Разработка технологии прокатки толстого листа на стане 5000 (1026122), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Возможность выбора типа материала из следующих вариантов:эластичный, упругопластический, пористый и абсолютно жесткий;4. Возможность использования множества функций анализа решения впост процессоре: графики, отслеживание точки, сетка течения, экспорт в Excel;5. Несколько операций могут быть решены последовательно бездополнительного вмешательства пользователя (многопроходная прокатка).Рис.2.3.Модель прокатки в DEFORM 3D362.3. Физическое моделирование на GleebleФизическое моделирование процессов обработки металлов давлением –это воспроизведение в лабораторных условиях на небольших образцахпроцессов, которым подвергается металл в промышленном производстве.В работе проведены экспериментальные исследования в условияхимитационного комплекса Gleeble 3800 Центра исследовательских лабораторийинженерно-технологического центра ОАО «ВМЗ» (Рис.
2.4). Gleeble 3800, вчастности, применяется для физического моделирования на небольшихцилиндрическихобразцахпроцессовтермомеханическойпрокаткитолстолистовой стали.Комплексобладаетсервогидравлическойвысокоскоростнойсистемой,компьютернымсистемойконтролемнагревания,исистемойполучения и накопления данных. Образец нагревается прямым пропусканиемтока и подвергается механическому воздействию. При этом автоматическирегистрируются параметры процесса и испытываемого материала длядальнейшего хранения и анализа. На полученном образце может бытьисследована микроструктура металла.Рис.2.4.Проведение эксперимента на Gleeble 3800372.4. Лабораторная прокатка на стане ДУО-300Лабораторнаяпрокатка–ещёодинизспособовфизическогомоделирования, способный воспроизвести не только абсолютные значениятемператур и деформации, но и характер неравномерности температуры, а такжетип напряжённо-деформированного состояния металла.Для изучения влияния температурно-деформационных параметров наформирование структурыисследуемых сталейиспользовались образцыразмером 80 мм х 80 мм х 150 мм, которые прокатывали на лабораторномпрокатном стане ДУО-300, расположенном в ЦНИИчермет им.
И.П. Бардина(Рис.2.5).Основные характеристики лабораторного прокатного стана ДУО-300:1. Диаметр валков – 300 мм;2. Длина бочки – 250 мм;3. Наибольшая сила прокатки – 1,7 МН (170 т);4. Наибольший момент прокатки – 0,061 МН*м;5. Скорость прокатки – 50..300 мм/с;6. Ход нажимных винтов 100 мм;7. Скорость изменения раствора валков 5 мм/с;8. Мощность электродвигателя главного привода – 110 кВт.Система измерения усилий прокатки фирмы ABB: количество – 2 шт.,установлены под подушками нижнего прокатного валка, имеет выход накомпьютер стана. Стационарные инфракрасные пирометры «Термоскоп-800С1»: количество – 2 шт., установлены с двух сторон над клетью, имеют выход накомпьютер стана, диапазон измерения 500..1500, спектральный диапазон – 0,8мкм, показатель визирования – 240:1.
Система управления оборудованиемобеспечивает прокатку металла в трёх режимах:1. Автоматический – установка величины раствора валков и скоростейпрокатки по заданному оператором алгоритму, а также автоматический реверс и,соответственно, автоматическое замедление и ускорение прокатки.382. Полуавтоматический – ручное переключение реверса.3. Ручной – всё управление станом обеспечивается оператором с пульта.Система управления и архивации данных отображает следующиепараметры процесса прокатки: условный номер заготовки, усилия прокатки,момент прокатки на валу электродвигателя, номер прохода, температурупирометров.Рис.2.5.Лабораторный прокатный стан дуо 3002.5. Промышленная прокаткаПриведённые в работе опытно-промышленные прокатки осуществлялисьв условиях Металлургического комплекса стан 5000 (МКС-5000) ОАО«Выксунский металлургический завод» (Рис.2.6, 2.7).Пуск МКС-5000 состоялся 25 ноября 2011 года.
