• Nie Znaleziono Wyników

Ustalenie poprawki do wzoru Z. Wusatowskiego dla kilku stali stopowych

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2022

Share "Ustalenie poprawki do wzoru Z. Wusatowskiego dla kilku stali stopowych"

Copied!
33
0
0

Pełen tekst

(1)

Z E S Z Y T Y N A U K O W E P O L I T E C H N I K I Ś L Ą S K I E J

16 M e c h a n ik a 5 1958

Z y g m u n t W u sa tow ski, J e rz y K r y w u lt

K a te d r a P rz e r ó b k i P la s ty c z n e j

Ustalenie poprawki do wzoru Z. W usatowskiego dla kilku stali stopowych

W z o ry Z. W u s a to w s k ie g o n a ro z s z e rz a n ie i w y d łu ż e n ie w p ro c e s ie w a lc o w a n ia n a g o rą c o s ą p r a w id ło w e je d y n ie d la s t a li m ię k k ic h . W y k o n a n o p ró b y w a lc o w a n ia n a 7 g a tu n k a c h s ta li sto p o w y c h , ty p o w y c h d la n a s z y c h w a r u n k ó w i o k re ś lo n o p o ­ p r a w k ę d w s to s u n k u do s t a li m ię k k ic h . P o p r a w k a d u z a le ż n io n a je s t od z m ie n ­ n y c h g n io tó w p rz y ś r e d n ic h z a k re s a c h te m p e r a t u r w a lc o w a n ia o r a z o d z m ie n n y c h t e m p e r a t u r p rz y ś r e d n ic h z a k re s a c h g n io tó w ja k o n a jb a r d z ie j z b liż o n y c h do r z e ­ c z y w isty c h w a r u n k ó w p ra c y .

1. Wstęp

N

Szybki i w szechstronny rozw ój polskiego p rzem ysłu w ostatn im dzie­

sięcioleciu p ostaw ił pow ażne zadanie p rzed naszym h u tnictw em , a szcze­

gólnie w dziedzinie dostaw w yrobów w alcow anych. O ile nasze h u tn i­

ctw o m ogło zaspokoić potrzeby , jeśli chodzi o w yroby w alcow ane ze stali w ęglow ej, o ty le nap o ty k ało trudności, jeśli chodzi o zaspokojenie po­

trz e b n a w y ro b y w alcow ane, p rofilow e ze stali stopow ej. Spow odow ane to było b rak ie m odpow iednich m etod dokładnego obliczania k alib ro w a­

n ia w alców. K alibrow n icy sto su ją dotychczas w zory używ ane dla stali zw ykłych. P o w o du je to w w iększości p rzyp adków obniżenie jakości w y ­ robów w alcow anych, a często b ra k i w postaci zaw alcow ań, p rzepełn ień lub n iew y p ełn ień profilu.

. 1.1. C el p ra c y

W yłania się p o trzeb a po siadania tak ic h zależności, k tó re by ujm ow ały m ożliw ie ściśle zależności rozszerzenia i w ydłużenia w procesie w alco­

w ania, a k tó ry m i m ożna b y obliczyć dow olne p ro ste kalib ro w an ie d la

(2)

56 Z y g m u n t W u s a to w s k i, J e r z y K r y w u lt

różnych g atu n ków stali, gdyż od tego w dużej m ierze zależy jakość i w y­

dajność p ro d u k cji walcow ni.

Za podstaw ę w zięto tu w zory Z W usatow skiego [1] u jm u jąc e zależ­

ność rozszerzenia i w ydłu żen ia dla stali zw ykłej i w tej pracy p róbo­

w ano je przystosow ać dla stali stopow ych i w ysokostopow ych przez w y ­ znaczenie odpow iednich w spółczynników u w zględniających rodzaj stali w zależności od tem p e ra tu ry , g niotu i w spółczynnika kształtu.

W zór Z. W usatow skiego m a postać:

P = Y-w (1)

lub l = Y(W- 1) (2)

gdzie: — W = — 10-1 '269 ' ^«0556 • 8, (3)

przy czym:

(ł = — — w spółczynnik rozszerzenia, y = — — w spółczynnik gniotu,

K

8 = — — w spółczynnik kształtu,

h i

sw = -^ w spółczynnik walców.

W yprow adzając swój w zór Z. W usatow ski w yszedł z zasady stałej objętości.

V p* X = 1, - (4)

gdzie: X = —---- w spółczynnik w ydłużenia.

h

C elem pow iększenia dokładności w zoru (1) w prow adzono cztery po­

p raw k i [1, 2, 3], a m ianow icie:

p = a • c • d ■ f ■ y~w (5)

oraz

>■ = - • - ~ ^ (6 >

a c a f

P op raw k i a i c uw zględniają te m p e ra tu rę o raz szybkość w alcow ania i m ają bardzo w ąski zakres zastosow ania. P o p raw k a d uw zględnia g a tu ­ n ek stali, popraw ka f zaś rodzaj i sta n pow ierzchni walców.

P odane w poprzednich p racach [1] popraw ki d dla kilk u gatu nk ów stali w yprow adzono na podstaw ie obcych badań. Nie pok ryw ały one ro ­ dzajów stali ani też w aru n k ó w w alcow ania obecnie u nas. D latego oka­

zało się konieczne w ykonanie badań rw w iększym zakresie dla ustalenia w artości popraw ki d p rzy d a tn ej dla w a ru n k ó w krajow ych.

