Разработка технологии прокатки толстого листа на стане 5000, страница 11

Низкая температура такжеспособствуетпрактическиполномуповерхности раската (слои 1 и 9).отсутствиюрекристаллизациина82Междеформационная пауза при прокатке на стане 5000 обычно составляетоколо 5 секунд. За это время доля рекристаллизованного зерна безусловноувеличится, однако неравномерность в любом случае останется. При этом отпрохода к проходу эта неравномерность может накапливаться и тем самымнеблагоприятно влиять на микроструктуру и механические свойства готовогопроката.Информация о доли рекристаллизованного зерна в первом проходе, атакжеНДСитепловоесостояниеметалла,интегрированывспециализированную программу расчёта доли рекристаллизованного зерна причерновой прокате микролегированных сталей, ранее разработанную в Центреисследовательских лабораторий ОАО «ВМЗ».

Все дальнейшие расчеты долирекристаллизованного зерна проведены с помощью данной программы.Рис.3.37.Температура, накопленная эквивалентная деформация и доля статическирекристаллизованного аустенитного зерны по слоям при прокатке слябатолщиной 300 мм с обжатием 10%83Выводы по Главе 31. Анализ результатов конечно-элементного расчёта черновой стадииконтролируемой прокатки на стане 5000, выполненный в программномкомплексе DEFORM, позволил установить, что: При прокатке сляба толщиной 300 мм с обжатием 10% в первом проходелинейная деформация распространяется на всю толщину раската, при этомминимальная накопленная эквивалентная деформация формируется всередине раската (0,13 мм/мм), максимальная на расстоянии 1/8 толщиныот поверхности (0,21 мм/мм); При прокатке сляба толщиной 355 мм на толщину 160 мм за 6, 8, 10 или12 наблюдается увеличение неравномерности накопленной эквивалентнойдеформации при увеличении количества проходов, при этом внезависимостиотколичествапроходовнакопленнаяэквивалентнаядеформация в центре раската после последнего прохода составляет ≈ 1мм/мм, максимальная накопленная эквивалентная деформация для 6-типроходов 1,5 мм/мм, для 12 – 1,8 мм/мм; Температура поверхности после последнего прохода практически независит от количества проходов (≈1000°С), температура центральнойчасти раската увеличивается на 3-4°С за проход за счёт деформационногоразогрева, наиболее подвержены охлаждению слои, находящиеся междуповерхностью и слоем с максимальной деформацией.2.

ИсследованиедеформированногосипомощьютепловогоGleebleсостояниявлиянияраскатанапряжённонадолюрекристаллизационного аустенитного зерна в отдельных слоях по толщинераската через 1 секунду после первого прохода черновой стадии прокатки сталиX70 показало, что на поверхности рекристаллизация практически отсутствует(доля рекристаллизованного зерна – 2%), максимальная доля зафиксирована наглубине ≈1/4 толщины раската и составляет 32%.84ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯРЕЖИМОВ ЧИСТОВОЙ ПРОКАТКИ НА МИКРОСТРУКТУРУ ИМЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРОКАТА4.1.Особенностифизическогомоделированияконтролируемойпрокатки в условиях лабораторного прокатного станаНа основе математического моделирования в DEFORM 3D и физическогомоделирования на Gleeble 3800 могут быть выданы рекомендации дляразработки новых или корректировки существующих режимов прокатки настане 5000.

Однако, отсутствие гарантии успешности использования новыхрежимов делает нецелесообразным их первую апробацию в промышленныхусловиях в связи с высокой стоимостью проведения эксперимента. Поэтомуцелесообразно проводить предварительные экспериментальные исследования налабораторном прокатном стане, стоимость использования которого и требуемоедля получения результата время на порядок меньше.Вместе с тем в лабораторных условиях опыты обычно проводят нанебольших прокатных станах, используя образцы сравнительно маленькихразмеров. Получаемые при этом результаты позволяют в ряде случаев судить окачественных закономерностях процесса прокатки.

Количественные значения,как правило, зависят от конкретных условий исследования, в связи с чем решитьзадачу использования их на практике удаётся не всегда. Сравнительно просто идостаточно точно данная задача может быть решена, если требуемые параметрыпрокатки определять с использованием теории подобия.Обращаясь к истории данного вопроса, необходимо уделить вниманиеработам М.В. Кирпичёва (Теория подобия. М.: Металлургия, 1953) и Ф. Кика(Закон пропорциональности сопротивления. Лейпциг, 1985), в которыхсформулированы законы подобия применительно к обработке металловдавлением. Особое место занимают работы Ю.М. Чижикова (Теория подобия имоделирования процессов обработки металлов давлением.

