Разработка технологии прокатки толстого листа на стане 5000 (1026122), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Черновая стадияпроводилась сразу после нагрева до 1170°С. В чистовой стадии каждой заготовкесоответствовалопределённыйинтервалтемпературпрокатки.Послепромежуточного охлаждения на воздухе чистовую прокатку начинали притемпературах 800-980°С, заканчивали – при 730-820°С (Рис.4.13). Фактическиезначения температур прокатки для каждой заготовки представлены в Таблице 21.Таблица 20.Фактический химический состав опытных плавокСодержание элементов в % по массеCMnSi0,101,460,38PSN0,007 0,001 0,006Al0,025TiNb0,021 0,039106Таблица 21.Фактические температурные режимы прокаткиЧерновая№Темп.Подкат,листанагрева, °СТнс, °СТкс, °Смм33-21169102198933-11168101734-1117035-1ЧистоваяТнс,Ткс,°С°С4880673399148829739102197548900751117110239984877975230-2116910239884885477134-2117010159904885677336-2117010179814895479236-1116910139824897581130-1116910229784897281335-21169102598448985823Рис.
.13.Схема эксперимента на стане 50001074.3.3. Результаты экспериментаИз прокатанных полос изготавливались образцы на механическиеиспытания и исследование микроструктуры стали. Испытания на растяжениепроводили на поперечных цилиндрических образцах по ГОСТ 1497. Достигнутытребования для всего диапазона классов прочностей К52-К56 по временномусопротивлению (от 520 до 570 МПа), пределу текучести (от 420 до 510 МПа),относительному удлинению (не менее 23%), отношению предела текучести квременному сопротивлению (не более 0,88) (Таблица 22). Влияние температурыконца прокатки на прочностные свойства может быть выражено следующимиуравнениями регрессии (Рис.4.14):В = −0,80ТКП + 1180;Т = −1,15ТКП + 1330.Таблица 22.Механические свойства на растяжение№ раскатаВ, МПаТ, МПа5 , %Т/В33-2590510260,8633-1580495250,8534-1590520260,8835-1590510230,8630-2570480290,8434-2590500270,8536-2540445330,8236-1530420320,7930-1530420310,7935-2520420320,81108Рис.
4.14.Зависимость механических свойств на растяжение от ТкпИспытания на ударную вязкость проводили на образцах с острым надрезом(Шарпи) при температурах -20, -40 и -60°С. Результаты испытаний приведены вТаблица 23 и на Рис.4.14 и 4.15. Максимальные значения ударной вязкостинаблюдаются при температурах конца прокатки 780°С – 800°С (т.е. в близитемпературы фазового превращения).Таблица 23.Ударная вязкость№ раскатаKCV при -20°С123ср.KCV при -40°С123ср.KCV при -60°С123ср.33-2201 196 221 206 214 181 191 195 184 165 270 20633-1340 316 311 322 216 215 248 226 184 195 193 19134-1308 313 319 313 265 305 310 293 323 281 311 30535-1211 201 294 235 326 205 200 244 179 303 183 22230-2341 306 331 326 336 204 208 249 259 305 299 28834-2335 341 349 342 336 208 340 295 320 317 257 29836-2351 331 341 341 301 315 300 305 335 343 336 33836-1204 198 220 207 186 215 201 201 180 175 170 17530-1296 238 234 256 298 300 270 289 269 300 235 26835-2341 301 318 320 222 232 198 217 168 213 249 210109Испытания падающим грузом проводили при температурах -20°С, -40°С и-60°С.