(3)

P o p r a w k i do w z o r u Z . W u s a to w s k ie g o 57'

2. Próby własne

Do pró b w y b ran o 7 g atu n k ó w stali stopow ych o składzie podanym w tab licy 1. P rz y doborze g a tu n k ó w stali do badań, sta ra n o się uw zględ­

nić p o trzeb y p rze m y słu co do:

1. zapotrzebow ania danego g a tu n k u stali w przem yśle,

2. rep re z en to w a n ia przez w y b ra n y g a tu n e k pew nej g ru p y stali sto­

pow ych,

3. sta li c h a ra k te ry sty c z n y c h ze w zględu n a skład chem iczny,

4. stali, k tó ry c h dokładne obliczenie rozszerzenia stw arza duże tru d ­ ności.

T a b l i c a 1

N r

sta li G a tu n e k sta li

Z a w a rto ść s k ła d n ik ó w w p ro c e n ta c h

ę M n Si P S C r N i

1 S zch 15 . 0,97 0,34 0,26 0,018 0,011 1,41 0,25

2 K C 3 0,19 0,28 0,38 0,021 0,022 12,18 0,13

3 18 H N W A 0,15 0,44 0,32 0,018 0,011 1,27 3,73

4 H 25 T 0,11 0,44 1,16 0,023 0,012 25,33 0,12

5 35 H G SA 0,30 1,03 1,13 0,024 0,006 0,89 0,28

6 K N R 1 0,11 0,52 1,42 0,023 0,018 17,01 7,01

7 K P 2 0,13 0,51 0,57 0,023 0,022 17,59 6,63

P ró b y w szystkich g atu n k ó w stali przeprow adzono n a w alcarce do­

św iadczalnej [5] In s ty tu tu M etalu rg ii Żelaza w Gliwicach.

P ró b y prow adzono w trz e ch etapach, stosując trz y rodzaje w spółczyn­

n ika k ształtu :

W sp ó łc z y n n ik k s z ta łtu U ż y te p rę ty

1 8 = — = 1

K

30 X 30 X 500 m m

2 S = A = 2

h, 20 X 40 X 500 m m

3 8 = — = 5

hi

16 X 80 X 500 m m

(4)

58 Z y g m u n t W u s a to w s k i, J e r z y K r y w u l t

W alcow anie przeprow adzono n a w alcarce duo n a w alcach o średnicy D = 308 m m w alcam i stalow ym i g ładkim i oraz p rzy szybkości w alco­

w an ia stałej w granicach: v = 0,6 — 0,8 m /sek. D la w szystkich gatu nkó w sta li u stalono z góry trz y zak resy te m p e ra tu r w alcow ania: najniższą, śred n ią i najw yższą. Ja k o najniższą te m p e ra tu rę p rzy ję to dolną tem p e­

r a tu rę w alcow ania, p rzy k tó rej w alcow anie gorące m oże jeszcze p rze­

biegać

td = 850 — 950 °C.

J a k o te m p e ra tu rę śred n ią p rzy ję to te m p e ra tu rę obecnie stosow aną w p ro ­ cesie w alcow ania dla danego g a tu n k u stali

t b = 950 — 1100 °C.

J a k o te m p e ra tu rę najw y ższą p rzy ję to górn ą dopuszczalną granicę przy w alcow aniu n a gorąco

t c = 1100 — 1200 °C

N astępnie ustalono g nioty procentow e stosow ane w zakresie od 10 do 40%, a m ianow icie G % = 10, 20, 30 i 40%.

P ró b y p rzeprow adzone w ten sposób, że p rzy te m p e ra tu rz e n ajw y ż­

szej (tc = 1100 — 1200 °C) przew alcow ano p ró b y o w spółczynniku k ształ­

tu 8 = 1 w szystkich sta li z g niotam i G % = 10, 20, 30 i 40%,

N astępnie w tej sam ej tem p e ra tu rz e i z ty m i sam ym i gniotam i (10, 20, 30, 40%) zm ieniając kolejno w spółczjm niki k sz ta łtu prób z 8 = 1 na 8 = 2 i 8 = 5.

T en przebieg pró b pow tórzono kolejno dla te m p e ra tu ry średniej (tb =

= 950 — 1100 °C) i najniższej (ta = 850 — 950 °C).

P ró b y do w alcow ania nagrzew ano stopniow o do żądanej te m p e ra tu ry w piecu kom orow ym ogrzew anym gazem. T e m p era tu rę w piecu m ierzono za pom ocą term o p ary . Podczas w alcow ania te m p e ra tu rę w alcow anej p ró b k i m ierzono p iro m e trem optycznym w szczelinie walców. D la uzy­

skania ja k n ajdo k ład n iejszy ch pom iarów te m p e ra tu ry p iro m etrem optycz­

n y m p róbk i po w yjściu z pieca (przed w alcow aniem ) oczyszczano- ze zgorzeliny.

P ró b k i po przew alcow an iu m ierzono w dw u m iejscach, a podstaw ą do obliczeń b y ły średn ie w artości:

h-2 — wysokość m eta lu po przew alcow aniu, b2 — szerokość m eta lu po przew alcow aniu, k tó re naniesiono do tablic pom ocniczych.

Z d an y ch pom iarow ych pró b p rze d i po w alcow aniu obliczono i rów ­ nież zestaw iono w ty ch sam ych tab licach następ u jące w artości:

(5)

P o p r a w k i d o w z o r u Z. W u s a to w s k ie g o 59

1. Pobi = a f ~ w — w spółczynnik rozszerzenia w ażny d la stali zw y k­

łej, obliczony su w akiem do w zoru Z. W usatow ­ skiego z u w zględnieniem p o p raw k i na te m p e ra ­ tu rę ,

2. prz = -jy- — w spółczynnik rozszerzania rzeczyw isty,

3. d = f rz- — p o p raw k a do w zoru Z. W usatow skiego uw zględ-

pobl

n iająca skład chem iczny stali.

