips, work rolis wear profile and rolling load distribution were examined during hot rolling.
Key words: silicon steels, yield stress, deformability, hot rolling, work rolis wear
1 Uvod
Z laboratorijskim eksperimentalnim delom in meritvami v neposredni proizvodnji smo preučevali preoblikovalnost nekaterih elektro jekel v toplem v temperaturnem območju med 750 in 1200°C. Za uspešno hladno predelavo dinamo trakov je pomembno, da geometrija toplo valjanih trakov (v nadaljevanju TVT), ki predstavljajo vložek za nadaljno hladno predelavo, ustreza. Neravnost in neustrezen prečni profil vzdolž TVT, ki poleg debeline in širine opisujeta goemetrijo TVT, sta najpogostejša vzroka za težave pri hladnem valjanju. Geometrijo TVT pri toplem valjanju v celoti definira oblika aktivne valjčne reže zadnjega in predzadnjega prevleka, oba pa sta močno odvisna tudi od preoblikovalnih lastnosti valjanca.
Pri jeklih, iz katerih je izdelana dinamo pločevina, se preoblikovalne lastnosti v toplem močno spreminjajo že pri majhnih spremembah kemične sestave.
2 Eksperimentalno delo in pregled rezultatov
S pomočjo enostopenjskih cilindričnih stiskalnih preizkusov smo nekaterim jeklom različnih sestav izmerili napetosti tečenja v toplem. V tabeli 1 so navedene kemične sestave preiskovanih elektro jekel.
Na sliki 1 so prikazane napetosti tečenja v odvisnosti od deformacijske temperature. Preoblikovalnost preiskovanih jekel smo ovrednotili pri 25% deformaciji, preizkuse smo izvedli s hitrostjo deformacije 0,1 s"!.
Na osnovi analize krivulj tečenja lahko zapišemo:
1 Roman ROBIČ. dipl.inž. ACRONI d.o.o.. Jesenice 4270 Jesenice. C. železarjev 8
1.	Med legirnimi elementi ima na preoblikovalnost jekel za elektropločevine v toplem največji vpliv silicij.
2.	Najizrazitejši vpliv količine silicija se kaže pri jeklih EV15. Preoblikovalnost teh jekel se s spreminjanjem sestave v območju predpisane analize močno spreminja (slika 1, krivulji za šarži 215682 in 214974). V tehnološkem predpisu izdelave jekla EV 15 je količina silicija omejena na 1,3 do 1,69%.
3.	Pri jeklih EV15 sta izraziti dve obliki krivulj, ki prikazujejo temperaturno odvisnost napetosti tečenja. Pri jeklih z vsebnostjo silicija večjo od 1,64% z zniževanjem deformacijske temperature napetosti tečenja zvezno naraščajo. Pri jeklih z manj kot 1,38% Si z zniževanjem temperature napetosti zvezno naraščajo do temperature blizu 950°C, nato do temperature 900°C močno padajo in pod to temperaturo ponovno zvezno naraščajo.
4.	Pri elektro jeklih z več silicija (nad 1,7%) napetosti tečenja z zniževanjem temperature vedno znova zvezno naraščajo, vendar je vpliv silicija tudi pri teh jeklih velik. Z zniževanjem temperature se z večanjem silicija do temperature 950°C napetosti tečenja znižujejo, pri temperaturah nižjih od 900°C pa je ravno obratno.
3 Vpliv preoblikovalnosti jekel za elektropločevine na toplo valjanje
Preoblikovalnost jekla se pri toplem valjanju neposredno izraža v porazdelitvi in višini napetosti v valjčni reži. Napetostni profil določa (glede na velikost odvzema med prevlekom) silo valjanja, elastično deformacijo in obrabo delovnih valjev. Ti parametri pa skupaj s termično bombiranostjo delovnih valjev določajo obliko
Tabela 1: Kemična sestava Table 1: Chemical composition
Oznaka jekla	Štev. šarže				Kemična sestava (%)					
		C	Si	Mn	P	s	Cr	Cu	Ni	Al
EV 15	214974	0,015	1,64	0,18	0,01	0,007	0,16	0,44	0.24	0,393
EV 15	215682	0,015	1,38	0,26	0,01	0,003	0,15	0,5	0,24	0,238
EV 18 Al	215630	0,02	1,82	0,21	0,01	0,005	0,14	0,62	0,18	0,551
EV21A11000	215200	0,024	2,08	0,22	0,01	0,003	0,19	0,34	0,23	0,99
aktivne valjčne reže in s tem obliko prečnega profila valjanca.
deformacijske temperature zvezno naraščajo v celotnem temperaturnem območju toplega valjanja.