Результаты представлены в Таблица 24 и на Рис. 4.15 и 4.16. Стабильновысокие результаты наблюдаются при низких температурах конца прокатки. ПриТкп выше Ar3 появляются неудовлетворительные результаты при температурахиспытаний -40°С и -60°С.Таблица 24.Результаты испытаний падающим грузом (ИПГ)№ раскатаИПГ при -20°С ИПГ при -40°С ИПГ при -60°С12ср.12ср.12ср.33-210010010010010010010010010033-110010010010010010010010010034-110010010010010010090959535-110010010010010010010010010030-21001001001001001001009510034-21001001001009510095959536-210010010010010010040756036-11001001001001001007003530-11001001001006585100535-2100100100100100100402535Рис.4.15.Влияние температуры конца прокатки на размер зерна феррита (слева) иударную вязкость (справа)110Рис.4.16.Сериальные кривые ударной вязкости (слева) и влияние температуры концапрокатки на результаты ИПГ4.3.4.
Сравнение результатов экспериментов на станах дуо 300 и 5000Сравнениерезультатовмеханическихиспытанийиисследованиямикроструктуры лабораторного и промышленного проката показало, чторазница между прочностными характеристиками стали составляет около 20 МПа(не более 4%), а размером зерна не более 0,5 мкм (в среднем около 5%).Значительное отличие отмечено в результатах испытания на ударную вязкость –в 1,5 раза выше на промышленных образцах.
Этот факт объясняетсяповышенным содержанием серы и азота при выплавке в лабораторных печах (S– 0,005%, N – 0,010%) по сравнению с промышленными плавками (S – 0,001%,N – 0,006%). Тем не менее результаты лабораторных прокаток позволяютпровести нижнюю оценку прочностных и вязких свойств и подтвердитьвозможность прокатки в промышленных условиях.Таким образом, проведённые эксперименты подтверждают правомерностьприменениякритериев идопущений, предложенных дляфизическогомоделирования контролируемой прокатки, а также возможность применениялабораторного стана дуо 300 для моделирования прокатки в условиях стана 5000(Рис.
4.17).111Рис. 4.17.Сравнение временного сопротивления (а), ударной вязкости (б), среднегоразмера (в) и коэффициента анизотропии (г) ферритного зерна при прокатке настане дуо 300 и стане 5000Выводы по Главе 41. При моделировании черновой стадии контролируемой прокатки налабораторныхпрокатныхстанахнеобходимособлюдатьследующиерекомендации: Критерииидолжны определять геометрические параметрыпрокатки, множитель подобия n; Скорость прокатки модели должна быть меньше скорости прокаткинатуры для соблюдения равенства скоростей деформации; Паузы между проходами необходимо сохранять одинаковыми в моделии натуре;1122.
При моделировании чистовой стадии определяющим критерием является, обеспечивающий одинаковое напряжённо-деформированное состояние потолщине проката;3. Наосновевыявленныхкритериевпоказано,чтооптимальныехарактеристики лабораторного прокатного стана: диаметр валков 700 мм,ширина бочки 500 мм, поперечное сечение заготовки – не менее 200 х 300 мм;4. Исследование влияния температурного режима чистовой стадии прокаткина механические свойства готового проката в условиях лабораторного станадуо 300 и промышленного стана 5000 показали, что: Использованные для проведения экспериментов критерии подобияобеспечили расхождения в результатах лабораторного и промышленногоэксперимента не более 5% при испытаниях на растяжение; Причистовойпрокаткеразработанногоэкономнолегированногохимического состава с окончанием 700-800°С возможно достижениепредела текучести 410-510МПа (т.е.
классов прочности К52-К56) безпоследеформационного ускоренного охлаждения.113ГЛАВА5.РАЗРАБОТКАИВНЕДРЕНИЕКОПЛЕКСНОЙМЕТОДИКИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ5.1.ОписаниекомплекснойметодикипредварительныхисследованийКаждый из этапов предварительных исследований: математическоемоделирование, эксперименты на Gleeble и лабораторном прокатном стане –позволяют получить эффективные рекомендации для разработки технологииконтролируемой прокатки.