P oza ty m p rzy jęto :

f = 1 — dla w alców stalo w y ch i u tw ard zo n y ch gładkich.

N a p o d staw ie obliczeń um ieszczonych w tablicach w ykonano w y k re ­ sy, k tó re u ła tw ia ją p ra k ty c z n e w yznaczenie pop raw k i d dla odpow ied­

niego g a tu n k u stali.

D la poszczególnych gatu n k ó w sta li w ykonano dw a rod zaje w y k re ­ sów:

1. d f (G %) — p rzy t ° C = const, 2. d = f ( t °C) — p rzy G % = const,

z k tó ry c h w yznaczam y w arto ść p o p raw k i d p rz y obliczaniu w spółczyn­

n ika rozszerzenia w zorem Z. W usatow skiego !w postaci:

0 = d • Y“ w (V

oraz w spółczynnika w ydłużenia:

X = ± r <iv-i) (8)

d

Z ry su n k u odczytyw ać należy w arto ść p o p raw k i d w zależności od w a ru n k ó w w alco w an ia danego g a tu n k u stali. W artość w y k ła d n ik a — W je st ta k a sam a ja k dla stali w ęglow ych.

3. Omówienie w yników

A naliza p rzep row adzo n ych pró b w w y n ik u dokonanych obliczeń w y ­ kazuje, że sk ład chem iczny w alcow anej stali oraz w pew ny m stopniu jej stru k tu ra , poza ty m te m p e ra tu ra i szybkość w alcow ania, s ta n po ­ w ierzch ni w alców w spółczynnik k sz ta łtu — posiadają duży w pły w na w ielkość w spółczynników rozszerzenia i w ydłużenia.

Podczas p rzeprow ad zania prób i analizy w yników stw ierdzono w pływ s tr u k tu ry stali n a w ielkość rozszerzenia. Zau'ważono, że stale różniące się s tru k tu rą , n a p rzy k ład K P2 o stru k tu rz e au sten ityczn ej i KC3 — fe r-

(6)

60 Z y g m u n t W u s a to w s k i, J e r z y K r y w u lt

ryty cznej z w ęglikam i, w yk azu ją znaczne różnice w wielkości w spółczyn­

nika rozszerzenia p rzy zachow aniu ty ch sam ych w aru n k ó w w alcow ania (te same: gniot, tem p e ra tu ra , szybkość w alcow ania, stan walców, w spół­

czynnik kształtu).

Poniew aż p róby przeprow adzone b y ły nie celem stw ierdzenia i ok re­

ślenia w pływ u s tr u k tu ry stali na wielkość rozszerzenia, problem ten po­

zostaje o tw a rty i w ym aga dalszych badań.

N a podstaw ie otrzy m an y ch obliczeń i w ykonanych w ykresów m ożna stw ierdzić, że otrzym an e popraw ki na skład chem iczny p rzek reślają m oż­

liwość o trzy m an ia stałego w spółczynnika d (średniego) dla jednego ga­

tu n k u stali.

Na przy k ład w alcując sta ł 18 HNW A (chrom ow o-niklow a; rys. 1 a, 1 b, 1 c) p rzy założeniu stałej te m p e ra tu ry -walcowania t = 1000 °C (patrz rys. 1 b), stałego w spółczynnika k sz ta łtu 8 = 1, stałej średnicy w alców D = 308 m m, stałej szybkości w alcow ania 1 m /sek, a zm ieniając gniot procento‘wy o d 40 do 10% otrzym am y:

dla G % — 40% — prz = 1,363; odpow iednie d = 1,0735, G% = 30% — P,z = 1,248; odpow iednie d = 1,04833, G % = 20% — fłrz = 1,055; odpow iednie d = 0,9956, G % = 10% — Prz = 1,023; odpow iednie d = 0,9810.

N a podstaw ie tego p rzy k ład u łatw o stw ierdzić, że nie m ożna p rzyjąć dla d anej średn iej w artości popraw ki d, nie uw zględniając wielkości gniotu.

Różnice pom iędzy w artością popraw ki d dla gniotu 40 i 10% są zbyt duże, a b y móc p rzy jąć śred nią w artość. G dyby p rzyjąć średn ią w artość d, to w yniosłaby ona 1,0292. T a w artość odpow iada popraw ce d dla gnioitu G % = 25%. N iesłuszne byłoby przyjm ow anie jej także dla gniotów G % =

= 40%, gdy d rzeczyw iste w ynosi 1,0735 lu b dla G % = 10%, gdzie d rze­

czyw iste w ynosi 0,9810.

Z akładając w drugim p rzyp ad k u zm ienną tem p e ra tu rę , a pozostałe czynniki pozostaw iając te sam e, a m ianow icie (rys. 2 a, b, c, d):

Ś rednica w alców D = 308 m m , w spółczynnik k sz ta łtu 8 = 1, szybkość w alcow ania 1 m /sek, gniot G % = 30%, o trzym am y n astępujące w artości popraw ki d (patrz ry s. 2 c).

dla t a = 1100 °C — prz = 1,218; odpow iednie d = 1,0428 t b = 1000 °C — Prz = 1,216; odpow iednie d = 1,0376 t c = 900 °C — Prz = 1,215; odpow iednie d = 1,0336

Z ty ch porów nań w ynika, że w pływ te m p e ra tu ry n a wielkość popraw ki d je s t nieznaczny, należy go jed n a k w rozw ażaniach teoretycznych uw zglę­

dniać.