Vpliv preoblikovalnosti na silo valjanja
Pri jeklih EV15 z vsebnostjo silicija manjšo od 1,4% se zmanjšanje napetosti tečenja z zmanjšanjem temperature od 950 do 900°C kaže tudi v zmanjšanju sile valjanja (slika 2, označeno s puščicama). Tako hitro zmanjšanje sile valjanja ima za posledico rahlo valovi-tost traku, ki jo lahko pojasnimo s spremembo elastične deformacije delovnih valjev kar povzroči spremembo profila traku. Pri jeklih za elektropločevine z nad 1,7% Si se sila valjanja s padajočo temperaturo valjanja povečuje v celotnem temperaturnem območju valjanja (slika 3). To potrjuje, da napetosti tečenja z zniževanjem
Vpliv preoblikovalnosti na obrabo delovnih valjev
Vpliv preoblikovalnosti jekel za elektropločevine na obrabo delovnih valjev smo preučevali na valjalnem ogrodju tipa Steckel. Na slikah 4 in 5 so prikazane oblike površine delovnih valjev, izmerjene v osni smeri valjev. Valje smo izmerili takoj po demontaži - tople, in pred ponovnim brušenjem - hladne. Izhodna oblika valjev je bila v obeh programih valjanja (EV 15 in EV18A1) enaka - konkavna (-0,08 mm).
Pri toplem valjanju se robovi trakov v primerjavi s sredino intenzivneje ohlajajo in so zaradi tega hladnejši.
ra o. S
cn o
4-J
O
a ra z
--EV 15, chg 215682
-*-EV15, chg. 214974 -a— EV 18 Al. chg. 215630 -•—EV 21 Al 1000, chg. 215200
750 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 Temperatura (°C)
Slika 1: Odvisnost tečenja pri 25% deformaciji in hitrosti deformacije 0,1 s"1 od temperature deformacije
Figure 1: The inluence of flow stress by 25% of deformation and strain rate of 0,1 s"1 on temperature deformation
2000 1800 1600 1400 1200 | 1000 ™ 800 §■ 600 " 400
Slika 2: Krivulji temperature in sile valjanja, izmerjeni pri valjanju jekla EV 15 z vsebnostjo Si 1,32%
Figure 2: Rolling load and temperature curve, measured during hot rolling of silicon steel EV 15, vvith 1,32% of silicon
50 100 150
200 250 300 čas (s)
350 400 450 500
Slika 3: Krivulji temperature in sile valjanja, izmerjeni pri valjanju jekla EV18A1 z vsebnostjo Si 1,94%
Figure 3: Rolling load and temperature curve, measured during hot rolling of silicon steel EV18A1, with 1,94% of silicon
1000
200 0
0
700 2 o>
650
600 S 550 500
150 200 250 300 350 400 450 500 čas (s)
E E
T3 O (D č* ro o. o
T3
O
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 oddaljenost od roba valja (mm)
Slika 4: Oblika profda spodnjega delovnega valja, na katerem so bili izvaljani trakovi jekla za elektro pločevine EV 15 Figure 4: Steckel mili bottom work roll profiles measured before (initial profile) and after hot rolling of silicon steel EV15 strips
Valjanje jekel za elektropločevine na ogrodju Steckel poteka v temperaturnem intervalu od 980 do 780°C.
Po valjanju jekel EV18A1 (slika 5) je obrabni žleb na mestih, kjer se valjajo robovi trakov, na delovnih valjih precej globji kot v sredini valjev. S številom iz-valjanih trakov se razlika med globino roba in sredino obrabnega žleba povečuje. Rezultat omenjene obrabe delovnih valjev je neugodna oblika aktivne valjčne reže, zaradi katere na toplo valjanih trakovih nastajajo robne odebelitve, ki povzročajo precejšnje težave in zmanjšanje izplena pri nadaljnji hladni predelavi. Pri jeklih EV18A1 so med valjanjem hladnejši robovi trakov trši od sredine (slika 1) in tu je potrebno iskati vzroke za izrazitejšo obrabo robov obrabnega žleba. S povečevanjem vsebnosti silicija postaja obraba robov obrabnega žleba izrazitejša, ker se razlike med trdotami robov in sredine trakov s povečano vsebnostjo silicija povečujejo.
Pri jeklih za elektropločevine z vsebnostmi silicija nižjimi od 1,4% so med valjanjem hladnejši robovi trakov večinoma mehkejši v primerjavi s toplejšo sredino
E
e
c
"D C
U ■O
o
tf> T3 O
D 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 oddaljenost od roba valja (mm)
Slika 5: Oblika profila spodnjega delovnega valja, na katerem so bili izvaljani trakovi jekla za elektro pločevine EV18A1 Figure 5: Steckel mili bottom work roll profiles measured before (initial profile) and after hot rolling of silicon steel EV18A1 strips
(slika 1), zaradi česar je obraba delovnih valjev na mestih dotika hladnih robov manjša kot v sredini (slika 4).
4 Zaključek
Z opisanim delom smo potrdili velik vpliv silicija na preoblikovalnost jekel za elektropločevine. Ugotovili smo, da do največjih sprememb v preoblikovalnosti omenjenih jekel prihaja pri vsebnostih silicija med 1,3 in 1,7%. V praksi smo omenjene ugotovitve izkoristili za dodatno razumevanje pojavov pri toplem valjanju, obenem pa smo spremenili tehnologijo valjanja posameznih jekel za elektropločevine. Temperature valjanja jekel z višjimi vsebnostimi silicija smo zvišali, temperature valjanja jekel z nižjimi vsebnostimi silicija pa znižali. Spremenili smo plane valjanja, kar se je odrazilo v znatnem zmanjšanju robnih odebelitev na hladno valjanih kolobarjih, ki so v preteklosti predstavljale največjo težavo pri izdelavi dinamo pločevine.
operaterska stran
pogonska stran