Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 4
Глава 1. ВЛИЯНИЕ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА
СВОЙСТВА СОРТОВОГО ПРОКАТА 8
1.1 Формирование структуры металла в процессе
термомеханической обработки 8
-
Степень, скорость и температура деформации как основные технологические факторы при использовании термомеханической обработки в процессе прокатки катанки. Особенности термомеханической обработки катанки 9
-
Процессы рекристаллизации при горячей деформации 11
-
Влияние химического состава на формирование структуры
при термомеханической обработки 16
-
Влияние охлаждения катанки на структуру, сформировавшуюся в результате термомеханической обработки... 18
-
Процесс ТМО при прокатке катанки 21
-
Цели и задачи работы 24
Глава 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОКАТКИ
КАТАНКИ 26
-
Принятые допущения в математической модели 26
-
Алгоритмы расчета элементов математической модели 27
-
Степень и скорость деформации 27
-
Температурный режим прокатки катанки 30
-
Конвективный теплообмен раската в процессе прокатки 35
-
Влияние деформационного разогрева на температуру раската в процессе прокатки 44
-
Расчет радиационного теплообмена раската в процессе прокатки 45
-
Потери тепла при контакте раската с рабочим инструментом - валками, шайбами. Методика расчета теплопроводности при контакте раската с прокатным валком 45
2.3. Выводы по главе 2 49
Глава 3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ
ОБРАБОТКИ КАТАНКИ 50
3.1. Формирование структуры раската под влиянием
технологических факторов прокатки: 50
3.2.Влияние степени деформации 55
-
Влияние температуры деформации и времени последеформационной выдержки 56
-
Влияние скорости деформации 58
-
Модель формирования структуры, базирующаяся на экспериментальных данных 59
-
Выводы по главе 3 60
Глава 4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ПРОКАТКИ И ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАНКИ С ЗАДАННЫМИ МЕХАНИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ И
МИКРОСТРУКТУРОЙ 61
4.1. Производство высокоуглеродистой сорбитизированной катанки на проволочном стане 300№3 ОАО «ММК» на основе результатов математического моделирования
термомеханической обработки 61
4.2 Применение модели термомеханической обработки для формирования структуры и механических свойств арматуры малых диаметров класса А500С из низкоуглеродистых марок стали на примере проволочного стана 250№2 ОАО
«ММК» 68
4.3. Выводы по главе 4 77
ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ 78
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 80
ПРИЛОЖЕНИЕ А 87
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 103
ПРИЛОЖЕНИЕ В ПО
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 146
Введение к работе
Эффективным процессом получения стали с повышенными механическими свойствами является общепризнанный процесс ТМО. Все большее количество новых прокатных станов создаются на основе технологических схем, в которых заложены принципы термомеханической обработки [1].
В процессе горячей прокатки происходит высокотемпературная термомеханическая обработка металла. Однако под ТМО, как правило, понимается не только физическая сущность процесса, но и целенаправленное комплексное воздействие на структуру металлического сплава совокупностью операций деформации, нагрева и охлаждения, в результате которых и происходит формирование окончательной структуры металлического сплава, а, следовательно, и его свойств [1].
Существует большое количество разновидностей термомеханической обработки стали. Их можно разделить на следующие группы:
Режимы термомеханической обработки, при которых деформация осуществляется в аустенитном состоянии. К этой группе относятся наиболее известные и изученные методы упрочнения: высокотемпературная термомеханическая обработка (ВТМО) и низкотемпературная термомеханическая обработка (НТМО).
Термомеханическая обработка с деформацией в ходе превращения переохлажденного аустенита.
Режимы термомеханической обработки, связанные с деформацией, осуществляемой после превращения аустенита в мартенсит или бейнит. Примером такой обработки является метод упрочнения, связанный с деформационным старением мартенсита.
Для упрочнения стали могут применяться различные комбинации режимов термомеханической обработки, например ВТМО с НТМО, ВТМО с деформационным старением мартенсита и др. [2]. Термомеханическая обработка, чаще всего, является окончательной операцией при изготовлении деталей. Но она может использоваться и как предварительная операция, кото- рая обеспечивает формирование благоприятной структуры при проведении окончательной термической обработки, включающей закалку на мартенсит и отпуск.
Процессы ТМО широко изучены и опробованы на опытных и полупромышленных установках [3, 4]. Большие результаты были получены при использовании данных процессов при изготовлении продукции из цветных сплавов [4, 5, 6]. Огромные успехи в ТМО достигнуты при производстве штрипса-подката для труб большого диаметра [7], а также других видов листового проката, обладающего особым комплексом механических свойств [8].
В области сортового производства большое внимание уделяется процессам ускоренного охлаждения после прокатки. Но зачастую разрабатываемая технология режимов охлаждения рассчитана на формирование окончательной структуры металла только на основе фазовых превращений, протекающих при распаде аустенита. Однако при этом не учитывается влияние предыдущей деформации на формирование структуры в процессе превращения.
Данная работа посвящена восполнению данного пробела в области использования процессов ТМО при производстве катанки в условиях современных проволочных станов. При этом обеспечивается получение необходимого комплекса механических свойств, исключение последующих режимов термообработки проката в метизном производстве, создание новых видов продукции.
На основе расчета температуры и закономерностей процессов ТМО в диссертации разработаны технологические режимы прокатки катанки для целенаправленного получения структуры и механических свойств на основе математического моделирования и экспериментальных исследований.
В работе решены следующие задачи: - разработка математической модели расчета температуры раската в процессе прокатки, как одного из важнейших факторов, влияющих на механические свойства готовой катанки; определение влияния технологических параметров прокатки (скорость, степень и температура прокатки) на формирование структуры при получение катанки; определение рациональных режимов прокатки с необходимым микролегированием для получения комплекса свойств готового проката; разработка и использование новых режимов термомеханической обработки при производстве катанки.
Содержание работы отвечает поставленным целям и задачам.
В первой главе показаны теоретические аспекты процесса ТМО относительно применения его при производстве катанки. Приведены особенности и перспективы использования новых подходов в процессе прокатки катанки. При этом сделана оценка влияния, которое оказывается на структуру различными технологическими факторами: температура пластической деформации, степень и скорость деформации, режимы последеформационного охлаждения.
Во второй главе приведена разработка адаптивной температурно-кинематической модели, позволяющей построить на основе имеющего стана модели изменения температурных режимов при различных скоростных параметрах деформации.
В третьей главе приведена модель контролируемой прокатки катанки, позволяющей получить требуемый комплекс механических свойств. При этом в основу модели были положены результаты моделирования процессов ТМО на основе температурно-кинематической модели приведенной во второй главе и полученных экспериментальных данных на различных проволочных станов.
В четвертой главе проведена оценка моделирования процессов ТМО при разработках и адаптации к новым проволочным станам. При этом осуществлена возможность определения основных конструктивных параметров как прокатного стана так и установок температурного регулирования проката в процессе деформации.
В выводах проведен анализ сделанной работы, ее теоретическая и практическая значимость в области прокатки на проволочных станах с использованием режимов ТМО.