(7)

P o p r a w k i do w z o r u Z . W u s a to w s k ie g o 61

c%

R ys. 1 a

R ys. 1 b

(8)

62

Z y g m u n t W u s a to w s k i, J e r z y K r y w u l t

6 7„

Rys. 1 c

d * f ( t )

D T W m rr, 1 M M A

ś re d n i g ruot 71+13 % yo,89+ 0,87

1 <5 * 1--- »

1 , . _____ — — - r " __________*—-—

-

«— --- -

8 5 0 900 950 1000 1050 1100 1150 1200

Rys. 2 a

(9)

P o p r a w k i d o w z o r u Z . W u s a to w s k ie g o

t ■ ■- 63

d

12

1.1

1,0

0,9

d = f(t)

D =308 m m 18HNWA

średni gniot 2 0 + 2 2 % / 0,8 ~ 0.7 8

/ 6=1---— *

6--2---

, — ■—

850 900 950 1000 1050 1100 1150

t° C

Rys. 2 b

1200

d,

V

1.1

1.0

09

8 5 0 900

d = f ( t ) D = 3 08 m m

średni g n io t 30 —3 2 % 1/0:7+ 0.68 18HNWA

950 1000 1050 1100 1150 1200

r c

Rys. 2 c

(10)

64 Z y g m u n t W u s a t o w s k i , J e r z y K r y w u l t

P rak ty czn ie p rzy n ajm n iej dla pew nych zakresów te m p e ra tu r można b y p rzyjm ow ać śred n ią w artość d.

Z m ieniając n astęp n ie w spółczynnik k ształtu , a pozostałe d ane założe­

niow e pozostaw iając stałe (patrz rys. 2 c).

D -- 308 m m

te m p e ra tu ra w alcow ania t = 1000 °C, szybkość w alcow ania 1 m/sek, gniot G % = 30%

otrzym ano:.

8 = 1 — P„ = 1,218; odpow iednie d = 1,0428, 8 = 1 — Prz = 1,137; odpow iednie d = 1,0158.

W pły w w spółczynnika k sz ta łtu n a w ielkość popraw ki d jest znaczny.

N ie m ożna więc p rz y popraw ce d nie uw zględniać w pływ u k ształtu.

D =308m m . 18HNWA

średni g n io t 40 + 4 2 % yO fi + 0,58

<5*7--- X 0 •

X--- -

85 0 900 950 1000 1050 1100 1150 1200

t° C Rys. 2 d

D la stali 18 HNW A i gniotów w granicach od 11 do 22% (rys. 2 a, b), w artość popraw ki d bez w zględu n a w artość w spółczynnika k ształtu 8 w te m p e ra tu rz e od 880° do 1030 °C jest m niejsza od 1, w tem p eratu rze 1050° do 1200 °C w zrasta i p rzy jm u je w artości większe od 1, d la gnio­

tó w w granicach 30 do 32% (rys. 2 c) w artość popraw ki d znacznie p rze­

kracza w artość 1, szczególnie d la 8 = 1 w zakresie te m p e ra tu r od 880 do 1200 °C, d la gniotów w granicach 40 — 42% (rys. 2 d), d p rzy jm u je w arto ści blisko 1,1 szczególnie dla 8 = 1 .

(11)

P o p r a w k i do w z o r u Z. W u s a t o w s k i e g o W

N ajw yższą w arto ść d — osiąga dla ty ch gniotów w te m p e ra tu rz e 1050 °C. P rz y wzroście i spadku te m p e ra tu ry w artość d nieznacznie m a­

leje. D la te j stali jed y n y m słusznym w zorem u jm u jąc y m w ielkość w spół­

czynnika rozszerzenia jest w zór (7) z uw zględnieniem popraw ek z w ykresu.

R ysunek 3 a, b, c p rzed staw ia w pływ zm iennego gniotu n a w artość popraw ki d p rzy stały ch te m p e ra tu ra c h 900 °C, 1000 °C, 1100 °C. N a r y ­ su n k u 3 a, b przekroczenie w artości 1 n a stę p u je przy gniocie około 20%, na ry su n k u 3 c w tem p e ra tu rz e 1100 °C ju ż p rz y 15%.

d i

1,2

V

W

0.9

d-r(6)

0 -3 0 8 m m

średnia te m p e ra tu ra 900°C

Szch 15

8-1 ---.

8 - 2--- 8 - 5--- ►

X

05 OS 0.7 r 0,6

10 20 30

G7.

4 0

R ys. 3 a

A nalizując dalej w yniki o trzy m an y ch w artości p o praw ki d dla poszcze­

gólnych stali stw ierdzono, że dla stali Szch 15 (rys. 4 a b, c) dla gniotów w granicach 9 do 11% i te m p e ra tu ra c h 900 do 1100 °C w artość popraw ki d odbiega nieznacznie od w artości 1 (p atrz rys. 4 a) bez w zględu na w spół­

czynnik k sz ta łtu 5. W ty ch w a ru n k a ch dla tej stali w celach prakty czn ych m ożna stosow ać w zór Z. W usatow skiego na w spółczynnik rozszerzenia w postaci pierw o tn ej (1).

