WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


На правах рукописи

Трайно Александр Иванович

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ РЕЖИМОВ ПРОИЗВОДСТВА ЛИСТОВОЙ СТАЛИ

Специальность 05.16.05 – Обработка металлов давлением

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 2009

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте металлургии и материаловедения им. А.А.Байкова РАН

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Голубчик Рудольф Михайлович доктор технических наук, профессор Чиченев Николай Алексеевич доктор технических наук, профессор Шаталов Роман Львович

Ведущая организация: ОАО Московский металлургический завод «Серп и Молот»

Защита диссертации состоится 14 октября 2009 года в 14-00 на заседании диссертационного совета Д 002.060.02 при Учреждении Российской академии наук Институте металлургии и материаловедения им.А.А.Байкова РАН по адресу:

119991, ГСП-1, Москва, Ленинский пр., дом 49.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Учреждения Российской академии наук Институте металлургии и материаловедения им.А.А.Байкова РАН Автореферат разослан « » 2009 г.

Справки по телефону: 499-135-96-

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор Шелест А.Е.

Общая характеристика работы



Актуальность. Одним из условий успешной хозяйственной деятельности и развития металлургической отрасли в России является производство конкурентоспособных высокорентабельных видов металлопродукции. К таким видам металлопродукции в полной мере относится горячекатаный и холоднокатаный стальной листовой прокат, производимый на реверсивных и непрерывных станах, объем производства которого составляет миллионы тонн в год. При этом специалисты металлургических предприятий и профильных институтов постоянно работают над совершенствованием техники и технологии, стремясь максимально снизить затраты на производство как традиционно производимых, так и осваиваемых вновь видов металлопродукции.

Увеличение выхода годной металлопродукции за счет улучшения качества листового проката, снижение расходного коэффициента стали и прокатных валков, экономия энергозатрат, помимо повышения рентабельности металлургического предприятия, положительно сказываются на его экологической безопасности. Это выдвигает в ряд наиболее актуальных проблему научных исследований, обоснования и реализации эффективных ресурсосберегающих технологий производства горячекатаной и холоднокатаной стали на крупных листопрокатных комплексах.

Исследования, приведенные в диссертационной работе, выполнялись в соответствии с ГНТП «Перспективные материалы» 1996-2000 гг.; ГНТП «Новые материалы», проект 07.01.00200М 1996-2007 гг.; Госконтракт № 401-1(00П) 2001-20гг.; ГНТП «Металлические материалы» 2001-2003 гг. и 2004-2008 гг. в рамках бюджетного финансирования Лаборатории пластической деформации металлических материалов Учреждения Российской академии наук Института металлургии и материаловедения им. А.А.Байкова РАН, а также по договорам с Карагандинским меткомбинатом, ОАО «Северсталь», ОАО «НЛМК», ОАО «Амурметалл», Щелковским метзаводом (ЗАО «ОМК»), ЗАО «ВМЗ «Красный Октябрь» и другими.

Целью диссертационной работы является научное обоснование и разработка ресурсосберегающих технологических и технических решений для повышения эффективности процессов продольной листовой прокатки, создание новых сталей с заданными функциональными свойствами, обеспечиваемыми их деформационно-термической обработкой.

Задачи исследований 1. Анализ технологических особенностей производства плоского стального проката на реверсивных и непрерывных станах горячей и холодной прокатки для определения путей их совершенствования с целью ресурсосбережения.

2. Создание алгоритмов расчетов ресурсосберегающих режимов горячей и холод- ной прокатки, обеспечивающих снижение отбраковки листовой стали и энергозатрат на прокатку.

3. Разработка сталей нового химического состава для повышения функциональ- ных свойств и выхода годного при деформационно-термическом производстве листового проката.

4. Исследования и разработка ресурсосберегающих режимов прокатки толстолис- товой стали на реверсивных станах, а также деформационно-термических режи- мов производства горячекатаных полос на непрерывных широкополосных станах.

5. Исследование и оптимизация по критерию минимума материальных, энергетиче- ских и трудовых затрат технологических режимов производства холоднокатаной листовой стали.

6. Изучение и разработка ресурсосберегающих режимов подготовки, эксплуатации и восстановления листопрокатных валков.

Научная новизна 1. Выявлены закономерности формообразования при симметричной и асимметричной листовой прокатке. Установлен эффект стабилизирующего влияния зоны с противоположно направленными силами трения в асимметричном очаге деформации на усилие прокатки.

Разработаны регрессионные и металлофизические модели, описывающие формирование микроструктуры и свойств с учетом химического состава стали в изотермических и неизотермических условиях деформирования на многоклетевых непрерывных широкополосных станах.

2. Исходя из особенностей контактного взаимодействия валков и полосы при холодной прокатке листовой стали для разработки технологических режимов производства этого вида продукции, обеспечивающих экономию энергии, применена новая методика энергосилового расчета, основанная на упруго-пластическом со стоянии полосы в очаге деформации. Работу нормальных и касательных сил на каждом из участков очага деформации вычисляли отдельно в горизонтальном и в вертикальном направлениях. Методика позволяет оптимизировать режим работы непрерывного стана по критерию «минимум энергозатрат».

3. На основе экспериментальных данных с помощью математического моделирования изучены зависимости формирования механических свойств холоднокатаной листовой стали от ее химического состава, режимов горячей прокатки подката, холодной прокатки, отжига и дрессировки. Для расчета ресурсосберегающих режимов производства холоднокатаной листовой стали применен аппарат искусственных нейронных сетей.

4. Изучены особенности формоизменения раскатов при прокатке с регулируемым обжатием концевых участков в горизонтальной клети. Определено влияние параметров прокатки на форму толстых листов в плане, величину боковой и концевой обрези.

