Разработка технологии прокатки толстого листа на стане 5000 (1026122), страница 2
Текст из файла (страница 2)
И.П. Бардина». Москва, 2010 г.,Российской конференции ИМЕТ РАН. Москва, 2011 г., IX Конгрессепрокатчиков. Череповец, 2013 г., конференции «Будущее машиностроенияРоссии». Москва, 2013 г., конференциях молодых специалистов Объединённойметаллургическойкомпании.Выкса,2011–2014гг.,Международнойконференции Metal 2014.
Брно (Чехия), 2014 г., а также на семинарах кафедрыоборудования и технологий прокатки МГТУ им. Н.Э. Баумана в 2010–2014 гг.Методы исследований и достоверность результатов. Достоверностьрезультатов исследований обеспечивалась применением стандартных методов сиспользованием современного оборудования. Для теоретического исследованияпроцесса деформации металла в работе применяли программный комплексDEFORM.
Экспериментальные исследования доли рекристаллизованного зернапроводили на имитационном комплекса Gleeble 3800. Влияние режимовдеформации на формирование микроструктуры и свойств стали исследовалипосле прокатки на лабораторном стане дуо 300. Механические свойства сталиопределяли по стандартным методикам на оборудовании компании Zwick/Roell.Обоснованность теоретических выводов и результатов экспериментальныхисследований подтверждена результатами производства промышленных партийлиста на стане 5000 ОАО «Выксунский металлургический завод».9Личный вклад автора.
Мунтин Александр Вадимович лично провеланализ современных технологических тенденций производства толстолистовогопроката и подходов к освоению новых видов продукции, разработал конечноэлементную модель прокатки на стане 5000, исследовал распределениедеформации, температуры и доли рекристаллизованного зерна по сечениюраската, провёл сравнительный анализ влияния температурного режима намеханические свойства листа при чистовой прокатке на лабораторном станеДУО-300 и промышленном стане 5000, разработал методику выборатехнологических режимов прокатки толстого листа из трубных марок сталей,обеспечивающих требуемый уровень механических свойств, участвовал вразработке и освоении технологии производства листового проката трубногоназначения классов прочности К52-К60 на стане 5000 ОАО «Выксунскийметаллургический завод».Публикации.
Основное содержание диссертации отражено в 12 научныхработах общим объёмом 1,17 п.л., в том числе – 5 статьях в журналах,рекомендованных ВАК РФ, и одной заявке на патент РФ (№2013154377).Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав,выводов, списка литературы из 133 наименований. Работа изложена на 141страницах машинописного текста, содержит 80 рисунков и 28 таблиц.Во введении обоснована актуальность проведённых исследований,сформулированы цели и задачи работы, определены её научная новизна ипрактическая значимость.Впервойглаверассмотреныипроанализированытребования,предъявляемые к сталям для труб большого диаметра, особенности технологиипроизводство листового проката из трубных сталей, а также современныеподходы к процессу освоения новых технологий.Во второй главе выбраны и обоснованы материалы, методы иоборудование теоретических, лабораторных и промышленных исследований.Для исследования выбрана микролегированные трубные стали классов10прочности К52-К60.
Исследования проводили с помощью программногокомплекса DEFORM, в условиях имитационного комплекса Gleeble 3800,лабораторного стана дуо 300 и стана 5000 ОАО «ВМЗ».В третьей главе изложены результаты исследований распределениядеформации,температурыидолистатическирекристаллизованногоаустенитного зерна по толщине раската при различных режимах прокатки.В программном комплексе DEFORM спроектирована симметричнаядвумернаяконечно-элементнаямодельплоскойпрокаткивусловияхтолстолистового стана 5000.
Подробные данные о температуре, эквивалентнойдеформации и скорости деформации, полученные в результате моделирования,использованы для экспериментального определения доли рекристаллизованногозерна в различных слоях по толщине проката с помощью испытаний на сжатие вусловиях комплекса Gleeble 3800.Результаты исследования показали, что в первом проходе черновойпрокатки с обжатием 10% формируется значительная неравномерность долистатически рекристаллизованного зерна в направлении толщины. Наибольшаястепень рекристаллизации наблюдается на ¼ толщины от поверхности.
