Разработка технологии прокатки толстого листа на стане 5000 (1026122), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Уравнения (2) – динамическое подобие, подобие трения на контактныхповерхностях и тепловое подобие по теплоотдаче излучением3. Уравнения (3) – тепловое подобие на границах контакта металла сдеформирующим инструментом4. Уравнения(4)–тепловоеподобиепотеплопередачетеплопроводностью.Выбор из противоречащих друг другу условий следует осуществлятьисходя из условий проведения эксперимента или даже конкретного прохода в90ходе эксперимента.
Так при прокатке толстых заготовок, контакт заготовки свалками оказывает незначительное влияние на падение её температуры, а припрокатке тонких полос, теплоотдача валкам станет главной причиной остывания.При транспортировке и паузах между проходами наиболее важнособлюсти тепловое подобие по теплоотдаче излучением (2). В данном случаеусловие подобия выглядит следующим образом:Следовательно перемещать заготовку из печи на подачу необходимо в nраз быстрее, а так же в n раз меньше делать паузы между проходами.Вместе с тем изменение времени выдержки между проходами можетсерьёзно повлиять на результаты моделирования черновой стадии прокатки –первоначального процесса деформации, проходящего обычно при наиболеевысокойтемпературе.Длянегохарактернопротеканиепроцессарекристаллизации, для которой сохранение времени выдержки является однимиз определяющих условий.
Для того, чтобы обеспечить необходимое времявыдержки в модели, необходимо уменьшить теплоотдачу окружающей среды.Для достижения этой цели на входе и выходе из клети желательно установитьподогревающиеустройства,обеспечивающиескоростиохлаждениясоответствующие натурным [6]. В случае применения подобных устройств,условие подобия охлаждения проката между проходами будет выглядетьследующим образом:Обратимся теперь к тепловому и кинематическому подобию самогопроцесса деформирования металла. При моделировании черновой стадиизначительное влияние будет оказывать скорость деформации, влияющая надинамическую рекристаллизацию.
Как показано выше, одинаковую скоростьдеформации можно обеспечить при следующем условии – группа уравнений (1):91При этом не будет соблюдаться тепловое подобие на границах контактаметалла с валками и по теплоотдаче излучением, чем в большинстве случаевможно пренебречь, т.к. толщина проката в черновой стадии достаточно большая.При моделировании чистовой прокатки, когда процессы рекристаллизациипрекращаются, скорость деформации не будет влиять на протекающие процессы,а теплопередача валкам и излучение будут иметь уже большее влияние в силумалой толщины проката и требованием попадания в определённую температуруконца прокатки. Следовательно, скоростной режим необходимо подбиратьисключительно исходя из требований попадания в определённые температурыпроходов и конца прокатки, что может быть реализовано с применением любойиз четырёх групп уравнений представленных выше в зависимости от условийэксперимента.Таким образом, при моделировании черновой стадии контролируемойпрокатки на лабораторных прокатных станах необходимо соблюдать следующиерекомендации:1.
Критерииидолжны определять геометрические параметры прокатки,множитель подобия n;2. Скорость прокатки модели должна быть меньше скорости прокаткинатуры для соблюдения равенства скоростей деформации;3. Паузы между проходами необходимо сохранять одинаковыми в модели инатуре.При моделировании чистовой стадии определяющим критерием является, обеспечивающий одинаковое проникновение деформации по толщинепроката.924.2. Эксперимент на лабораторном стане ДУО-3004.2.1. Исходные данные и проведение экспериментаФизическое моделирование на лабораторном прокатном стане болееприближенокреальнымусловиямпроизводства,чемэксперименты,проводимые на имитационной машине Gleeble 3800.
Существенные размерыготовоголабораторногопрокатапозволяютпроводитьполноценныеисследования механических свойств в соответствии с требованиями на листовойпрокат. Важной задачей является приведение режимов лабораторной прокатки ксостоянию максимально близкому к прокатке в промышленных условиях. Какпоказано в главе 3 выбор режимов прокатки обусловлен необходимостьюсоблюдать подобие температуры, деформации и скорости деформации.В настоящем разделе показаны возможности применения лабораторногостана ДУО-300 при разработке технологии производства листового проката К52К56 для стана 5000 ОАО «ВМЗ».Ниже представлено обоснование выбора схемы термомеханическойобработки и химического состава стали, рассмотрены возможности иограничения метода подобия при проектирования эксперимента, а такжеприведены результаты экспериментов на лабораторном стане ДУО-300 и стане5000.Трубы диметром 530-1020 из стали классов прочности К52-К56 небольшойтолщины используются как правило для замены изношенных частейдействующих трубопроводов, а также для прокладки трубопроводов небольшойпротяжённости.В Таблицах 11 и 12 представлены требования к механическим свойствам ихимическомусоставусоответствующиепотребителей труб.листовогонормативнымпрокатаклассовдокументациямпрочностиведущихК52-К56,отечественных93Таблица 11.Механические свойства листового проката в соответствии с требованияминормативной документацииКласспрочностиσВ,σТ,δ5 ,МПаМПа%min min max max minК52510 610 410 510К54530 630 430 530К55540 640 440 540К56550 650 450 55023KCV приИПГ при-20°С, Дж/см2-20°С, %maxminmin0,9011090σТ/σВТаблица 12.Химический состав листового проката в соответствии с требованияминормативной документацииМассовая доля элементов, %, не более, или в пределахКласспрочностиCК52К56SiPSNb1,60К54К55MnTiNAl0,101,600,12V0,50 0,015 0,005 0,100,08 0,010-1,550,06 0,0351,800,090,0100,020,05Существует два основных подхода к формированию структуры и свойствпроката:1.