Dla ty ch sam ych zależności gniotów n a ry su n k u 4 a w zakresie te m ­ p e ra tu r od 1100 do 1200 °C w artość popraw ki d znacznie się różni od 1, wobec czego p rzy przeliczaniu w spółczynnika rozszerzenia należy ją uw zględniać i liczyć w zorem Z. W usatow skiego (7) popraw ionym . Uw zględ­

niając, że dla 6 = 2 i S = 5 — d > 1 , a dla 5 = 1 — d < 1, d la gniotów

% w granicach 19 do 21% (rys. 4 b) w zakresie te m p e ra tu r 900 — 980 °C

5 M e c h a n ik a n r 5

(12)

66 Z y g m u n t W u s a t o w s k i , J e r z y K r y w u l t

G %

R ys. 3 b

Rys. 3 c

(13)

P o p r a w k i do w z o r u Z. W u s a t o w s k i e g ö (57

1,2

d*f(t)

0 *3 0 8 m m Szch. 15

śred n i g n io t 9 + 11 % y 0,91-¡-0,89

i.'

x . f 8 * 2---

S - s---

. Jl— --—---

•l,

1,0

0,9

8 5 0 900 950 1000 W50 1100 1150 1200

ł°C

R y s. 4. a.

d

1,2

V

10

d = f ( t ) D *3 0 8 m m ś re d n i g n io t 19+21%

Szch 15 y 0,81+ Q79

6 * 1--- «

8*2

S - s--- -

_____1- «----

---- -

-+■— (

i - . ')

l . '

0,9

850 900 950 1000 ,1050 : 1100 . .1150’

; ' .1%

■1200

R ys. 4 b ' . , / .'VA " !

5*

(14)

68 Z y g m u n t VV u s a t o w s k i , J e r z y K r y w u l t

w artość popraw ki d w aha się w granicach 1 (0,98 — 1,12). S tąd wniosek, że wzór (1) może tu mieć zastosowanie. N atom iast w zakresie te m p e ra tu r 980 do 1200 °C, gdzie w artości p o praw ki d są g rubo większe od 1, szcze­

gólnie dla w spółczynnika k ształtu 8 = 5, słuszne jest stosow anie do obli­

czeń rozszerzenia w zoru (7).

P rz y gniotach w granicach 29 do 31% (rys. 4 c) bez względu na współ­

czynnik k sz ta łtu w artości popraw ki d jest najbliższa 1 w tem p eratu rze 1050 °C. Ze w zrostem i spadkiem te m p e ra tu ry w artość popraw ki d rośnie.

d V

V

d - f ( t ) D = 3 0 8 m m ś red n i gniot 2 9 + 3 1 %

Szch 15 y 0/1 + 0,6 9

i * 7---

\= izzzz:

Ogólnie dla stali Szch 15 w zór (1) d aje w artości w spółczynnika roz­

szerzenia m niejsze od rzeczyw istych. N ależy więc stosow ać w zór (7) uw zględniając opracow ane popraw ki.

R ysunki 5 a, b, c p rzed staw iają podobnie w pływ zm iennych gniotów przy stały ch tem p e ra tu ra c h w alcow ania 900, 1000, i 1100 °C n a wielkość poprlawki d. N a ry su n k ach 5 a i 5 b stw ierdzim y pew ne załam anie na w ykresie p rz y około 20% gniotu.

D la stali KC 3 (rys. 6 a, b, c) gniotów w granicach 18 do 20% (patrz rys. 6 b) w artość p o praw ki d bez w zględu n a w artość w spółczynnika kształtu 8 w zakresie te m p e ra tu r 900 do 1200 °C w aha się w granicach 1.

Można więc stosow ać do obliczeń w spółczynnik rozszerzenia w zór (1), dla gniotów w granicach 29 do 31% (rys. 6 c) d p rzy jm u je w artość większą od 1, szczególnie dla p rętó w o w spółczynniku k ształtu 8 = 2. W ty m w y-

(15)

P o p r a w k i do w z o r u Z. W u s a t o w s k i e g o 69

0 = 3 0 8 m m ś re d n ia te m p e ra tu ra 900°C

6 - 2--- .

¿=5--- +

X

»

» ___

-—--- X ------ ---^ ._______ !---

--- p . ---'

0.9 0,8 0,7 ? - 0,0

10 2 0 3 0 4 0

G'/o

E y s. 5 a

/

Rys, 5 b

(16)

Z y g m u n t W u s a t o w s k i , J e r z y K r y w u l t

cf= f ( 6 )

R ys. 5 c

ś re d n i g n io t 8 * 1 0 % y 0,92 ^0,90

ji ' * '.'4 6 -18 - 2--- .

8 - 5---

% '

.

\

~ _ -1__i -

j

. 8 5 0 900 950 1000 1050 1100 1150 1200

t° C Rys. 6 a

(17)

P o p r a w k i do tv z o r u Z. W u s a t o w s k i e g o 71

d

1,2

1,1

1.0

0,9

d-f(t)

0 -3 0 8 m m

¿ re d m g n io t 18^20%

K C 3 J 0 8 2 -0 .8

8 5 0

6-1--- 5 ,2---

«5=5--- *

¡I

... I '

— — — ---= •---__ --- '

Jl___ - W —h"jL. :: '

900 950 1000

R ys. 6 b

1050 1100

t ° C

1150 1200

d

1.2

1.1

1.0

0,9

d * f ( t )

0 * 3 0 8 m m KC3

s re d n ig m o t 29^317. y0¡71i-0,69

8 = 1

> / i i l I i I I .1#

K ____ +

---

»

8 5 0 900 950 1000 1050 1100

t aC

1150 1200

H ys. .6 c

(18)

72 Z y g m u n t W u s a t o w s k i , J e r z y K r y w u l t

e%

R ys. 7 a

ftys, 7)5

(19)

P o p r a w k i d o w z o r u Z. W u s a t o w s k i e g o 73

padku należy stosow ać do obliczeń w spółczynnika rozszerzenia wzór (7), uw zględniając podane n a w ykresie popraw ki.

C iekaw y przebieg dla stali H 25 T stw ierd zam y n a ry su n k u 7 a, b, c, przed staw ia on w p ły w zm iennego g n iotu p rz y stały ch tem p e ra tu ra c h . Do zakresu 15 do 20% gniotu w artość d p raw ie się nie zm ienia, by później rap to w n ie w zróść do góry.

