Использование электромагнитного поля

Взаимодействие деформируемого металла с электрическим током и с ускоренными электронами еще мало изучено. В последнее десятилетие установлено наличие резкого снижения сопротивления металла деформированию и повышение его пластичности под влиянием электрического тока большой плотности (порядка 10⁵ А/см²) или под влиянием интенсивного электронного облучения. Явление это было условно названо электропластическим эффектом. Некоторые исследователи называют его электронно-пластическим эффектом, подчеркивая этим независимость обнаруженного явления от способа энергетического воздействия на деформируемый металл - электронного или электрического.

Импульсы тока или облучения имеют длительность 10^-5 — 10^-4 с, что на несколько порядков меньше длительности стимулированных ими скачков деформации в кристаллах. Поэтому указанное воздействие является, по существу, толчками в электронной и фононной подсистемах кристаллов, вызывающими преодоление отдельными дислокациями и группами препятствий, размножение и взаимодействие дислокаций, т.е. интенсифицирует пластическую деформацию металла.

Стимулирование пластической деформации металлических кристаллов короткими импульсами открывает новые возможности в области исследования скачкообразной деформации и упрочнения кристаллов. Подобный метод воздействия повышает однородность деформации кристаллов, позволяет управлять процессами зарождения и развития дислокационной структуры, расширяет область пластической деформации перед хрупким разрушением.

Использование тока высокой плотности в зоне деформации технически важных материалов позволяет интенсифицировать процесс обработки их давлением, что особенно важно для тугоплавких и труднодеформируемых металлов и сплавов. Сокращается число технологических переходов, расход дорогостоящего обрабатывающего инструмента и улучшаются физико-механические свойства материала после обработки.

Магнитное поле позволяет повысить качество проката при снижении энергозатрат. Указанная цель достигается тем, что в способе прокатки полос, включающем пропускание электрического тока и пластическую деформацию , импульсный электрический ток пропускают после очага деформации. Импульсный электрический ток пропускают через поперечное сечение прокатываемой полосы нормально к его поверхности. Дополнительно импульсный электрический ток пропускают вдоль полосы на расстоянии 100 - 150 мм. Амплитуда импульсного тока 6 - 50 кА, длительность импульса 0,05 - 0,15 с, длительность паузы между импульсами 0,05 - 1,5 с. Изобретение обеспечивает повышение пластичности поверхности слоев при сохранности валков.

Заявленный способ осуществляется следующим образом. При продольной прокатке в прокатной клети раскат подвергается обжатию рабочими валками под действием опорных валков. В очаге деформации между рабочими валками пластической деформации подвергается не весь объем металла, а только его небольшая. В этом слое в 4...7 раз больше насыщение кислородом и азотом, а содержание скалярной и избыточной плотности дислокаций выше на два порядка, чем в исходном металле. Импульсный электрический ток от источника электрического тока , проходя между контактными роликами установленными попарно-соосно с обеих сторон полосы через поперечное сечение прокатываемой полосы , способствует удалению и увеличению подвижности избыточных дислокаций, удалению из наклепанного слоя кислорода и азота. Параметры импульсного тока - длительность импульса, длительность паузы между импульсами и сила тока в импульсе (амплитуда импульса), задаются с помощью преобразователя, запитываемого от промышленной сети.

В результате импульсный электрический ток будет проходить как через поперечное сечение полосы между роликами, так и вдоль проката по наклепанному слою. Сила тока тем больше, чем больше площадь поперечного сечения полосы и чем больше процентное содержание углерода в стали. Длительность импульса увеличивается с увеличением степени обжатия и толщины наклепанного слоя. Длительность паузы выбирается в зависимости от геометрии зоны воздействия, которая тем больше, чем больше мощность импульсного тока. Параметры импульсного тока подбираются экспериментально в пределах: сила тока - 6...50 кА, длительность импульса - 0,05... 0,15 с, длительность паузы - 0,05...1,5 с. При пропускании импульсного электрического тока как через поперечное сечение проката, так и вдоль нее выделяется большое количество тепла (согласно закону Джоуля-Ленца), что приводит к значительному нагреву металла в этих областях (до 750^oC и выше). Температура нагрева зависит от значения силы тока и длительности импульсов: чем они выше, тем выше температура. Этот способ исключает прохождение электрического тока через рабочие и опорные валки и, следовательно, снижение их срока службы из-за эрозионных процессов. Качество проката повышается за счет освобождения захваченного в очаге деформации азота и кислорода и снятия остаточных напряжений после прокатки. Прохождение тока по деформированной полосе позволяет преодолеть дислокационные препятствия за счет электронно-дислокационного взаимодействия, повысить пластичность поверхностных слоев на 40%.

Это позволяет на 10-15% снизить энергозатраты на прокатку.