5. Определены закономерности упрочнения листопрокатных валков поверхностным пластическим деформированием. Создана математическая модель расчета минимально необходимого запаса валков. Показано, что содержательной характеристикой состояния листопрокатного валка может служить величина коэрцитивной силы. Экспериментально определены допустимые значения математического ожидания и дисперсии распределения коэрцитивной силы, при которой валок сохраняет высокую работоспособность.

Практическая значимость работы Теоретические и экспериментальные исследования позволили получить следующие результаты:

1. Уточнены химические составы сталей, обеспечившие экономию ресурсов при деформационно-термическом производстве на листопрокатных комплексах:

- конструкционных горячекатаных листов различного назначения;

-штрипсов для магистральных нефте- и газопроводов, а также обсадных труб;

-высокопрочных горячекатаных термоулучшенных листов для общегражданского и специального назначения;

Методика разработана с участием Э.А.Гарбера и И.А.Кожевниковой.

-горячекатаных листов для пил холодной резки и ленточных электродов;

-горячекатаного подката для последующей холодной прокатки;

-холоднокатаной конструкционной и автолистовой стали;

-магнитномягких холоднокатаных полос.

2. Предложены и реализованы новые ресурсосберегающие деформационнотермические режимы прокатки листового проката на толстолистовых реверсивных станах и непрерывных широкополосных станах.

3. Созданы и успешно используются в промышленности новые технологические решения в области холодной прокатки на непрерывных и реверсивных станах высокопрочных сталей, автолистовых сталей, прецизионных полос, жести. Внедрены новые режимы холодной прокатки, обеспечивающие минимизацию расхода электроэнергии.

4. На основе расчетов и экспериментальных исследований получены новые ресурсосберегающие режимы колпакового отжига стальных холоднокатаных полос различного назначения.

5. Разработаны и внедрены в производство научно-обоснованные режимы упрочнения листопрокатных валков поверхностным пластическим деформированием, подготовки и эксплуатации валков, контроля состояния и восстановления листопрокатных валков электродуговой наплавкой.

6. Экономический эффект от внедрения разработанных технических и технологических мероприятий в ОАО «Северсталь», ОАО «НЛМК», ОАО «ММК» составил более 30 млн. рублей.

Апробация работы Основные положения диссертации доложены и обсуждены на конференциях:

Международных конференциях «Прогрессивные процессы и оборудование металлургического производства» (Череповец, 1998, 2001, 2003, 2006); «RussianChinese International Symposium «Fundamental Problems of Developing Advanced Material and Processes of the XXI Century» (1999, Байкальск); конференции «ИНФОТЕХ-99 (1999, Череповец); IX Международной конференции по холодной прокатке (2000, Айзенхюттенштадт); III, IV, V и VI Конгрессах прокатчиков (1999, г. Липецк; 2001, г. Магнитогорск; 2003, Череповец; 2005, г. Липецк); VI Sino-Russian International Symposium «New Materials and Technologies in 21-st Century» (2001, Пекин; 2005 Гуанджоу); IF Steels 2003 (2003, Токио); «Теория и практика производст ва листового проката» (2003, Липецк); 2-nd International Conference & Exhibition on New Developments in Metallurgical Process Technology (2004, Рева дел Гарда); «Materials science & Technology 2004» (2004, Нью-Орлеан); «Iron and Steel Technology Conference AISTech-2004» (2004, Нэшвилл); «EUROMAT 2005» (2005, Прага); IV International Congress «Mechanical Engineering of Technologies» (2007, София);

«Steel Rolling 2006» (2006, Париж); I и II Международной конференциях «Деформация и разрушение материалов» (2006, 2007, Москва); 2-nd Conference of Industrial Electronics and Application (2007, Харбин); Международной конференции «Современные достижения в теории и технологии пластической обработки металлов» (2007, Санкт-Петербург); «New Developments on Metallurgy and Applications of High Strength Steels» (2008, Буэнос-Айрес).

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 4 монографиях, брошюрах, 85 статьях (из них 36 в ведущих рецензируемых научных журналах), авторских свидетельствах и патентах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, основных выводов, библиографического списка, включающего 260 наименований, и 2 приложений. Содержит 251 с. машинописного текста, 48 рисунков, 51 таблицу.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Состояние проблемы На основании обзора литературных источников проведен анализ структуры затрат на производство листовой стали. Показано, что энергозатраты и затраты материальных ресурсов на российских металлургических предприятиях весьма высоки, а конкурентоспособность продукции обеспечивается, главным образом, за счет более низкой доли заработной платы в структуре затрат, составляющей 5-7% в производственной себестоимости (против 28,3% для предприятий США).

Наибольшую долю в структуре затрат имеют расходы по переделу, энергозатраты, затраты на сервисное обслуживание и амортизацию основных фондов. Поэтому ресурсосбережение от внедрения технико-технологических мероприятий может быть достигнуто за счет сокращения именно этих статей затрат.

Несмотря на большое число опубликованных работ, проблема ресурсосбережения является настолько многоплановой, что многие ее аспекты изучены не достаточно глубоко и не комплексно.

Сокращение затрат на производство стали и легирующие материалы обеспечивается как рационализацией системы легирования, так и применением специальных видов деформационно-термической обработки для формирования требуемой микроструктуры и механических свойств в состоянии поставки, в частности, режимов контролируемой прокатки. Тем не менее, вопросы разработки технологии производства высокопрочной листовой стали требуют дальнейшего развития.

Большое внимание отечественные и зарубежные исследователи уделяют аспектам формообразования при производстве толстолистового проката с целью уменьшения концевой и боковой обрези. Применение автоматизированных систем управления формой листов обеспечит существенное ресурсосбережение.