Однако, по нашему мнению, осознанное применениепредварительных исследований в рамках комплексной научно обоснованнойметодики позволит в разы повысить эффективность и приведёт к значительномуснижению затрат на этапе освоения и дальнейшего производства новых видовтолстолистового проката. Актуальность методики заключается в том, что онадолжна позволить с меньшими затратами труда и времени и большей точностьюописать требуемую технологию. Следует сделать важное замечание: взависимости от исходных данных и требований к продукту, а такжевозможностей лабораторного оборудования могут быть задействованы не всеэлементы методики.Последовательность применения методики может быть следующей(рис.11). На первом этапе анализируются исходные данные – требования клистовому прокату.
Основными параметрами толстолистового проката являютсягеометрические размеры (толщина, ширина, длина), механические свойства(прочность на растяжение, ударная вязкость и др.) и ограничения похимическому составу (легирующие элементы, примеси). На основе требуемыхгеометрических размеров проката производится расчёт возможных размеровисходной заготовки – сляба.Для одного и того же размера готового проката могут быть использованыслябы различного размера. Толщину, как правило, выбирают из соображений неменее 10-ти кратного суммарного обжатия. Ширина выбирается максимальнодопустимой для используемой машины непрерывного литья заготовок или114исходя из себестоимости производства сляба. Длина сляба в значительнойстепени зависит от выбранной кратности материнского листа (количествазаготовок под трубу, которое можно получить из конечного раската). Раскатможет быть однократным – длиной 14 – 15 метров, двукратным – длиной 25 – 26метров и трёхкратным – длиной до 40 метров.
При этом стандартная длинатрубной заготовки составляет от 11650 до 12200 мм. Повышение кратностипроката позволяет снизить количество торцевой обрези на тонну годнойпродукции и повысить производительность, что благоприятно сказывается насебестоимости. Однако применение длинных слябов с большой начальнойтолщиной (340-355 мм) может приводить к значительному снижению единичныхобжатий в черной стадии прокатки, т.к. применяемая на стане 5000 продольнопоперечная схема подразумевает прокатку большей части черновых проходовдля разбивки ширины, т.е.
с прокатной шириной примерно равной длине сляба.Так, при увеличении кратности обжатия в черновой стадии могут снижаться с10-12% до 4-7% за проход. В связи с этим листовой прокат толщиной от 30 ммчасто производят однократным.Расчёт целевого химического состава осуществляется на основетрадиционных эмпирических уравнений по определению прочностных и вязкихсвойств проката, а также опыта производства близких по требованиям мароксталей.
Далее на основе химического состава осуществляется расчёт основныхтехнологических параметров, основанный на принципах контролируемойпрокатки: нагрев слябов в печи для перехода ниобия в твёрдый раствор,температураначалачистовойпрокаткинижетемпературыостановкирекристаллизации и температура завершения прокатки близ температуры γ-αпревращения.Обладая(сопротивлениюисчерпывающимидеформации),даннымипогеометрическимхимическомуразмерамсоставуслябаитемпературным интервалам прокатки возможно провести расчёт частныхобжатий из условия их максимизации в каждом проходе прокатки. Так как при115среднем обжатии в черновой стадии менее 10% за проход ожидаетсянедостаточная степень рекристаллизации во всём сечении сляба, то приподобныхусловиях, понашему мнению, требуется оценить степеньразнозернистости на основе комплексного исследования конечно-элементныммоделированием и экспериментами на Gleeble.
Как правило, такие обжатияимеют место при прокатке двукратного листа толщиной свыше 30 мм, нередко сдополнительными требованиями по доле вязкой составляющей в образцах послеиспытания падающим грузом (ИПГ). Использованные элементы методикипозволяют установить возможность производства двукратных листов спониженным расходным коэффициентом металла. При среднем обжатии вчерновой стадии свыше 10% риск получения разнозернистости снижается и вбольшинстве случаев моделирование нецелесообразно.Целью экспериментальных прокаток на лабораторном прокатном станеявляется определение влияния режимов прокатки на механические свойстваготового листа.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
