WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Во второй главе описаны материалы, оборудование и методики проведения экспериментальных исследований. В производственных условиях эксперименты проводились на опытно-промышленных партиях металла в соответствии со схемой производства на ЧерМК ОАО «Северсталь» (рис.1) в объеме 14-ти конвертерных плавок общей массой 4500 т. В лабораторных условиях исследования проводили на образцах горячекатаного и холоднокатаного проката. Определение механических характеристик при испытаниях на растяжение (0,2, Т, В, 4, коэффициента нормальной пластической анизотропии r, коэффициента деформационного упрочнения n), а также величину ВН-эффекта проводили в соответствии с рекомендациями ГОСТ 11701.

Конвертерная Горячая прокатка R2=0,Непрерывная Соляновыплавка стали, полос на НШСГП разливка слябов кислотное внепечная травление обработка, вакуумирование.

Отделка: порезка, Отжиг в Холодная Дрессировка промасливание, колпаковых прокатка на полос упаковка печах 5-клетевом стане Рис. 1. Технологическая схема производства тонколистовой IF-стали на ЧерМК ОАО «Северсталь» Исследовали структуру и текстуру металла; методом внутреннего трения определяли количество остаточного углерода в твердом растворе; изучали процесс удаления окалины с поверхности горячекатаных полос; определяли степень загрязненности поверхности холоднокатаных полос.

Коррозионную стойкость оценивали по величине удельного привеса образцов (г/м2) после 30-ти циклов испытаний по методу переменного погружения. Метод переменного погружения образцов разработан в ФГУП ЦНИИчермет им. И.П. Бардина на основе стандарта ASTM G 44-75. Метод включает циклическое погружение образцов на 10 минут в 3,5% раствор хлористого натрия с последующим пребыванием на воздухе лабораторного помещения в течение 50 минут.

Текстуру готового проката исследовали методами рентгеноструктурного анализа. Съёмку обратных полюсных фигур (ОПФ) выполняли в МоК - излучении на аппарате ДРОН-2 в диапазоне отражений (HKL): от рефлексов (200) до (712).

Коэффициент Лэнкфорда r рассчитали из рентгеновских измерений полюсных плотностей PHKL поверхности листа по корреляционному уравнению:

P111 + P332 + P r =1,35 + 1,1 ln (2) P100 + P В третьей главе представлены исследования, направленные на разработку экономно легированной автолистовой IF-стали повышенной прочности и стойкости к атмосферной коррозии. Поскольку одной из основных целей дополнительного легирования является повышение уровня прочности при сохранении приемлемой пластичности, то в первую очередь рассматривали твёрдорастворное упрочнение феррита, как основной фазовой оставляющей сверхнизкоуглеродистой стали.

Основными легирующими элементами для получения заданного комплекса свойств рассматривали медь и фосфор. Степень легирования сверхнизкоуглеродистой стали фосфором и медью осуществляли с учетом влияния этих элементов на стойкость к атмосферной коррозии, механические свойства проката в состоянии поставки и величину ВН-эффекта.

На основании результатов исследования автомобильных сталей производства ЧерМК ОАО «Северсталь» (табл.1) сделан вывод о том, что повышение суммарного содержания углерода и кремния снижает стойкость к атмосферной коррозии, тогда как медь и фосфор положительно влияют на эту характеристику.

Таблица 1.

Стойкость к атмосферной коррозии автомобильных сталей производства ЧерМК ОАО «Северсталь» Химический состав сталей, %(по массе) Удельный Группа Марка привес, коррозионной стали С Si C+Si Mn Р Сu Ti г/м2 стойкости 0,034- 0,009- 0,045- 0,18- 0,004- 0,008- 08Ю <0,002 9,0-19,0,054 0,025 0,079 0,26 0,010 0,(не стойкие) 08ПС 0,082 0,02 0,084 0,46 0,016 0,057 - 11,08ГСЮТ 0,062 0,383 0,445 0,84 0.012 0,036 0,037 10,0,003- 0,013- 0,019- 0,11- 0,007- 0,010- 0,032- 01ЮТ 6,0,006 0,020 0,023 0,13 0,010 0,025 0,061 (удовлетворительно стойкие) 08ЮП 0,040 0,047 0,087 0,23 0,059 0,011 - 6,01ЮПД 0,011 0,020 0,031 0,18 0,056 0,230 0,003 3,(стойкие) Сталь 01ЮПД является по классификации табл. 1 «стойкой» к коррозии.

Учитывая этот вывод, а также полученные в результате экспериментов данные по влиянию фосфора и меди на механические свойства конечного продукта, был определён рациональный химический состав новой коррозионностойкой автолистовой стали с т. зр. обеспечения комплекса свойств проката при минимальных затратах на легирующие материалы. Содержание элементов должно быть в пределах, масс. %: С=0,005-0,010; Si0,03; P=0,03-0,05; Cu=0,20,3; Mn=0,1-0,3; Al=0,02-0,06; N0,007. Разработаны технические условия на прокат из стали 01ЮПД: ТУ 14-105-738-2004.