Следует отметить, что перспективным решением проблемы энергосбережения при производстве листового проката является использование математического моделирования в интегрированной системе «нагрев слябов - горячая прокатка полос», что позволяет оптимизировать режимы нагрева и деформирования слябов по критерию минимума суммарных энергозатрат.

Неотъемлемой частью решения проблемы ресурсосбережения является повышение качества листовой стали, так как невыполнение требований, регламентированных потребителями в нормативных документах, увеличивает количество несоответствующей металлопродукции и, как следствие, ресурсозатраты предприятия в целом. Поэтому при решении проблемы ресурсосбережения вопросам повышения качества листовой стали, как в части требований к отсутствию дефектов поверхности, точности размеров, так и к комплексу физико-механических и функциональных свойств, следует уделять наибольшее внимание.

Холоднокатаный листовой прокат поставляется потребителям в отожженном состоянии. Ресурсосберегающие режимы рекристаллизационного отжига с приоритетным получением высококачественной металлопродукции должны обеспечивать минимальный расход топливного газа. Это может быть достигнуто за счет корректировки режима нагрева в зависимости от массы отжигаемых рулонов.

Непосредственное отношение к проблеме ресурсосбережения имеют вопросы рациональной эксплуатации листопрокатных валков. Листопрокатные валки являются дорогостоящим сменным оборудованием, «утяжеляющим» себестоимость металлопродукции. От их работоспособности напрямую зависят технологические режимы прокатки, качество листового проката и выход годного. По этим причинам задачи рациональной эксплуатации листопрокатных валков необходимо решать в первую очередь при разработке ресурсосберегающих режимов производства листового проката.

2. Исследование и разработка ресурсосберегающих режимов производства толстолистовой стали на реверсивных станах Прокатка листов на реверсивных толстолистовых станах (ТЛС) обычно сопровождается искажением их формы, что приводит к увеличению обрези.

Эффективным методом воздействия на форму листов в плане является прокатка с переменным обжатием в горизонтальной клети. Такая технология, реализуемая на ТЛС, оснащенных гидронажимными устройствами, улучшает параллельность боковых и концевых кромок листов, что приводит к сокращению обрези.

Для уменьшения искажений формы листов были проведены опытные прокатки с использованием метода панированного эксперимента на реверсивном ТЛС 5000, оснащенном шейп-сканером. С помощью гидронажимных устройств формировали продольный профиль раската с симметричными утолщениями в виде клина у его переднего и заднего концов, варьировали схемы прокатки, параметры концевых утолщений и фиксировали форму листов. Установлено, что в случаях использования профилирования раската в горизонтальной клети в конце «протяжки», а затем и при «разбивке ширины», форма готового листа в плане приближается к прямоугольной (рис.1).

При указанной схеме прокатки и экспериментально найденных параметрах концевых утолщений (20-40 мм на длине 250-450 мм) было достигнуто снижение расходного коэффициента слябов с 1215,4 до 1210,0 кг на тонну готового толстолистового проката.

Концевые участки штрипсов длиной 700-1100 мм с пониженными вязкостными и пластическими свойствами подлежат обрезке. Для уменьшения расходного коэффициента стали был разработан и реализован новый способ фабрикации слябовых заготовок. Согласно этому способу массу слябовой заготовки устанавливают таким образом, чтобы обрезаемые концевые участки штрипсов имели размеры товарных горячекатаных листов менее ответственного назначения.

3. Кантовка 2. Форма раската 1. «Протяжка» после «протяжки» 5. Форма раската после «разбив- 6. Продольная прокатка 4. «Разбивка» ки ширины», кантовка на 90° до заданной толщины ширины Рис.1. Схема прокатки листов с утолщенными концами раскатов С целью повышения точности прокатываемой листовой стали по толщине разработан адаптивный алгоритм расчета межвалкового зазора. Главная особенность данного алгоритма заключается в том, что, поскольку среднемассовая температура раската в двух смежных проходах изменяется незначительно, значение сопротивления металла деформации в каждом проходе, необходимое для расчетов, корректируется обратным пересчетом по фактическим энергосиловым параметрам прокатки в предыдущем проходе. При использовании данного алгоритма установки межвалкового зазора уменьшается выход несоответствующего по толщине толстолистового проката, сокращается общее количество проходов.

Для повышения комплекса механических свойств горячекатаную листовую сталь подвергают дополнительной термической обработке. Исключить термообработку и снизить себестоимости производства горячекатаной листовой стали позволяет применение прокатки в режиме регламентированного деформационнотермо-временного циклирования в нижней по температуре области существования аустенита. Это благоприятно сказывается на диспергировании микроструктуры стали и ее гомогенности, способствует повышению прочностных и вязкопластических свойств готовых листов.

Было предложено прокатку в чистовых проходах слябов из низколегированных сталей завершать в температурном интервале конца прокатки Ткп = 750-900 °С, что сопровождается дисперсионным упрочнением, измельчением зерен. Вследствие субзеренного упрочнения повышается комплекс механических свойств листовой стали. В процессе последующего охлаждения прокатанных листов на воздухе происходит их нормализация с прокатного нагрева.

В настоящее время особенно высокие требования в части механических и функциональных свойств предъявляются к конструкционным высокопрочным листовым сталям для различных бронезащитных устройств. Причем лучшие свойства присущи конструкционным, закаливаемым на мартенсит сталям следующих систем легирования: Si+Mn+Cr, Mn+Si+Cr+Ni+Mo+V, Cr+Ni+Mo при содержании углерода 0,2-0,5%.

Возможности повышения механических свойств таких сталей за счет комбинаций легирования и заключительных термических обработок с отдельного нагрева практически исчерпаны. В то же время, незамедлительная закалка измельченного при прокатке на ТЛС аустенита оставалась нереализованной, что не позволяло в наиболее полной мере использовать ресурс повышения функциональных свойств высокоупрочняемой горячекатаной листовой стали.