М.: Металлургия,1970) и В.С. Смирнова, А.К. Григорьева и др. (Метод подобия в теории прокатки.85Л.: Наука, 1971), посвящённые применению теории подобия к моделированиюпроцесса прокатки. Однако датированы они 60-70-ми годами XX века, и не вполной мере позволяют решать задачи моделирования технологий современногопрокатного производства. В частности, к моделированию контролируемойпрокатки предъявляются требования по соответствию микроструктуры имеханических свойств готового проката в лабораторных и промышленныхусловиях. Этот аспект диктует необходимость пересмотра критериев подобияили, по крайней мере, их корректировки с точки зрения не только теориипрокатки и теории подобия, но и материаловедческих основ контролируемойпрокатки.Обзор представленных выше работ позволяет сделать вывод, что на основетеории подобия можно изучать следующие параметры процесса прокатки:1.

Влияние деформации на изменение свойств и структуры металла;2. Закономерности формоизменения металла;3. Деформированное состояние металла в условиях обработки давлением;4. Влияние способов деформации на поведение деформированного металла;5. Влияние контактных условий на изменение свойств металла придеформации;6. Влияние различных факторов на сопротивление деформации;7.

Распределениенапряженийвочагедеформациинаконтактныхповерхностях.Вслучаеконтролируемойпрокаткисуществуюттриосновныесоставляющие процесса (с точки зрения обработки давлением), влияющие наформирование микроструктуры и свойств готового проката (Рис.4.1):1. Прокатка в черновой стадии (инициирует рекристаллизацию аустенита);2. Паузавчерновойстадии(ростзёренпристатическойрекристаллизации);3. Прокаткарекристаллизации).вчистовойстадии(деформированиеаустенитабез86Рис.4.1.Составляющие процесса контролируемой прокаткиПри моделировании особое внимание необходимо уделить влияниюдеформации на изменение свойств и структуры металла, обеспечив подобиематериала моделирования, геометрии, кинематики и теплопередачи (Рис.4.2).Рис.4.2.Характеристики, влияющие на контролируемую прокаткуМатериалом для данного процесса служат трубные стали, требования кхимическому составу которых жёстко регламентируются российскими имеждународными стандартами.

Изменение содержания одного или нескольких87элементовможетмикроструктуры,моделированияпривестиакизменениюследовательнорациональноимеханизмовсвойствиспользоватьпроката.заготовку,формированияПоэтому,длявырезаннуюизпромышленного металла или полученную выплавкой в лабораторных условияхи имеющую аналогичный химический состав.В некоторых трудах по теории прокатки делается вывод, что подобиепроцесса определяется только одним критерием, а именно, где,– длина дуги захвата. Однако этого критерия недостаточно для обеспеченияполного подобия контролируемой прокатки, он может быть использован какодин из критериев геометрического подобия.

Недостаток– не однозначноеопределениенеобходимисходногоразмеразаготовки,которыйдлямоделирования. Критерий может быть обеспечен при разных начальныхразмерах заготовки и, соответственно, разных обжатиях. Величины обжатияоказывают непосредственное влияние на рекристаллизацию аустенита, поэтомуего значение необходимо сохранить такое же, как и в моделируемом процессе, акритерийдополнитьдля обеспечения правильного геометрическогоподобия черновой стадии контролируемой прокатки. В свою очередь длячистовой стадии определяющим геометрическим критерием может быть только, т.к. он позволяет в точности сохранить распределение деформации потолщине проката, а рекристаллизация не происходит.Критериииопределяют геометрический множитель подобия n:гдев натуральную величину и модели.сходственные линейные размеры заготовки88Как правило, лабораторные прокатные станы не обладают достаточнойдлиной бочки валков.

Следовательно, не всегда возможно сохранить пропорциипо ширине полосы. Также в лабораторных условиях невозможно использоватьзаготовку с длиной, рассчитанной по критериям подобия. При выборе заготовкиобычноруководствуютсятребованиямикполучениюобразцовдляисследований механических свойств и микроструктуры.В связи с этим при подобии ряда параметров процесса необходимоиспользовать коэффициент несоответствия. В первую очередь описанныенесоответствия окажут влияние на тепловое, кинематическое и силовое подобиепроцесса. В случае моделирования контролируемой прокатки главное вниманиенеобходимо уделять именно тепловому подобию, а также в определённыхслучаях - кинематическому.Примем, что для высоты прокатываемой заготовки множитель подобияравен nh или просто n.Для ширины заготовки:,Для длины заготовки:,Тогда для множителя подобия площади поперечного сечения вернымбудет выражение:Для объёма:Однако использование теории подобия при несоответствии параметровпрокатки или, называя иначе, при приближенном моделировании, сложная89задача и требует отдельного подробного рассмотрения.

Поэтому в дальнейшембудем использовать один множитель подобия n и считать, что геометрическоеподобие исходных заготовок полностью соблюдено.Кинематическое и тепловое подобие не может быть определенооднозначно и включает в себя несколько групп зависимостей, обеспечивающихподобие с различными допущениями:где- продолжительность процесса,- скорость деформации,- скоростьдеформирования (прокатки), n –геометрический множитель подобия. ИндексыМ – модель, Н – натура.Выполнениекаждойгруппыуравненийобеспечиваетследующиерезультаты при моделировании:1. Уравнения (1) – подобие физических процессов, протекающих вдеформируемом металле, и равенство физических констант металла2.