R ys. 7 c

D la stali H 25 T i gniotów w granicach od 10 do 12% (rys. 8 a) w artość popraw ki d w zakresie te m p e ra tu r od 850 do 1020 °C jest niższa od 1 (dla te m p e ra tu ry 870 °C i 8 = 1 w ynosi 0,9650, dla 8 — 2 — 0,9850, zaś przy tem p e ra tu rz e 1020 °C oraz 5 = 1 i 8 = 2 jest bardzo bliska 1).

Ze w zrostem te m p e ra tu ry do 1200 °C w artość d bardzo powoli w zrasta i osiąga w artość 1 p rzy tem p e ra tu rz e 1150 °C.

P rz y gniocie w g ranicach 19 do 21% (rys. 8 b) w artość d dla 8 = 1 zm ienia się od 0,9700 w te m p e ra tu rz e 850 °C do 1 w tem p e ra tu rz e 1000 °C i 1,0270 w tem p e ra tu rz e 1170 °C. Dla 8 = 2 zm ienia się d od 0,9950 'w te m p e ra tu rz e 850 °C do 1,0150 w te m p e rtu rz e 980 °C, po czym u trz y ­ m uje sta łą w artość aż do te m p e ra tu ry 1170 °C.

Dla gniotów w g ranicach 29 do 31% (rys. 8 c) w artość d rośnie od 1,0748 w tem p e ra tu rz e 830 °C do 1,1150 w te m p e ra tu rz e 1150 °C. Dla 5 = 1, d la 8 = 2 zależność d od te m p e ra tu ry p rzedstaw ia się podobnie jak dla 8 = 1, z tą tylko różnicą, że w te m p e ra tu rz e 850 °C p rzy jm u je w artość 1,0400, w zrastając do 1,0950 w tem p e ra tu rz e 1150 °C.

(20)

74 Z y g m u n t W u s a t o w s k i , J e r z y K r y w u l t

d f ( t )

t ° C

R ys. 8 a

*

Rys, 8 b

(21)

P o p r a w k i do w z o r u Z. W u s a t o w s k i e g o 75

i°C Rys. 8 d

(22)

76 Z y g m u n t W u s a t o w s k i , J e r z y K r y w u l t

G %

R ys, 9 a

6%

Rys. 9b

(23)

P o p r a w k i do w z o r u Z. W u s a ł o w s k i e g ó 77

W ynika stąd, że dla tej stali w artość p o p raw k i d bardzo inten syw nie w zrasta ze w zrostem gniotu. O bliczenia w spółczynnika rozszerzenia dla w iększych gniotów (25 do 40%; p a trz rys. 8 d) pow inno się przeprow adzać w zorem (7) z koniecznym u w zględnieniem popraw ki d z w ykresów dla u stalon y ch w a ru n k ó w w alcow ania.

W pływ zm iennego gniotu n a w artość popraw ki d stali 35 HGSA przy stałej tem p e ra tu rz e przed staw iają ry su n k i 9 a, b, c. Na ry su nkach o trz y ­ m am y sta ły m niej w ięcej i ró w n o m ie rn y p rzy ro st tej w artości, przy czym około gniotu 20% n a stę p u je przekroczenie w arto ści 1 i przejście do w a r­

tości w iększych od 1.

R ys. 9 c

D la stali 35 HG SA (rys. 10 a, b, c, d) i gniotów w g ranicach od 11 do 13% (rys. 10 a) w arto ść popraw ki d dla 8 = 1 zm ienia się od w artości 0,9550 w te m p e ra tu rz e 850 °C do 0,9770 w te m p e ra tu rz e 1050 °C, po czym spada do w artości 0,9720, w te m p e ra tu rz e 1170 °C. D la 8 = 2 , w arto ść d w tem p e ra tu rz e 850 °C w ynosi 0,9820, w zrastając do w artości 0,9950 w tem p e ra tu rz e 1180 °C. Dla gniotów w granicach 20 do 22% (rys. 10 b) przebieg k rzy w y ch je s t podobny do poprzednich, z ty m że są przesunięte w stro n ę w artości 1 dla gniotów w g ran icach 40% (rys. 10 d) i 8 = 1, w artość d w ynosi1 1,0370 w te m p e ra tu rz e 860 °C, w zrastając do 1,0770 w tem p e ra tu rz e 1180 °C. D la 8 = 2 przeb ieg jest podobny: w tem p e ra ­ tu rz e 860 °C d = 1,0200 w zrastając do 1,0700 w te m p e ra tu rz e 1180 °C.

(24)

78 Z y g m u n t W u s a i o w s k i , J e r z y K r y w u l t

1.2

1.1

1.0

0.9

85 0 900

d = f(t) 0 = 3 0 8 m m

ś re d n i g n io t 11 ~ 13 % J 0 fi9 -0,87 35 H GS A

950 1000 1050

8 1 ---*

5 2 - ---

: . i

, — - i --- X ---

. . .

1100 t°C

1150 1200

R ys. 10 a

1.1

O - 308 m m

średni g n io t 2 0 5 2 2 % 1/0.85 0,78 35HGSA

8 - 1...

8 - 2 ---

__ _____

1,0

09

8 5 0 9 0 0 950 1000 1050 1100

t°c

1150 1200.

R ys. 10 b

(25)

P o p r a w k i do w z o r u Z. W u s a t o w s k i e g o 79

•C

R ys. 10 c

R ys. 10 d

(26)

80' Ź y g m u n t W u s a t o w s k i , J e r z y K r y w u l t

W spółczynnik rozszerzenia dla tej stali należy liczyć w zorem (7).