Задачу ресурсосбережения решали путем разработки технологии интегрированного деформационно-термического (ИДТ) производства. Интегрированные в одном тепловом цикле технологии разрабатывали в двух вариантах.

Технология 1 совмещает аустенитизирующий нагрев заготовок из экономно легированной стали с многопроходной горячей прокаткой, регламентируемым охлаждением (закалкой на мартенсит с прокатного нагрева), и низкотемпературным кинетическим отпуском. При этом достигались наиболее высокие прочностные свойства броневой листовой стали (табл.1).

Таблица 1.

Механические свойства толстолистовой стали (технология 1) Показатели механических свойств Вид технологии в, МПа 5, % KCU, МДж/мИДТ 1700-1900 6-8 0,5-0,производство Обычная 1400-1600 5-7 0,3-0,технология Исследования показали, что микроструктура листовой стали, полученной в процессе производства по технологии 1, представляет собой дислокационный мартенсит общей реечной морфологии.

В результате реализации производства по технологии 2 с замедленным охлаждением листового проката, достигаются механические свойства проката, приведенные в табл. 2.

Таблица 2.

Микроструктура и механические свойства толстолистовой стали (технология 2) Вид Показатели механических свойств технологии Тип микроструктуры KCU, т, МПа 5, % МДж/мПерлит (после проИДТ- 500-800 18-22 1,2-1,катки) производство Мартенсит (после 1700-1800 8-12 0,5-0,закалки) Обычная Мартенсит 1400-1600 5-7 0,3-0,технология Микроструктура толстолистовой стали, полученной в процессе производства по технологии 2, на первой стадии представляет собой перлит в смягченном состоянии, близким к обычному отожженному, и характеризующийся повышенными технологическими свойствами: обрабатываемостью штамповкой, гибкой, резанием, свариваемостью и др. Последующая закалка стальных изделий (вторая стадия производства) обеспечивает повышение их прочностных свойств.

Промышленное использование на ТЛС 2000 разработанных технологий при выпуске товарных партий листов толщиной 4,0-30,0 мм подтвердили, что ИДТпроизводство обеспечивает ресурсосбережение как за счет повышения физикомеханических и функциональных свойств толстолистовой стали и увеличения выхода годного, так и в перспективе за счет возможности исключения отдельных технологических операций в металлургическом и прокатном переделах.

3. Исследование и разработка асимметричных режимов листовой прокатки Применение процесса асимметричной прокатки c рассогласованием окружных скоростей валков для получения листовой стали позволяет снизить контактное давление в очаге деформации, уменьшить расход энергозатрат. Асимметричная прокатка положительно влияет на качество листового проката (неплоскостность, разнотолщинность, качество поверхности). Все это в конечном счете уменьшает ресурсозатраты на производство листовой стали.

Деформируемую полосу при асимметричной листовой прокатке рассматривали как несжимаемую изотропную вязкопластическую среду, и в качестве определяющих соотношений использовали уравнения теории пластичности СенВенана–Мизеса.

В этом случае система уравнений, описывающая вязкопластическое течение металла включает в себя:

дифференциальное уравнение равновесия = 0; (1) ij, j уравнение Сен-Венана–Мизеса.

2T Sij = ; (2) ij H соотношения Коши, связывающие компоненты вектора скорости с компонентами тензора деформации = (Vi, j +V ); (3) ij j,i уравнение несжимаемости Ui, j = 0 ; (4) где ; - компоненты тензоров напряжений и скорости деформации;





ij ij Vi - компоненты вектора скорости;

Sij = - - компоненты девиатора напряжений;

ij 0 ij T - интенсивность касательных напряжений;

H - интенсивность скоростей деформации сдвига;

- среднее напряжение;

- символы Кронекера.

ij В выражениях (1)-(4) приняты индексы обозначения частных производных и правило суммирования по повторяющимся индексам Эйнштейна, запись индекса после запятой обозначает дифференцирование по соответствующей координате.

Для расчета механических свойств деформируемых сталей использовали уравнения вида:

T = T (H, ), (5) где - накопленная степень деформации, выражающая зависимость интен- сивности касательных напряжений (сопротивления чистому сдвигу) от скорости деформации.

Для решения системы уравнений (1)-(5) использовали метод конечных элементов (рис.2).

RV A F D 2 E C 1 1 N VB G ln R Рис.2. Схема разбиения очага деформации на конечные элементы:

R1, R2, V1, V2 – радиусы и окружные скорости ведущего и ведомого валков;

1, 2, 1, 2 – углы захвата и нейтральные углы на ведущем и ведомом валках;

ln- зона с противоположно направленными касательными напряжениями 1 и При решении задачи были приняты следующие допущения:

1. на участках AF, BG, ED, NC нормальные и касательные напряжения отсутствуют;

2. На торцах AB и DC обеспечивается постоянство скоростей - «жесткие концы».

Расчетами подтвержден факт снижения энергозатрат на прокатку в результате появления в очаге деформации дополнительных растягивающих напряжений, действующих на полосу на участке ln дуги захвата между нейтральными углами на ведущем и ведомом валках. Также установлено, что рассогласование окружных скоростей валков вызывает асимметрию тепловых условий их работы.

Экспериментальные исследования асимметричных режимов горячей прокатки листовой стали проводили на НШС ГП 2000 и 1700. Поскольку окончательное формирование качества полос осуществляется в последней клети, асимметричные режимы прокатки испытывали и уточняли именно в ней. Конструкция линии главного привода (привод рабочих валков через шестеренную клеть) предопределила максимальную величину разности диаметров, а, следовательно, и величину рассогласования окружных скоростей рабочих валков a, равную 6%.

Экспериментально подтверждено, что асимметрия процесса снижала усилие прокатки. Но ресурсосбережение при асимметричной прокатке достигается главным образом за счет повышения точности и плоскостности листовой стали.