Комплекс рассчитан напроизводство листового проката толщиной до 50 мм (плиты до 150 мм), ширинойдо 4800 мм, длиной до 25 метров и весом до 40 тонн. Производительностькомплекса составляет 1,2 миллиона тонн проката в год. Технологическиевозможности стана позволяют выпускать продукцию для различных областейпромышленности. Однако стан, в первую очередь, спроектирован какспециализированный комплекс по производству листа для трубной продукции.39Таблица 6.Сортамент МКС-5000ТолщинаПосле резки ножницамиПосле газовой резкиШирина- прокатанная:- конечная, после обрезки кромки:- конечная, после продольной резки по оси:ДлинаПрокатаннаяКонечнаяВес после прокатки:Основнымпотребителем7 - 50 мммакс.
150 мм1.500 – 4.850 мм1.400 – 4.800 мм900 – 2.400 мм7.000 - 40.000 мм6.000 – 25.000 ммМакс. 40 тпродукцииМКС-5000являетсяТрубоэлектросварочный цех №4 Выксунского металлургического завода,производящий прямошовные сварные трубы диаметром до 1420 мм.Производство листового проката осуществляется из непрерывно литыхслябов толщиной до 400 мм, шириной да 2600 мм и длиной до 4800 мм,поставляемыхнастанкрупнейшимироссийскимиизарубежнымипроизводителями. Нагрев слябов осуществляется в двух печах с шагающимибалками длиной 47 метров и рабочим диапазоном температур 900 – 1300°С.Рис.2.6.Четырёхвалковая прокатная клеть МКС-500040После нагрева и прохождения через установку гидросбива окалины(давление воды 235 бар, сила удара воды 1,32 Н/мм2) сляб по рольгангупоступает на четырёхвалковую реверсивную клеть.
В конструкции МКС-5000используется самая мощная в мире клеть. Главной её задачей является прокаткалиста и его доведение до окончательных размеров за минимальное количествопроходов. Для обеспечения больших обжатий прокатная клеть МКС-5000обладает главными приводами мощностью 2 x 12 000 кВт. Диаметр рабочихвалков составляет 1200 мм, диаметр опорных валков – 2200 мм, длина бочкирабочих валков – 5300 мм, длина бочки опорных валков – 4950 мм.Максимальный раствор валков равен 500 мм.Автоматизированное управление режимами нагрева слябов и прокатки настанепозволяетпроизводитьпрокатсвысокойвоспроизводимостьютехнологии.Рис.2.7.Технологическая схема МКС-5000412.6.
Определение механических свойств и исследованиемикроструктуры листового прокатаМеханические испытания проката, произведённого на лабораторномпрокатном стане ДУО-300 и стане 5000 проводились в соответствии стребованиями нормативной документации на листовой прокат для производстватруб большого диаметра. В условиях Центральной заводской лаборатории иЦентра исследовательских лабораторий ОАО «Выксунский металлургическийзавод» выполнен комплекс стандартных испытаний, а также испытаний приболее жёстких условиях:1. Испытания на растяжения по ГОСТ 1497 плоских пятикратных образцовна машине фирмы Zwick/Roell модели Robotest;2. Испытания на ударную вязкость по ГОСТ 9454 на образцах 1 (Менаже) и11 (Шарпи) в интервале температур от –20°С до –80°С на маятниковомкопре PSW750 фирмы Zwick/Roell (Рис.2.8);3.
Испытанияпадающимгрузом(ИПГ)стандартныхобразцовспрессованным надрезом по ГОСТ 30456-97 при температуре от –20°С до –80°С на вертикальном копре с падающим грузом DWT100 фирмыZwick/Roell;4. Замеры твёрдости по методу Виккерса при помощи автоматическоготвердомера КВ30.Рис.2.8.Испытание образцов на маятников копре PSW75042При металлографическом исследовании микроструктуры применялиоптический микроскоп «Axio Observer.D1m».