W zór (1) nie może tu mieć zastosow ania, gdyż dla niskich gniotów daje za duże w artości w spółczynnika rozszerzenia, dla dużych gniotów daje.

m niejsze w artości od w artości w spółczynnika rozszerzenia rzeczywistego.

W pływ zm iennego gniotu p rzy stały ch te m p e ra tu ra c h w alcow ania na w artość popraw ki d dla KNR1 p rzed staw iają ry su n k i 11 a, b, c. Ciekawy jest rap to w n y p rzy ro st w artości d p rzy w iększych gniotach od 20% w za­

leżności od rb snących tem p e ra tu r.

d = f l e )

R ys. 11 a

D la sta li KNR1 i gniotów w granicach 9 do 11% (rys. 12 a) w artość popraw ki d dla 8 = 1 w aha się w granicach od 0,9875 w tem p eratu rze 860 °C do 0,9980 w te m p e ra tu rz e 1180 °C. Dla gniotów w granicach 18 do 20% (rys. 12 b) i 8 = 1 w artość popraw ki d w aha się w granicach od 0,9800 d la te m p e ra tu ry 800 cC, jeśli się przyjm ie w artość 1,0100 w te m ­ p e ra tu rz e 1000 °C, do 1,0230 w tem p e ra tu rz e 1180 °C. D la gniotów w granicach 29 do 31% (rys. 12 c) rośnie od w artości 1 w tem p eratu rze 850 °C przez 1,0700 w te m p e ra tu rz e 1060 °C do 1,1350 w tem p eratu rze 1180 °C.

Z powyższego zestaw ienia w ynika, że w spółczynnik rozszerzenia dla tej stali m ożna tylko i w yłącznie liczyć w zorem (7). Przeliczanie wzo­

rem (1) d a je 15% błędu.

S ta l K P2 (patrz rys. 13 a, b, c) w ykazuje stosunkow o nieduży p rzy ­ ro st popraw ki d do gniotu około 20%, później przyrost ten jest większy.

(27)

P o p r a w k i d o w z o r u Z. W u s a t o w s k i e g o 81

6%

R ys. 11 b

d - f ( G )

ś re d n ia te m p e ra tu ra 1000°C

' 5 = 1

X

"

0.9 0.8 07 -

r

\

i ii 0,6 :

10 2 0 30 40

G°/o Rys. l i c

6 M e c h a n ik a n r 5

f

(28)

/

82 Z y g m u n t W u s a t o w s k i , J e r z y K r y w u l t

ś re d n i g n io t 9 - 1 1 ’/. /0.91 - 0 .8 9

8=1

\

--- X X

900 950 1000 1050 1100 1150 1200

t ’ C R ys. 12 a

d ’ f ( t )

D-30S KNR1

ś re d n i gniot 13^20 1/0/32^0,80

X X x

850 900 950 1000 1050 1100 1150 ' 1200

t ’ C

R ys. 12 b

(29)

P o p r a w k i d o w z o r u Z. W u s a t o w s k i e g o 83

t ' c R ys. 12 c

d = f ( 6 )

D =308 m m ^

ś re d n ia te m p e ra tu ra 900‘ C

1

8 = 2--- 8 =5 - ---*

_—•—" -

---1"~T ~

---.---

0,9 0,8 r

07 0.6

10 2 0 30 4 0

GV„

R ys. 13 a

(30)

84 Z y g m u n t W u s a t o w s k i , J e r z y K r y w u l t

0 = 3 0 8 mm

ś red n ia te m p e ra tu ra 1000°C

8=2---

&=5— — ł

d

__ , • -

0,9 0.8 V

0,7 0.6

10 2 0 30 40

6%

R ys. 13 b

D ‘ 308 m m

¿ re d n ia te m p e ra tu ra 1100°C

8 - 2---.

8 = 5--- ♦

__—-

0,9 0,8

H

0 7 0,6

10 2 0 3 0 4 0

G%____

R ys. 13 c

(31)

P o p r a w k i do w z o r u Z. W u s a t o w s k i e g o 35

D la stali K P2 i gniotów w granicach od 8 do 10% (rys. 14 a) w artość p opraw ki d dla 8 = 2 w ah a się w granicach od 0,9670 dla te m p e ra tu ry 850 °C, przez w artość 0,9900 dla te m p e ra tu ry 1000 °C, dc 1,0020 w te m ­ p e ra tu rz e 1190 °C; w ty ch sam ych w a ru n k a ch d la 8 ■— 5, w artość d w aha się od 0,9925 w te m p e ra tu rz e 850*°C, przez 1,000 w tem p e ra tu rz e 1000 °C, do 1,0050 w te m p e ra tu rz e 1180 °C. D la zakresu gniotów (rys. 14 b i c) w granicach 30% c h a ra k te r k rzy w y ch je s t podobny do poprzednich z tą różnicą, że po praw ka d posiada w iększą w artość. Słuszne jest tu stoso­

w anie do obliczania w spółczynnika rozszerzenia w zorem (7).

d - f ( t )

D ‘ 3 0 8 m m '

ś r e d n i g n io t 8 ± 1 0 % H0,92 ±0,9

1,1

5 *2--- 5 -5---

1,0

---‘--- "--- ---- -

09.

8 5 0 9 0 0 950 1000 1050 1100 1150 1200

t ‘ C

R ys. 14 a

- > '

P o ró w n u jąc w yniki o trzy m an y ch w artości popraw ki d stw ierdzono, że dla dużych gniotów i te m p e ra tu ry pow yżej 900 °C szczególnie w ielkie, w artości otrzym ano dla stali o dużej zaw artości chrom u H25T (Cr 25,33%) oraz niższych zaw artości chrom u z dodatkiem n ik lu KNR1 (Cr 17,01%

i Ni 7,01%), 18 HNW A (Cr 1,27% i Ni 3,73%).