Происходит это вследствие того, что протяженность участка с противоположно направленными силами трения изменяется под воздействием колебаний толщины полосы на входе в очаг деформации, натяжений, условий трения, эксцентриситета валков. Это снижает величину колебания усилия прокатки, вызываемого изменениями указанных параметров.

В промышленных экспериментах на НШС ГП 2000 для условий симметричной прокатки отклонение усилия прокатки от средней величины составляло 500600 кН (9,1-10,9%). В результате рассогласования скоростей рабочих валков на a =4,0% это отклонение снизилось до 240-300 кН (5,2-6,5%), т.е. в 1,8-2,1 раза, что привело к уменьшению разнотолщинности листовой стали на 7-8% по сравнению с контрольными партиями металла, прокатанными в симметричном режиме.

Был проведен анализ качества двух партий горячекатаной листовой стали одинакового сортамента объемом по 13,5 тыс. т проката, одна из которых (контрольная) была прокатана на НШС 2000 ГП по обычной технологии, а вторая – при асимметричном режиме ( a =2,0-3,2%). У контрольной партии отбраковка листа по дефектам формы составила 4,34%. У опытной партии этот показатель снизился до 0,87%. Это свидетельствует о существенных ресурсосберегающих возможностях асимметричной горячей прокатки листовой стали.

Исследование асимметричных режимов холодной прокатки проводили на четырехклетевом стане кварто 1700. Рабочие валки этого стана имеют индивидуальный привод, поэтому рассогласование скоростей задавали изменением токовых нагрузок двигателей главного привода.

Поскольку рассогласования скоростей приводит к возникновению тепловой асимметрии, то это может отрицательно сказаться на точности и плоскостности холоднокатаных полос.

Расчеты показали, что по мере увеличения рассогласования скоростей рабочих валков до a =20% общий уровень температуры полосы и валков снижается на 10-15%, а расхождение температур между верхним и нижним валками достигает на 4-й клети 5-10 °С (экспериментальные замеры подтвердили правильность расчетов температуры рабочих валков). Для выравнивания температурных условий работы валков осуществляли чередование через полосу положения ведущего и ведомого валков в клети.

При рассогласовании скоростей валков в клети 4 равном 7%, наблюдали снижение усилия прокатки на ~5%, а среднеарифметическое и среднеквадратическое отклонения усилия от среднего значения уменьшились соответственно в 1,9 и 1,7 раза.

Оценку эффективности асимметричной прокатки проводили по результатам измерений продольной разнотолщинности и неплоскостности холоднокатаных полос. Данные, представленные в табл.3, свидетельствуют о преимуществах по точности варианта прокатки «Асимметричная 2» с рассогласованием скоростей рабочих валков во 2-й и 4-й клетях непрерывного стана.

Таблица 3.

Показатели разнотолщинности и неплоскостности холоднокатаных полос Продольная Вариант a, Неплоскостность, разнотолщинность, прокатки % мм/м мм Симметричная 0 0,08-0,12 8-Асимметричная 1 26-29 0,08-0,10 3-Асимметричная 2 12-32 0,05-0,07 1- При всех преимуществах и высоких показателях ресурсосбережения, введение рассогласования скоростей валков и вызываемое им неравномерное распределение моментов прокатки между ведущим и ведомым валками в клетях, спроектированных для симметричных режимов, может привести к перегрузкам электродвигателей главного привода, преждевременному выходу из строя трансмиссии. Это ограничивает широкое промышленное применение асимметричных режимов прокатки полос на существующих прокатных станах. Решением данной проблемы является проектирование и изготовление специализированных прокатных станов для асимметричной прокатки высококачественной листовой стали ответственного назначения.

4. Разработка ресурсосберегающих режимов производства горячекатаной и холоднокатаной листовой стали на основе использования регрессионных математических моделей Проведение исследований в промышленных условиях без ущерба для производства возможно при использовании регрессионных математических моделей прогнозирования механических свойств. Поэтому математические модели такого класса находят широкое практическое применение.

Регрессионные модели позволяют осуществлять как прогнозирование механических свойств горячекатаной листовой стали (прямая задача), так и оптимизировать технологические режимы производства и химический состав стали (обратная задача), что способствует решению проблем ресурсосбережения.

Регрессионное математическое моделирование формирования механических свойств листовой стали сводится к определению коэффициентов линейных функциональных зависимостей, связывающих множество технологических аргументов с показателями качества листового проката.

При создании регрессионных моделей для условий НШС ГП 2000 и 1700 использовали результаты пассивного эксперимента. Применяя массивы накопленных данных (500-700 плавок различных марок сталей), осуществляли регрессионный анализ. Результаты этого анализа позволили определить влияние химического состава сталей и параметров технологического процесса на основные характеристики горячекатаной листовой стали:

Yi = Ai + Bi X1 + Ci X + Di X + Ei X + Fi X, (6) 2 3 4 где Yi - одна из характеристик механических и функциональных свойств (,, и др.);

в Т Ai - свободный член уравнения;

Bi...Fi - коэффициенты регрессионной модели;

X1...X - учитываемые параметры технологического процесса.

В качестве параметров X1...X при моделировании процесса горячей листовой прокатки служили: Cэ - углеродный эквивалент стали (или конкретный ее химический состав); Ткп – температура конца прокатки; Тсм – температура смотки (температура окончания ускоренного охлаждения); h – толщина полосы. Кроме того, для учета скорости охлаждения использовали показатель Q – удельный расход охлаждающей воды, что оказалось продуктивным.

