Journals →  Черные металлы →  2022 →  #12 →  Back

Прокатка и металловедение
ArticleName Разработка технологии производства новых материалов на традиционных широкополосных станах горячей прокатки с применением современных методов численного и физического моделирования. Часть 1
DOI 10.17580/chm.2022.12.09
ArticleAuthor И. С. Васильев, П. Ю. Жихарев, А. В. Пересторонин, В. В. Мухин.
ArticleAuthorData

Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана, Москва, Россия:

И. С. Васильев, ведущий инженер Научно-исследовательского института конструкционных материалов и технологических процессов (НИИ КМ и ТП)
П. Ю. Жихарев, ведущий инженер НИИ КМ и ТП, эл. почта: zhikharev@bmstu.ru
А. В. Пересторонин, инженер 2-й категории научно-образовательного центра «Центр аддитивных технологий», канд. техн. наук

 

ПАО «Магнитогорский металлургический комбинат», Магнитогорск, Россия:

В. В. Мухин, ведущий инженер группы по прокатному производству научно-технического центра, канд. техн. наук

Abstract

Представлен метод разработки технологии изготовления горячекатаного рулонного проката в условиях действующего производства, технология и характеристики которой выходят за паспортные данные оборудования. Метод включает проведение всесторонних лабораторных исследований нового материала (кинетики рекристаллизационных процессов при нагреве и прокатке, структурных превращений, свойств материала при температурах производства), проверочных расчетов работы оборудования и моделирования поведения полосы в процессе прокатки и смотки перед промышленным опробованием. Практическое применение предложенного подхода продемонстрировано на примере разработки технологии изготовления горячекатаного рулонного проката из низкоуглеродистой борсодержащей стали с минимальным пределом текучести 1000 МПа. Выдержка стали при температуре выше 1220 °C приводит к формированию чрезмерно крупнозернистой структуры с величиной зерна до 1 мм. Выдержка при меньших температурах (1180–1200 °C) исключает развитие вторичной рекристаллизации и способствует получению мелкозернистой структуры с величиной зерна 35–45 мкм. Установлено, что минимальное значение единичного обжатия для активации динамической рекристаллизации составляет 24 %, и единственным механизмом преобразования зеренной структуры на стадии прокатки является статическая рекристаллизация. Термокинетическая диаграмма исследуемой стали характеризуется наличием развитой бейнитной области. Бейнитная составляющая присутствует в металле при всех исследуемых скоростях охлаждения (5–80 °C/с). Опытные полосы, прокатанные на лабораторном стане, характеризуются высокой прочностью (σ0,2  1008 МПа, σв  1089 МПа), удовлетворительной вязкостью и пластичностью (σ5  8 %, KCV–40 ≥ 60 Дж/см2). Высокий уровень свойств достигается в результате формирования в прокате структуры нижнего бейнита. Требуемое структурное состояние получено посредством применения технологии прямой закалки с прокатного нагрева при среднемассовых скоростях охлаждения порядка 25 °C/c.

Исследования проводили в рамках программы стратегического академического лидерства Российской Федерации «Приоритет-2030», направленной на поддержку программ развития образовательных организаций высшего образования, научного проекта ПРИОР/СН/НУ/22/СП5/26 «Создание инновационных цифровых инструментов для применения прикладного искусственного интеллекта и продвинутого статистического анализа больших данных в технологических процессах производства металлургической продукции».

keywords Микроструктура, лабораторный прокат, контролируемая прокатка, прямая закалка, рекристаллизация, микролегирование, высокопрочная сталь, нижний бейнит
References

1. Рингинен Д. А., Частухин А. В., Хадеев Г. Е., Эфрон Л. И. Применение методов имитации и воспроизведения процессов в лабораторных условиях для разработки технологических схем термомеханической прокатки // Проблемы черной металлургии и материаловедения. 2014. № 5. С. 28–37.
2. Мунтин А. В., Частухин А. В., Червонный А. В. и др. Разработка технологии производства рулонного проката трубного назначения класса прочности К60 в условиях литейно-прокатного комплекса // Проблемы черной металлургии и материаловедения. 2016. № 3. С. 17–25.
3. Ильинский В. И., Головин С. В., Степанов П. П., Рингинен Д. А. и др. Разработка технологий производства на стане 5000 проката для проектов трубопроводов с экстремальными параметрами // Металлург. 2017. № 8. С. 57–68.