N ajw iększy 'wpływ n a w ielkość rozszerzenia zdaje się m ieć nikiel.

P rzy k ład em tego jest sta l 18 HNWA, k tó ra zaw iera 1,27% Cr, a 3,73 Ni, p rzy czym w artość popraw ki d jest dość znaczna.

Teoretycznie, chcąc korzystać z popraw ek opracow anych w tej pracy dla 7 gatu n k ó w stali, należy uw zględnić g atu n ek stali, w ielkość gniotu, średnicę walców, te m p e ra tu rę w alcow ania i w spółczynnik k ształtu.

(32)

86 Z y g m u n t W u s a t o W s k i , J e r z y K r y w u l t

d - f ( t ) D - 308 m m

ś r e d n i g n io t .18 i 2 0 % y 0 8 2 ^ 0 8 0

6 - 2--- 6 - 5 --- *

.

---1--- — ___x — — '

8 5 0 900 950 1000 1050 1100 1 1 5 0 1200

t ° C ____

R ys. 14 b

d - f ( t ) D- 308 m m średni g n io t 30 r-3 2 '/„

KP2 y0,7-h 0.68

& = 2--- • 5 - 5 ---+

_ _1— — —

_________ --- i

t° C

R ys. 14 c

(33)

P o p r a w k i d o w z o r u Z. W u s a t o w s k i e g o

4. Wnioski

1. O trzy m ane p opraw ki d dla w spółczynników rozszerzenia lu b jako odw rotność w stosu n ku do w spółczynników w ydłużenia możn^ stosować teoretyczn ie w przy p adku w alcow ania stali w w aru n k ach ustalonych w próbach.

2. W celach p rak ty czn y ch m ożna się posługiw ać w artościam i średnim i po praw ek d dla pew nych zakresów te m p e ra tu r i najczęściej stosow anych gniotów p rz y pozostałych w a ru n k a ch ustalonych.

3. D ecydujący w pływ na wielkość w spółczynnika rozszerzenia m a w ielkość gniotu, skład chem iczny, w spółczynnik k sz ta łtu i w spółczynnik w alców; nieznaczny — zm iany te m p e ra tu ry w alcow ania.

4. P rz y o kreślan iu w artości popraw ek d uw zględniano tylko w pływ sk ład u chem icznego stali.

Przypuszczalnie w w artości popraw ki d może k ry ć się rów nież w a r­

tość p o p raw k i uw zg lęd n iająca zm iany s tru k tu ra ln e w alcow anej stali.

5. Stw ierdzono, że n ajb ard ziej n a rozszerzenie w pływ a dodatek niklu w stali, n astęp n ie w w iększych ilościach chrom .

B IB L IO G R A F IA

[1] Z. W u s a t o w s k i , G n io t, w y d łu ż e n ie i r o z tło c z e n ie w p ro c e s ie w a lc o w a n ia n a gorąco. P r a c e B a d a w c z e G IM O . T. I. 1949, s tr. 27 — 58.

[2] Z. W u s a t o w s k i , i R. W u s a t o w s k i , W p ł y w s z y b k o ś c i, te m p e r a t u r y i r o d z a ju w a lc ó w n a r o z tło c z e n ie i w y d łu ż e n i e w p ro c e s ie w a lc o w a n ia n a g o ­ rąco. P r a c e B a d a w c z e G IM O . T. 2. 1950, s tr . 111 — 122.

[3] Z. W u s a t o w s k i , P o d s ta w y p r o c e s u w a lc o w a n ia . K a to w ic e 1952.

[4] Z. W u s a t o w s k i i E. S z o s t a k , U s ta le n ie p o p r a w e k do o b lic ze n ia w y ­ d łu ż e n ia i ro z tło c z e n ia p r z y w a lc o w a n iu k i l k u sta li s to p o w y c h n a gorąco. P r a c e IM H . T. 6. 1954, s tr . 217 — 221.

[5] K . M a r k i e w i c z , B u d o w a I n s t y t u t u M e ta lu r g ii. P r a c e IM H . T. 7. 1955, s t r . 63 — 79.

Cytaty

Powiązane dokumenty

Parametry prób pełzania (temperaturę i naprężenie) przyjęto tak [5], aby osiągnąć czasy trwania prób do zerwania od kilkunastu godzin do około 10000 godzin i dłuższe (ponad

Wyżarzanie zupełne, stosowane do stali stopowych, polega na nagrzaniu stali do temperatury o 30 - 50°C wyższej od Ac 3 , Ac cm (linia GSE), wygrzaniu w tej temperaturze i

strukturyzacja Po zebraniu materiału z powierzchni nałożyć nawierzchniową warstwę Creativ Tenero 84 w kolorze kontrastowym 99.CM.12 za pomocą weneckiej kielni wygładzającej

* Zastosowanie bramy przeciwpożarowej w wykonaniu ze stali nierdzewnej wymaga wcześniejszej konsultacji z Hörmann Polska. Budowa

B adanie objęło- cztery stale z bieżącej produkcji krajow ej, przy czym porów nanie własności użytkow ych po różnych sposobach obróbki p rze­.. prow adzono

techniki śląskiej włączono pomiary średniej temperatury sty­1. kowej do długofalowych badań nad skrawalnością

za pomocą metody elementów skończonych (MES), oraz na wyznaczenie waruków pękania kruchego, zimnego i zmęczeniowego dla różnego typu połączeń spawanych..

Podstawowy surowcem do produkcji stali nierdzewnej jest od- zyskany złom stalowy, głównie złom ze stali nierdzewnej. Złom stalowy jest testowany, analizowany i sortowany