На основе регрессионных зависимостей была решена задача определения параметров технологического процесса, обеспечивающих получение механических свойств горячекатаных полос из низколегированной стали массового назначения марки 09Г2С требуемых потребительских уровней. Исходя из условий получения заданных значений в, т, 5, толщины полосы h и ограничений по химическому составу, регламентируемому в ГОСТ 19282-73, технологические параметры прокатки находили как решение систем из трех соответствующих линейных уравнений типа (6) с неизвестными Q, Ткп и Тсм.

Указанная методика была использована для расчетов режимов прокатки полос на НШС ГП 2000. В табл.4 приведены результаты расчета режимов прокатки полос со средним по содержанию химических элементов составом для трех заданных уровней механических свойств.

Из данных, приведенных в табл.4 следует, что за счет варьирования температурного режима горячей прокатки и охлаждения достигается получение заданного сочетания механических свойств горячекатаных полос различной толщины.

Регрессионные уравнения для прогнозирования механических свойств холоднокатаной листовой стали дополнительно включают следующие аргументы:

суммарное обжатие при холодной прокатке, температуру отжига Тотж, длитель ность выдержки при температуре отжига, длительность выдержки перед дресотж сировкой, относительное обжатие при дрессировке, балла зерна феррита.

дс дс Колебания этих аргументов приводят к невыполнению требуемого комплекса механических свойств, следствием чего является увеличение затрат на производство.

В результате математической обработки массива данных были получены уравнение регрессии для определения механических свойств низкоуглеродистой холоднокатаной листовой стали марок DC01-DC04 (стандарт EN 10130):

= -40,8 - 325N + 390Mo - 46,2C + 5Mn -17S + 78P - 2Cu - 65Ni +12Cr + 24Al + (7) + 0,023Ткп - 0,028Тсм + 0,07 + 0,094Тотж - 0,03 - 0,25 - 0,1 +16h;

отж дс = 407,4 +1240N - 2916Mo + 458C +126Mn + 358S - 685P + 20065Ni -176Al Т (8) - 0,124Т + 0,142Тсм + 0,04 -1,2Тотж +1,06 + 8,2 + 3,1 - 94,3h;

кп дс дс = 309,8 + 963N - 768Mo + 667C - 984S -1773P +185Cu + 319Cr + 97Al + в (9) + 0,222Т + 0,05Тсм + 0,66 - 0,434Тотж -1,73 + 3,1 + 41,9 + 3,1.

кп отж дс дc Значимость факторов оценивали по t-критерию Стьюдента. Множественный коэффициент детерминации R2 76% и множественный коэффициент корреляции r 0,86 для зависимостей (7)-(9) свидетельствуют о достоверности регрессионных уравнений. Поддержание технологических параметров в пределах, определяемых по регрессионным зависимостям (7)-(9), обеспечило получение низкоуглеродистой Таблица 4.

Расчетные значения параметров прокатки полос из стали марки 09Г2С Толщина Ткп, Тсм, Q, в, т, 5, полосы, мм °С °С м3/(м2·ч) МПа МПа % Заданный уровень свойств : в500 МПа, т350 МПа, 521% 4 800 584 34 500 382 34, 103 522 408 29,6 850 536 71 500 388 32, 103 514 404 29,8 900 569 61 500 384 33,103 518 404 29,Заданный уровень свойств : в520 МПа, т370 МПа, 527% 4 800 499 61 520 426 33, 103 538 446 29,6 850 584 51 520 395 32, 103 542 420 28,8 800 561 71 520 400 31,103 534 416 28,Заданный уровень свойств : в500 МПа, т400 МПа, 530% 4 850 487 71 500 404 33, 103 514 419 30,6 800 650 61 500 401 32, 71 534 416 31,8 800 525 51 500 402 32,71 525 411 30,холоднокатаной листовой стали в полном соответствии с требованиями по механическим свойствам. Благодаря этому достигнуто сбережение материальных и энергетических ресурсов, снижены затраты на производство.

Одним из основных легирующих элементов в низкоуглеродистых, низколегированных и легированных листовых сталях является марганец. Общее количество марганца, вводимого в расплав при выплавке, расходуется на его раскисление, связывание серы, и, собственно, упрочнение стали.

Металлический лом, используемый при выплавке стали, привносит в ее состав хром, никель и медь, которые также упрочняет горячекатаную листовую сталь. Исходя из этого было предложено уменьшить количество вводимого марганца на ту его часть, которая идет на упрочнение, используя упрочняющий эффект примесных хрома, никеля и меди.

С учетом марганца, потребного для раскисления, фактически требуемое количество вводимого в сталь марганца [Mn]ф определится из соотношения:

0,12 [Mn]ф = [Mn] - [Mn]э, (10) где [Mn] – среднее количество марганца в данной марке стали;

[Mn]э – марганцевый эквивалент упрочняющих примесных элементов, определенный по регрессионной математической модели.

Использование уравнения (10) для определения [Mn]ф обеспечивает экономию в среднем 4,3 кг/т 75%-го ферромарганца, расходуемого при выплавке стали.

Для повышения качества и выхода годного листового проката, с использованием регрессионных математических моделей были проведены расчеты допустимых значений концентраций легирующих и примесных элементов в горячекатаных и холоднокатаных листовых сталях, и из них выбраны наиболее приемлемые по условиям существующих технологических ограничений. Составы сталей с уточненным химическим составом (свыше 30 составов) нашли промышленное применение.

5. Разработка ресурсосберегающих режимов производства на НШС ГП горячекатаных полос с повышенными характеристиками прочности Существенным резервом ресурсосбережения при производстве и потреблении горячекатаной листовой стали является повышение прочностных характериc- тик. Для разработки ресурсосберегающих режимов прокатки была создана математическая модель формирования микроструктуры и механических свойств листового проката. Данная математическая модель включает последовательный расчет этапов трансформации микроструктуры стали в линии НШС ГП:

- моделирование аустенитизации стали при нагреве с расчетом размера аустенитного зерна;

- моделирование параметров микроструктуры аустенита в условиях изотермической и неизотермической многоцикловой деформации;

-моделирование фазовых превращений и структурообразования при ускоренном охлаждении полосы;

- расчет механических свойств полосы, исходя из фазового состава стали и параметров микроструктуры.

