The Influence of the Shape of Grooves on the Intensity of Closing Axial Material Discontinuities During Rolling

• Autorzy: Sobczak K. , Dyja H. , Kawałek A.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amm-2015-0075

Warianty tytułu

PL

Wpływ kształtu wykrojów na intensywność zamykania osiowych nieciągłości materiałowych w procesie walcowania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article discusses the influence of rolling in the newly designed slitting-bending grooves on closing internal material discontinuities in continuous ingots. The defects located in the axial area of a strand, i.e. axial porosity and contraction cavity, were analysed. Numerical and experimental studies of the rolling process of flat bars for feedstock with marked materials discontinuities simulating actual defects occurring in an ingot were conducted. For comparison purposes, rolling of feedstock with discontinuities in traditional grooves was conducted. The numerical simulations were carried out using the Forge 2008¯software programme. The experimental studies were conducted in a D150 laboratory rolling mill. In the research, the S355J2G3 structural steel and lead were used. Distributions of temperature, intensity of deformation and stress in a cross-section of strands after rolling were analysed. Changes in the surface areas of the discontinuities in feedstock after rolling in shape and traditional grooves were examined. It was concluded that introduction of grooves with complex shapes may contribute to the improvement of internal quality of finished products. The complex shape of the tools has allowed for an almost 100% closure of the discontinuities located in the central part of a strand, already at the initial stages of the process, unlike in case of the traditional production method, where the discontinuities were transferred even until the final product. Applying the newly designed slitting-bending grooves enables utilisation of a smaller number of edge grooves at the initial stage of the rolling process, where reopening of freshly welded defects might occur.

PL

W artykule omówiono wpływ walcowania w nowo zaprojektowanych wykrojach rozcinająco-przeginających na zamykanie się wewnętrznych nieciągłości we wlewkach ciągłych. Analizowano wady znajdujące się w części osiowej pasma - rzadziznę osiową i jamę usadową. Wykonano badania numeryczne oraz doświadczalne procesu walcowania prętów płaskich dla wsadu z naniesionymi nieciągłościami materiałowymi symulującymi rzeczywiste wady występujące we wlewku. Dla porównania przeprowadzono walcowanie w wykrojach tradycyjnych wsadówz nieciągłościami. Do symulacji numerycznych wykorzystano program komputerowy Forge 2008¯. Badania doświadczalne przeprowadzono w walcarce laboratoryjnej D150. Do badań zastosowano stal konstrukcyjną S355J2G3, oraz ołów. Analizowano rozkłady temperatur, intensywności odkształceń oraz naprężeń na przekrojach poprzecznych pasm po procesie walcowania. Analizowano zmianę pól powierzchni nieciągłości we wsadach po walcowaniu w wykrojach kształtowych oraz tradycyjnych. Stwierdzono, że poprzez wprowadzenie wykrojów o złożonym kształcie można wpływać na polepszenie jakości wewnętrznej wyrobów gotowych. Złożony kształt narzędzi pozwolił wprawie 100% zamknąć nieciągłości znajdujące się w części środkowej wsadu już w początkowych etapach procesu walcowania, w przeciwieństwie do tradycyjnej metody wytwarzania, gdzie wady przenoszone były nawet do końcowego wyrobu. Poprzez zastosowanie nowych wykrojów rozcinająco-przeginających możliwe jest zastosowanie mniejszej ilości wykrojów osadczych w początkowym etapie procesu walcowania, w których może wystąpić otwieranie się świeżo zgrzanych wad.

Słowa kluczowe

EN

defect; discontinuity; numerical simulation; slitting grooves; bending grooves

PL

wada; nieciągłość; symulacja numeryczna; wykroje rozcinające; wykroje przeginające

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 60, iss. 1
• Strony: 461--468
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Sobczak K.

• Czestochowa University of Technology, Faculty of Production Engineering and Materials Technology, Institute of Metal Forming and Safety Engineering, 19 Armii Krajowej Av., 42-200 Częstochowa, Poland

autor

Dyja H.

• Czestochowa University of Technology, Faculty of Production Engineering and Materials Technology, Institute of Metal Forming and Safety Engineering, 19 Armii Krajowej Av., 42-200 Częstochowa, Poland

autor

Kawałek A.

• Czestochowa University of Technology, Faculty of Production Engineering and Materials Technology, Institute of Metal Forming and Safety Engineering, 19 Armii Krajowej Av., 42-200 Częstochowa, Poland

Bibliografia

• [1] K. Sobczak, H. Dyja, Teoretyczna analiza wpływu parametrów walcowania na przebieg zamykania się wewnętrznych nieciągłości materiałowych podczas procesu walcowania. XII Międzynarodowa Konferencja Naukowa 26-27 maja 2011; pt. Nowe Technologie i Osiągnięcia w Metalurgii i Inżynierii Materiałowej. WIPMiFS. Monografie Nr 15, część 1. ISBN 978-83-87745-19-6. Częstochowa, 348-353 (2011).
• [2] H. Dyja, K. Sobczak, A. Kawałek, M. Knapiński, The analysis of the influence of varying types of shape grooves on the behaviour of internal material discontinuities during rolling.; METALURGIJA 2013, ISSN 0543-5846, 52, 35-38 (2013).
• [3] K. Sobczak, H. Dyja, A. Kawałek, The influence of the shape of grooves on the behavior of internal material discontinuities in continuous S355J2G3 steel strands during rolling. MET-ALURGIJA 2014, ISSN 0543-5846, 53(4), 501-504 (2014).
• [4] K. Sobczak, H. Dyja, The influence of rolling process parameters and lengthening grooves shape on closing internal mate-rial discontinuities. 7th International Conference Mechatronic Systems And Materials MSM 2011. Kaunas University of technology. 7-9 July 2011, Kaunas, ISSN 1822-8283, LITHUANIA 2011, 192.
• [5] D. Woźniak, F. Grosman, M. Tkocz, Analiza stanów mechanicznych towarzyszących zamykaniu i spajaniu nieciągłości materiału w procesach przeróbki plastycznej. Prace IMŻ 1 (2010), 68-72 Gliwice 2010.
• [6] D. Woźniak, M. Tkocz, Z. Cyganek, Zmiany stanów termomechanicznych w pobliżu pęknięć w strefach przypowierzchniowej i środkowej ciągłego wlewka płaskiego w procesie walcowania na gorąco blach. Hutnik-Wiadomości Hutnicze 8, 670-673 (2009).
• [7] H. Keife, U. Stahlberg, Influence of Pressure on the Closure of Voids During Plastic Deformation, J. Mech Work. Technol. 4, 133-145 (1980).
• [8] M. Markuszewicz, J. Haas, Wady hutniczych wyrobów stalowych, Państwowe Wydawnictwo Techniczne Katowice 1952, PWT 73073/H;1956-D-8/240 620.19:669.14. s. 223.