Четвертая глава посвящена исследованию и разработке технологических режимов горячей прокатки, травления и холодной прокатки автолистовой стали 01ЮПД.

Технологию горячей прокатки полос из непрерывно литых слябов отрабатывали на опытных плавках стали 01ЮПД. Нагрев слябов производили в методических печах до температуры в интервале 1200-1240оС. В процессе нагрева слябов перед прокаткой в течение 3,5-4 часов достигается выравнивание температуры по сечению слябов и полное растворение в аустените карбидов и нитридов. Повышение температуры нагрева слябов, как и увеличение их выдержки в печи, приводило к росту зерна аустенита и формированию неравномерной микроструктуры, ухудшающей вытяжные свойства листов, а также повышению расходного коэффициента металла из-за окалинообразования.

Снижение температуры нагрева слябов затрудняло получение требуемой температуры конца прокатки. Горячую прокатку слябов до конечной толщины 3,2-5,5 мм проводили на непрерывном широкополосном стане «2000» с температурой конца прокатки в интервале 855-885оС. Такая прокатка формирует благоприятную текстуру деформации, измельчает зёрна аустенита. Понижение температуры конца прокатки ниже 850оС вызывало в дальнейшем образование текстуры холоднокатаного листа, неблагоприятной для холодной штамповки.

Охлаждение горячекатаных полос водой на отводящем рольганге стана необходимо вести до температуры 540-580оС (ниже точки Ar1). Это обеспечивает превращение деформированных зерен переохлажденного аустенита в феррит с равноосными зернами 6-8 баллов. Технология горячей прокатки должна обеспечить структурное состояние, при котором в наибольшей степени проявляется ВН-эффект. При температуре смотки более 580оС резко сокращается количество растворенного углерода. Это вызывает снижение ВН-эффекта.

Механические свойства горячекатаного проката приведены в табл. 3.

Таблица 3.

Механические свойства стали 01ЮПД после горячей прокатки Толщина, Механические свойства мм т, МПа в, МПа 4, % HRB, ед 4,0 250-260 345-350 40-44 55-3,2 275-290 350-360 38-39 59-Травление. С целью определения рациональных режимов травления горячекатаного подката стали 01ЮПД исследовали скорость удаления окалины и скорость растворения основного металла. В лабораторных условиях использовали два типа травильных растворов: водный раствор серной кислоты и водный раствор соляной кислоты без добавления и с добавлением ингибиторов кислот ной коррозии. Травление стали с повышенным содержанием фосфора и меди требует особых условий из-за её склонности к перетраву. Скорость удаления окалины в растворе соляной кислоты в 2,7-3,6 раза выше, чем в растворе серной кислоты. При этом скорость растворения металла в соляной кислоте меньше в 1,9 раза без применения ингибитора и в 6-10 раз с применением ингибитора, что способствует повышению чистоты поверхности полосы после травления.

В производственных условиях солянокислотное травление проката обеспечило чистоту поверхности полос, характеризующуюся степенью отражения светового потока 50-70%, что на 10-20% (абс.) больше, чем при травлении в серной кислоте. Однако это явилось недостаточным для получения высокого качества поверхности холоднокатаной полосы, и потребовало разработки специальных режимов холодной прокатки.

Разработка режимов холодной прокатки. Высокий уровень загрязнения поверхности полос из стали легированной фосфором и медью, вызывает повышенную отсортировку готовой продукции. Поэтому были выполнены исследования, с целью установить влияние параметров холодной прокатки на чистоту поверхности полос. Основанием для этих исследований явилась выдвинутая автором гипотеза о зависимости чистоты поверхности полосы от положения нейтральных сечений в очагах деформации рабочих клетей непрерывного стана.

Классические методики энергосилового расчета, наиболее распространенные в конструкторской и технологической практике, не позволяли достоверно определять положение нейтрального сечения в очаге деформации. Поэтому для проведения исследований была использована ранее разработанная с участием автора методика, основанная на упруго-пластической модели напряженнодеформированного состояния полосы в очаге деформации. Согласно этой методике, контур очага деформации, с учетом упругого сплющивания (рис.2), аппроксимирован двумя прямыми отрезками. Одним - от входного сечения до вертикальной осевой плоскости валков (он соответствует углу захвата и, следовательно, наклонен к оси прокатки на угол /2). Вторым - на участке упругого восстановления части толщины полосы (он наклонен к оси прокатки в противоположном направлении на угол ). Очаг деформации i-ой рабочей клети разбит на три участка:

- упругого сжатия полосы длиной x1упр ; пластической деформации длиной xпл, состоящий из двух зон: отставания - длиной xпл.отст. и опережения - длиной xпл.опер.; упругого восстановления части толщины полосы на выходе из очага деформации длиной x2упр.

y R h1//i- i х х1упр. хпл.отст. хпл.опер. х2упр.

lci Рис. 2. Расчетная схема очага деформации: h1упр. и h2упр. – упругое сплющивание и восстановление полосы; R - радиус валка; hн - толщина полосы в нейтральном сечении; lci – длина очага деформации; i-1, i - натяжение до и после клети (заднее и переднее).