Для построения математической модели необходимы также расчеты температурных, деформационных, энергосиловых и временных параметров технологического процесса прокатки. Удобным оказался подход, при котором осуществляется математическое моделирование элемента «прокатная клеть – последующий меж клетевой промежуток». Для полного описания всей технологической линии, последовательную совокупность указанных элементов дополнили расчетом нагрева слябов и охлаждения прокатанной полосы.

Величина зерна аустенита, образующаяся в процессе нагрева сляба, определяется температурой нагрева, временем выдержки и химическим составом стали.

Сопоставление результатов расчетов размеров аустенитного зерна с экспериментальными данными показало возможность использования для практических расчетов следующей зависимости:

LnF = a0 + a1Ta + a2Ta2, (11) где F - средняя площадь аустенитного зерна;

T - температура аустенитизации, К;

a a0...a2 - коэффициенты, зависящие от химического состава стали.

Для расчета доли рекристаллизованного зерна аустенита после деформирования использовали методику Аврами:

n X = 1 - exp[- ( / ) ], (12) 0 r где - последеформационная пауза;

- время рекристаллизации;

r, n - константы.

Значения констант и n определяли методом обратного пересчета с использованием данных, полученных из литературных источников.

Для того, чтобы учесть неизотермический характер процесса горячей прокатки и преодолеть трудности, обусловленные отсутствием данных по неизотермической трансформации аустенита, кривую охлаждения полосы представляли ступенчатой, состоящей из набора изотермических выдержек T1, T2 … в промежутках времени t1, t2 …. Поскольку время первичной рекристаллизации равно соответственно значениям, …, то предположили, что при каждой температуре Ti рекr1 r ристаллизуется часть деформированного аустенита, пропорциональная отношению ti /. Исходя из этого, доля рекристаллизованного аустенита к моменту времени ri = определится из соотношения:

ti n i X = 1- exp- i t , (13) i ri а рост зерна аустенита di при собирательной рекристаллизации к моменту времени - по формуле di = dr 1+ K1 ln i , (14) t i ri где dr - диаметр рекристаллизованного зерна;

K1 - коэффициент, определяемый температурой в критической точке Ac1.

Формализацию процессов, происходящих в стали при ее охлаждении, осуществляли на основе экспериментальных данных, обобщенных в виде изотермических диаграмм превращения переохлажденного аустенита, заимствованных из справочной литературы.

Скорость превращения аустенита в феррит, перлит или бейнит подчиняется уравнению Аврами. Ключевыми для данной модели являются значения времени начала t и конца t превращений при заданной температуре.

s f Для расчета изотермических диаграмм каждую из них представляли совокупностью пяти С-образных кривых и двух прямых линий в координатах logt - T :

начала образования феррита, начала и конца перлитного превращения, начала и конца бейнитного и мартенситного превращений. При математическом описании каждой С-образной кривой использовали координаты опорных точек, которые были вычислены методом множественного регрессионного анализа экспериментальных диаграмм изотермического распада аустенита. Коэффициенты корреляции полученных зависимостей оказались достаточно высокими (r =0,65-0,85), что позволяет использовать математическую модель для расчета диаграмм изотермического распада аустенита малоуглеродистых и низколегированных сталей.

Фазовый состав определяли в объемных долях каждой фазы по методике, в основу которой положено уравнение Аврами. Для прогнозирования механических свойств стали, помимо ее фазового состава, необходимо знать дисперсность фаз, в частности, средний диаметр зерна феррита d и межпластинчатое расстояние f перлита S0. Было установлено, что размер ферритного зерна прямо зависит от раз мера зерна аустенита d и от температуры распада аустенита: чем меньше размер аустенитного зерна и ниже температура превращения, тем мельче ферритное зерно.

Диаметр ферритного зерна определяли по методике Суэхиро:

1/ 214V2 d = 5,511010 d 1,25 exp-, (15) f T0,05 где V2 - объемная доля феррита;

T0,05 - температура, при которой образуется 5% феррита.

Сравнительные расчеты показали, что формула (15) с достаточной степенью адекватности отражает влияние структуры аустенита и хода фазового превращения на средний диаметр ферритного зерна.

Межпластинчатое расстояние перлита S0 определяется по зависимости V3(ti ) S0 = / V3, (16) 18 Ac1 - Ti i где V3 - объемная доля феррита, образовавшегося при температуре Ti.

Сталь в охлажденном состоянии является гетерогенным сплавом, содержащим фазы с различными механическими свойствами. По аналогии с композитными материалами, свойства стали могут быть определены объемом и свойствами отдельных фаз:

= VF + VP + VB + VM + Vдi, (17) F P B M дi i где,,, - прочностные характеристики феррита, перлита, бейнита, F P B M мартенсита;

VF,VP,VB,VM - объемные доли фаз феррита, перлита, бейнита, мартенсита;

,Vдi - прочность и объем дисперсных частиц.

дi Свойства каждой фазы определяются ее химическим составом и структурой, с учетом морфологии, дисперсности и наклепа.

Для расчета пластичности за основу была взята известная зависимость:

n d + b c =, (18) В где d, b, n - константы, C - содержание углерода в стали.

Константы, входящие в зависимость (18), были определены для исследуемых сталей из экспериментальных данных обратным пересчетом.

Ударную вязкость стали определяли по экспериментальной зависимости, предложенной Бернштейном М.Л. и др.:

+20 В KCU =, (19) k где k - эмпирический коэффициент.