При этомзона максимальной деформации располагается ближе к поверхности, норекристаллизация в них затруднена по причине снижения температуры. Низкаятемпературатакжеспособствуетпрактическиполномуотсутствиюрекристаллизации на поверхности раската.Полученные при выполнении моделирования в DEFORM и экспериментана Gleeble 3800 данные о распределении деформации, скорости деформации,температуры и доли статически рекристаллизованного зерна интегрированы вспециализированную модель расчёта рекристаллизации в черновой прокаткемикролегированных сталей, разработанную в Центре исследовательскихлабораторий ОАО «ВМЗ».В четвёртой главе рассмотрены особенности физического моделированияконтролируемой прокатки и выявлены критерии необходимые для планирования11эксперимента по контролируемой прокатке на лабораторном прокатном стане, атакже исследовано влияние режимов чистовой прокатки на микроструктуру имеханические свойства готового проката.Показано, что для обеспечения подобия микроструктуры и механическихсвойств в лабораторных и промышленных условиях критерии физическогомоделирования контролируемой прокатки должны учитывать геометрическое,кинематическоеитепловоеподобие.Наосноветеорииподобияиметалловедческих основ контролируемой прокатки выявлены критерии дляпроведения лабораторных прокаток.На основе выявленных критериев и для их выполнения предложеныследующие рекомендуемые характеристики лабораторного прокатного стана:диаметр валков – не менее 700 мм, ширина бочки – не менее 500 мм, поперечноесечение заготовки – не менее 200 х 300 мм.
Правомерность применения станадуо 300 и соответствующих допущений определяли экспериментальным путём,сопоставив результаты лабораторных и промышленных прокаток.Сравнениерезультатовмеханическихиспытанийиисследованиямикроструктуры 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%).В пятой главе представлена методика разработки технологическихпараметров на основе предварительных исследований и примеры реализацииметодики в условиях стана 5000 ОАО «Выксунский металлургический завод».Показано, что каждый из этапов предварительных исследований:математическое моделирование, эксперименты на Gleeble и лабораторномпрокатном стане – позволяют получить эффективные рекомендации дляразработкитехнологииконтролируемойпрокатки.Однако,осознанноеприменение предварительных исследований в рамках комплексной научнообоснованной методики позволит в разы повысить эффективность и приведёт кзначительному снижению затрат на этапе освоения и дальнейшего производства12новых видов толстолистового проката.
Актуальность методики заключается втом, что она должна позволить с меньшими затратами труда и времени ибольшей точностью описать требуемую технологию.Рассмотрен пример применения методики при разработке технологиипроизводства листового проката класса прочности К60 толщиной 30,5 мм настане 5000 ОАО «ВМЗ».
Показано, что при малых обжатиях в черновой стадиивысокая степень рекристаллизации на ¼ толщины раската позволяет достигатьтребований по механическим свойствам даже с учётом недостаточнойрекристаллизации в середине раската. Таким образом, разработана технологияпроизводства двукратного листа со сниженным расходным коэффициентомметалла.Также рассмотрен пример освоения технологии листового проката классовпрочностиК52-К56изэкономнолегированногохимическогосостава.Проведенные по предложенной методике исследования позволили подтвердитьвозможность производства из предложенного химического состава листовогопроката классов прочности К52, К55 и К56, а также определить температурныережимы их производства прокатки на стане 5000.Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю,доктору технических наук, профессору А.Г.
Колесникову за помощь, оказаннуюпри определении направлений исследований, обобщении полученных данных,ценные теоретические и методические советы.Диссертант благодарит сотрудников Инженерно-технологического центраиМеталлургическогокомплексастан5000ОАО«Выксунскийметаллургический завод», Центра трубных сталей и сварных конструкций ФГУПЦНИИчермет им. И.П. Бардина, кафедры «Оборудование и технологиипрокатки» МГТУ им. Н.Э. Баумана, а также Эфрона Леонида Иосифовича,Никитина Георгия Семёновича и Зинягина Алексея Геннадиевича за содействиев выполнении работы и ценные замечания по содержанию диссертации.13ГЛАВА1.СОВРЕМЕННОЕСОСТОЯНИЕВОПРОСАПРОИЗВОДСТВА ТРУБ БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА1.1.Обзор современного состояния рынка труб большого диаметра итолстолистового прокатаВ современном мире наиболее распространёнными и востребованнымиисточниками энергии являются нефть и природный газ.
При этом многиеразведанные месторождения нефти и природного газа находятся вдали отосновных потребителей (крупных городов, стран-заказчиков), поэтому впоследние десятилетия были реализованы и продолжают реализовыватьсямасштабные проекты по строительству магистральных трубопроводов –основного средства передачи нефти и газа на значительные расстояния [26].Магистральные трубопроводы сооружаются из стальных труб диаметромдо 1420 мм. Толщина стенки некоторых трубопроводов может достигать 50 мм[27]. Для транспортирования газа также сооружаются подводные магистральныегазопроводы, прокладываемые по дну моря.Увеличение объёмов добычи нефти и природного газа обуславливаетувеличение требований к пропускной способности трубопроводов, что можетбыть достигнуто двумя способами – увеличением диаметра труб илиувеличениемрабочегодавления.Максимальныйдиаметрограниченвозможностями существующего оборудования по производству листовогопроката и труб.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