Контролируемая прокатка с охлаждением на воздухе - в этом случаекомплекс механических свойств определяется температурным интерваломчистовой стадии прокатки, которая может завершаться в γ или γ + α области.2. Контролируемая прокатка с последующим ускоренным охлаждением –в этом случае комплекс свойств в значительной мере определяется параметрамипоследеформационного охлаждения.94Выбор схемы определяется сортаментом проката и требованиями к нему,особенностями оборудования стана и производительностью. В частности, можетбыть использован коэффициент, зависящий от целевых толщины и временногосопротивления листового проката:К = σв×Hгде H – номинальная толщина готового проката (мм), σв – целевоезначение временного сопротивления (МПа).ПризначенииКменее11000±2000Н/ммследуетприменятьконтролируемую прокатку с охлаждением на воздухе, при значении К более11000±2000 Н/мм – контролируемую прокатку с ускоренным охлаждением(Таблица 13).Таблица 13.Коэффициент для определения схемы контролируемой прокаткиКласспрочностиσв,Толщина листа, мм14МПа1516172021222324К525607840 84008960952011200 11760 12320 12880 13440К545808120 87009280986011600 12180 12760 13340 13920К555908260 8850944010030 11800 12390 12980 13570 14160К566008400 9000960010200 12000 12600 13200 13800 14400К606408960 9600 10240 10880 12800 13440 14080 14720 15360Преимуществом(низкотемпературнойтехнологииконтролируемойбезускоренногопрокатки–НКП)охлажденияявляетсяеёотносительная простота (на конечный результат влияет меньшее количествотехнологических параметров), а следовательно устойчивость к колебаниемтехнологических параметров.
Однако используя НКП сложно получить прокатбольшойтолщиныстребуемымкомплексоммеханическихсвойств.Технологическую схему контролируемой прокатки с ускоренным охлаждением(КП+УО) в свою очередь не целесообразно применять для проката небольшой95толщины, т.к. на входе в установку охлаждения наблюдается значительноеразличие температуры головной и хвостовой частей проката.
Даннаянеравномерность температур может послужить причиной значительногоразличия в механических свойствах листового проката в направлении его длины.Таким образом, на следующем шаге необходимо подобрать оптимальныйхимический состав для технологии КП без УО, уделяя внимание экономичностии универсальности. Необходимо определить содержание в стали углерода,кремния, марганца, алюминия, ниобия, ванадия и титана.Содержание углерода в стали в первую очередь определяет её прочность.При этом содержание углерода менее 0,03% не позволяет достигнуть требуемойпрочности, а содержание свыше 0,11% обеспечивает неудовлетворительныепоказателипластичностииударнойвязкости.Поэтомуоптимальнымдиапазоном для экономнолегированного состава является 0,09 – 0,11%.Кремний обеспечивает чистоту стали по кислороду и неметаллическимвключениям, а также увеличивает прочность.
Содержание кремния менее 0,15%ухудшает раскисленность стали и снижает прочность. Содержание свыше 0,45%обуславливает возрастание содержания силикатных включений, снижениеударной вязкости. Кремний также является одним из самых недорогихлегирующих элементов, что обуславливает возможность использования вдиапазоне 0,35 – 0,4%.Марганецобеспечиваеттвёрдорастворноеупрочнение,повышаетхладностойкость и коррозионную стойкость. При содержании марганца ниже1,40% не обеспечивается требуемая хладностойкость. Содержание марганцасвыше 1,95% ухудшает свариваемость. В рассматриваемом случае такжеиммется ограничение для стали класса прочности К55 – не более 1,55% –поэтому оптимальный диапазон 1,40 – 1,50%.Алюминий раскисляет и модифицирует сталь, связывает азот в нитриды.При содержании алюминия менее 0,02% не достигается требуемый комплекс96механических свойств.
При содержании более 0,05% происходит снижениевязких свойств.Ниобий необходим для образования карбидов. Карбиды ниобия тормозятрост зерна при нагреве, смещают температуру рекристаллизации, способствуютформированию в прокате мелкодисперсной структуры. Содержание ниобияменее 0,03% не обеспечивает достаточного дисперсионного и зернограничногоупрочнения. Содержание ниобия свыше 0,07% ухудшает свариваемость иэкономическинецелесообразно.Ниобийявляетсяоднимизсамыхдорогостоящих легирующих элементов, поэтому обосновано его использованиев диапазоне 0,03 – 0,04%.Ванадий необходим в сталях с более высокими требованиями попрочностным свойствам с целью образования карбидов ванадия, т.к.
онивыделяются при охлаждении. Содержание ванадия свыше 0,10% ухудшаетсвариваемость и удорожает легирование. Целесообразность использованияванадия в значительной мере определяется стратегией последеформационногоохлаждения. При охлаждении проката на воздухе эффект от ванадия минималенили вообще не наблюдается, поэтому его использование может быть неоправдано.Титан является сильным карбидообразующим элементом, упрочняющимсталь и связывает азот в нитриды. Одной из главных задач титана являетсясдерживание роста аустенитного зерна при повторном нагреве слябов. Присодержании титана меньше 0,01% снижается прочность.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