После стандартной методикиприготовления металлографических шлифов оценку величины ферритного зернаи количество структурных составляющих проводили на цифровых изображенияхпри помощи программного обеспечения «Thixomet» в соответствии с ГОСТ 5639(Рис.2.9).Рис.2.9.Исследование микроструктуры проката на оптическом микроскопеВыводы по Главе 21. Вкачествематериаламикролегированныестали,исследованиявыбранысоответствующиенизкоуглеродистыетехническимусловиямпотребителей трубной продукции. Выплавка заготовок осуществлялась вусловиях современных лабораторных и промышленных условиях;2. В работе использован надёжный инструмент теоретических исследований(конечно-элементныйпрограммныйкомплексDEFORM),новейшеелабораторное и промышленное оборудование (имитационный комплекс Gleeble3800, лабораторный стан ДУО-300, промышленный стан 5000);3. Исследования механических свойств проводили на испытательномоборудовании последних моделей компании Zwick/Roell в соответствии с ГОСТ1497 (испытания на растяжение), ГОСТ 9454 (испытания на ударную вязкость),ГОСТ 30456-97 (испытания падающим грузом).
Исследования микроструктурыпроводили на микроскопе Axio Observer.D1m, оценку размеров зерна – всоответствии с ГОСТ 5639.43ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФОРМАЦИИ,ТЕМПЕРАТУРЫ И СТЕПЕНИ РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ ЗЕРНА ПОСЕЧЕНИЮ РАСКАТА В ЧЕРНОВОЙ СТАДИИ ПРОКАТКИ3.1. Обзор методов исследования деформированного состояния приплоской прокаткеХарактерной особенностью процесса прокатки является неравномерностьраспределения деформации металла по сечению раската. Особенно важнымстановится знание о распределении деформации металла по сечению в случаемногопроходной прокатки крупногабаритных слябов, так как в каждом проходев результате деформационного воздействия формируются определенныесвойства металла, которые наследуются в последующих проходах и, в конечномсчете, определяют характеристики готового проката.
Внимание исследователейк этому вопросу вызвано необходимостью разработки рациональных режимовдеформирования, обеспечивающих требуемую структуру металла, его физикомеханические и иные свойства.Рис.3.1.Схема плоской прокаткиПри прокатке заготовок с большим отношением ширины к длине дугизахвата уширение происходит за счёт тех участков металла, которые находятсяблизко к боковым граням, а основная масса металла практически не44деформируется в направлении ширины.
Пренебрегая общим незначительнымуширением,характернымдляширокихполос,можнорассматриватьэквивалентную деформацию центральной части очага деформации как плоскуюдеформацию (Рис.3.1). Уравнение эквивалентной деформации для плоскойзадачи [92] имеет следующий вид:ε =2√31√ε2 + γ2 .4В уравнении ε = −ε – линейные деформации растяжения и сжатия посоответствующим осям, γ – сдвиговая деформация. Под линейнымидеформациями для плоской задачи понимается сжатие по оси Y и растяжение пооси Х, которые равны по модулю, но отличают по знаку (рис.3.2а).
Подсдвиговыми деформациями подразумевается искривление элементарной ячейкипод действием разности скоростей разных слоёв прокатываемого металла(Рис.3.2б).Рис.3.2.Виды деформации: а – линейные, б – сдвиговыеСуществует несколько методов исследования распределения деформациипри прокатке. Один из методов – экспериментальный – был популярен средиисследователей, в том числе и из СССР, в середине ХХ века [93-98]. Однако исегодня экспериментальный метод применяется как в условиях лабораторных,45так и промышленных прокатных станов [99-101]. Для определения деформациииспользуются различные приёмы:1. Прокатка пластилина, определение деформации с помощью шариковогоконтакта;2. Холодная и горячая прокатка с заранее нанесёнными координатнымисетками на боковых поверхностях, в отдельных случаях с фиксацией теченияметалла скоростными видеокамерами;3.
Прокатка при комнатной температуре с нанесением координатной сеткив средних слоях по ширине и последующим сплавлением сплавом Вуда;4. Холодная и горячая прокатка металла с заранее засверленнымигоризонтальными или вертикальными штифтами и др.На основе многочисленных экспериментальных исследований прокаткиустановлено, что повышение степени обжатия ведёт к лучшей проработкесечения и выравниванию деформации по толщине, отмечается зависимостьраспределения деформации от ширины слитков [102].Рис.3.3.Сетка на недокатеПреимуществами экспериментальных методов является возможностьполучить реальные значения деформаций, однако в большинстве случаев тольковусловияхлабораторныхпрокатныхстанов.Крометого,натурныеэксперименты трудоёмки и по ним не всегда можно сделать обобщённыевыводы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