Протяженность участков x1упр., xпл.отст. и xпл.опер. можно определить, аппроксимировав дугу контакта отрезками прямых. В этом случае из геометрических соотношений следует:

h1упр.xx1упр. = ; (3) h1 + h2 упр.

xпл. = x1 - x1упр. ; (4) hн - hi + h2 упр.

xпл.опер. = ; (5) 2tg( / 2), (6) xпл.отст. = xпл. - xпл.опер.

где x1 = R hi + x2 упр. ; hн - толщина полосы в нейтральном сечении;

h1упр. и h2упр. - максимальные упругие деформации полосы, рассчитываемые, исходя из закона Гука.

упр h /упр.

h /н h Расчет контактных напряжений выполнен для каждого участка отдельно путем решения системы трех уравнений:

1) дифференциального уравнения равновесия полосы в очаге деформации µpx dhx x d -(px - )dh + = 0, (7) x x hx tg( / 2) hx hi + h2 упр где tg( / 2) = ;

2x2) уравнения закона трения в виде зависимости х = µ·рх, (8) где рх и х – нормальные и касательные контактные напряжения, переменные по длине очага деформации; µ – коэффициент трения, усредненный по длине очага деформации;

3) уравнения пластичности (9) в зонах отставания и опережения, уравнений упругости (11), (12) на упругих участках.

Уравнения пластичности на пластических участках приняты в классическом виде, предложенном А.И. Целиковым:

рх - х = 2s, (9) где х – сжимающие нормальные напряжения, параллельные оси прокатки;

s = 1,150,2 – сопротивление чистому сдвигу.

Для стали 01ЮПД зависимость предела текучести 0,2 от суммарного обжатия впервые определены в данной работе. С этой целью провели механические испытания образцов, взятых от горячекатаного подката и от полос, прокатанных в холодном состоянии с обжатиями в диапазоне от 9% до 70%.

Полученная зависимость 0,2 от суммарного обжатия аппроксимировали эмпирической формулой А.В.Третьякова:

0,2 = 0,2исх + A сумB, (10) где 0,2исх = 290 МПа – исходный предел текучести горячекатаного подката; A = 47,25 МПа – фактор наклепа; сум – суммарное относительное обжатие в процентах; B = 0,482 – коэффициент наклепа. Выражение (10) использовали для расчета технологических и энергосиловых параметров холодной прокатки.

Отличительная особенность методики расчета контактных напряжений состоит в том, что уравнения упругости, использованные вместо уравнений пластичности (9) на упругих участках, выражены в соответствии с законом Гука:

а) на первом упругом участке:

hi-1 - hx px - = 1,15ЕП ; (11) x hi-б) на втором упругом участке:

hi - hx px - = 1,15ЕП ; (12) x hi где ЕП – модуль упругости материала полосы; hi-1, hi - толщина полосы на входе в очаг деформации i-ой клети и выходе из него; - текущее значение толщины h x полосы в сечении с координатой «x».

Выражения (11) и (12) изменили структуру дифференциального уравнения равновесия, которое на упругих участках, в отличие от уравнения Кармана, не могло быть решено методом разделения переменных. Оно было решено методом замены переменных, который используется в интегральном исчислении для линейных дифференциальных уравнений 1-го порядка. В результате получены формулы для расчета переменных контактных напряжений на различных участках по длине очага деформации, приведенные в диссертации.

Описанная методика расчета была апробирована на фактических режимах холодной прокатки на 5-ти клетевом стане 1700. Расхождения расчетных и измеренных усилий прокатки не превысили 10%, составив в среднем 3-5%. Это позволило достоверно определять и прогнозировать положение нейтрального сечения в очаге деформации.

Использование упруго-пластической модели очага деформации обеспечило возможность управления положением нейтрального сечения при холодной прокатке в каждой рабочей клети непрерывного стана. В ходе исследований с использованием новой модели было выявлено, что на чистоту поверхности холоднокатаной полосы влияют два основных фактора: чистота поверхности исходного горячекатаного травленого подката и положение нейтрального сечения в каждой рабочей клети. Для характеристики очага деформации и положения нейтрального сечения предложен комплексный критерий Xi, равный xпл.отст.

Xi =, (13) xпл где хпл.отст. - длина зоны отставания; хпл - полная длина пластического участка. Чем ближе значение Хi к 1, тем чище полоса, так как тем большую часть очага деформации занимает зона отставания. Управление режимами холодной прокатки по критерию Хi=тах позволяет повысить качество поверхности холоднокатаных полос. На 5-ти клетевом стане 1700 при прокатке по оптимизированному режиму, по сравнению с рабочим, в 1,9-2,4 раза снижается прирост загрязнения и увеличивается чистота холоднокатаного металла на величину от 0,5 % до 4,4 % отражения светового потока.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»