4. Частухин А. В., Рингинен Д. А., Хадеев Г. Е., Эфрон Л. И. Применение имитации металлургических процессов для разработки сквозной технологии производства cварных труб // Труды XXIII Международной научно-практической конференции. Челябинск, 17–19 сентября 2018 г. 2018. С. 67–82.
5. Shatalov R., Genkin A. Sheet mill control in steel strip hot rolling // Journal of Chemical Technology and Metallurgy. 2015. Vol. 50, Iss. 6. P. 624–628.
6. Shatalov R. L., Genkin A. L. Operating a sheet-rolling complex to minimize energy costs // Metallurgist. 2008. Vol. 52, Iss. 9-10. P. 485–490.
7. Шаталов Р. Л., Медведев В. А. Управление свойствами и структурой стальных сосудов охлаждением в различных средах на выходе прокатно-прессовых линий // Черные металлы. 2021. № 2. C. 34–38.
8. Moravec J., Mičian M., Málek M., Švec M. Determination of CCT diagram by dilatometry analysis of high-strength low-alloy S960MC steel // Materials. 2022. Vol. 15, Iss. 13. P. 4637. DOI: 10.3390/ma15134637.
9. Zurutuza I., Isasti N., Detemple E., Schwinn V., Mohrbacher H., Uranga P. Toughness property control by Nb and Mo additions in high-strength quenched and tempered boron steels // Metals. 2021. Vol. 11, Iss. 1. P. 95. DOI: 10.3390/met11010095.
10. Целиков А. И., Томленов А. Д., Зюзин В. И., Третьяков А. В., Никитин Г. С. Теория прокатки : справочник. — М. : Металлургия, 1982. — 335 с.
11. ГОСТ 1497–84. Металлы. Методы испытания на растяжение. — Введ. 01.01.1986.
12. ГОСТ 9454–78. Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах. — Введ. 01.01.1979.
13. ГОСТ 9450–76. Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников. — Введ. 01.01.1977.
14. ГОСТ 9651–84. Металлы. Методы испытания на растяжение при повышенных температурах. — Введ. 01.01.1986.
15. Poliak E. I., Jonas J. J. A one-parameter approach to determining the critical conditions for the initiation of dynamic recrystallization //Acta Materialia. 1996. Vol. 44, Iss. 1. P. 127–136.
16. Частухин А. В., Рингинен Д. А., Эфрон Л. И. Создание моделей формирования структуры аустенита и их использование для совершенствования технологии контролируемой прокатки трубных сталей // Труды XI конгресса прокатчиков . Магнитогорск, 9–11 октября 2017 г. — М., 2018. Т. 2. С. 350–353.
17. Sun W. P., Hawbolt E. B. Comparison between static and metadynamic recrystallization-an application to the hot rolling of steels // ISIJ International. 1997. Vol. 37. № 10. P. 1000–1009.
18. Nakata N., Militzer M. Modeling of microstructure evolution during hot rolling of a 780 MPa high strength steel // ISIJ International. 2005. Vol. 45. № 1. P. 82–90.
19. Kwon O., DeArdo A. J. On the recovery and recrystallization which attend static softening of hot-deformed copper and aluminum // Acta Metallurgica. 1990. Vol. 38. № 1. P. 41–54.
20. ГОСТ Р ИСО 643–2015. Сталь. Металлографическое определение наблюдаемого размера зерна. — Введ. 01.08.2016.
21. Zajac S., Schwinn V., Tacke K. H. Characterisation and quantification of complex bainitic microstructures in high and ultra-high strength linepipe steels // Materials Science Forum. 2005. Vol. 500-501. P. 387–394.
22. Caballero F., Garcia-Mateo C., Cornide J., Allain S., Puerta J., Crouvizier M., Mastrorillo T., Jantzen L., Vuorinen E., Lindgren L. et al. New advanced ultrahigh strength bainitic steels: ductility and formability // In Research Found for Coal and Steel, Technical Steel Research, Publications Office of the EU: Luxembourg – Luxembourg – 2013. P. 123.

Language of full-text russian
Full content Buy
Back