Оценку достоверности математической модели формирования механических свойств проводили путем сравнения расчетных и экспериментальных данных.

Сравнение показало, что модель позволяет адекватно описывать механизм формирования микроструктуры и механических свойств низкоуглеродистых и низколегированных сталей: ошибка расчетов прочностных свойств не превышает ± 10%.

Важным резервом экономии горячекатаного листового проката является поставка его потребителям с повышенным уровнем прочностных свойств. Применение стандарта ГОСТ 16523-97, регламентирующего только механические свойства листовой стали, экономически стимулирует ее производство из сталей наиболее дешевых составов.

Математическая модель формирования микроструктуры и механических свойств позволила рассчитать деформационные и температурные режимы прокатки полос повышенной прочности на НШС ГП 2000. Было установлено, что увеличение на 20% предела текучести c одновременным улучшением пластических свойств, может быть достигнуто при режиме прокатки «с гарантируемой прочностью»: обжатие в последней клети =12-15% при Ткп=800 С последеформационная пауза 8-10 с охлаждение водой со скоростью 20-25 С/с до Тсм=620 С.

В табл. 5 приведены результаты расчетов механических свойств листовой стали марки Ст3сп прокатанной по обычному режиму (ОП), режиму прокатки «с гарантируемой прочностью» (ГП) и с управляемым охлаждением (УО).

Реализация режима ГП позволила организовать на НШС ГП 2000 ЧерМК ресурсосберегающее производство упрочненного листового проката с уменьшенной на 0,5-1,0 мм толщиной при обеспечении условия сохранения общей прочности листов (табл. 6).

Таблица 5.

Режимы прокатки и свойства горячекатаной листовой стали марки Ст3сп Режим Ткп, Режим Тсм,,,, KCU+20, Т В прокатки °С охлаждения °С МДж/мМПа МПа % Последними ОП 830 640 240 350 36 0,секциями Средними ГП 800 620 285 413 32 0,секциями Многосту- УО 790 630 306 437 39 1,пенчатое Таблица 6.

Сопоставление толщин листов с равной общей прочностью Номинальная 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 12,толщина (ОП), мм Фактическа 3,5 4,5 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 11,толщина (ГП), мм Min. т (ГП), МПа 290 280 300 290 290 280 280 280 2Еще более высокие свойства, как показали расчеты, могут быть достигнуты при реализации режима УО с многоступенчатым охлаждением горячекатаных полос.

6. Ресурсосберегающие режимы производства холоднокатаной листовой стали Экономия затрат электроэнергии на холодную прокатку полос Для определения энергосберегающих режимов был разработан оригинальный алгоритм расчета энергосиловых параметров процесса холодной прокатки полос, в основу которого положена упруго-пластическая модель очага деформации (рис. 3).

Пластическая зона хпл состоит из участков отставания хпл.от и опережения хпл.оп. На входе и выходе геометрического очага деформации lci находятся участки упругого сжатия и восстановления полосы х1упр и х2упр.

При расчетах энергосиловых параметров связь нормальных рх и касательных х напряжений задавали в виде закона трения Амонтона-Кулона:

* = px (20) x i * где – коэффициент трения.

i y h1/hi-/ /х hi i i-х1упр. хпл.от хпл.оп х2упр.

ф т,i т,(i-1) х хпл.

lci Рис. 3. Схема очага деформации и эпюра распределения нормальных контактных напряжений по его длине lci в i-той клети непрерывного стана для упругопластического очага деформации; h1упр и h2упр – упругое сплющивание и восстановление полосы; i-1 и i - удельные заднее и переднее натяжения полосы; остальные обозначения по тексту.

* Величину рассчитывали по уточненной в процессе экспериментов форi муле А.П.Грудева, наиболее подходящей к случаю тонколистовой прокатки углеродистых и сверхнизкоуглеродистых сталей:

kсм[1+ (0,4 + 0,01i )Rа ] 0,1i µ* = -0,066 + 4,208, (21) i 0,07 - 2(1+ i ) + 3i 1+ 0,25 50 - 0,00550 где kсм – коэффициент, учитывающий природу смазки;

i – частное относительное обжатие в клети, %;

Rа – средняя высота микронеровностей на поверхности валка, мкм;

50 – кинематическая вязкость смазки при 50 °С, сСт;

1упр 2упр h / h /н h - скорость полосы в i-ой клети, м/с.

i Контактные напряжения pj и j на каждом из j участков очага деформации определяли как решение системы из дифференциального уравнения равновесия полосы, уравнения упругости на упругом и пластичности на пластическом участках очага деформации, а также закона трения.

В результате получены следующие формулы для расчета переменных контактных напряжений по длине очага деформации:

-на участке упругого сжатия полосы:

1 2 hx hi -1 i-1 - 1 ;

i -1 i - (22) p = 1,15 Е - + x П + 1 hi hx ( + 1) 1,15 Е i -1 i -1 -1 i -1 i -1 П * i где = ;

i -tg и EП - заднее натяжение и модуль упругости полосы;

i--на участке упругого восстановления части толщины полосы:

1 2 hx hi i - 1 ;

i i (23) p = 1,15 Е - + x П i i i i П + 1 hi hx ( + 1) 1,15 Е где = ; - переднее натяжение полосы;

i i tg( / 2) - в зоне отставания пластического участка:

h i-1 1+ 1,15 ф i-1 D- i-1ЕП i-(1-2D-1)+D i-1( -1)- i-i- px = D i-1 -1 +1; (24) i- hx +1 1,i-1 ф i-1 ф где – среднее сопротивление пластической деформации;

ф Е П ;

D = Е - П ф - в зоне опережения пластического участка:

hx 1,15 1+ ЕП (ф i-1 D i-1 i-1 i - 2D-1)+ D i ( -1) - (25) i i px = D i +1 -1;

i- hi +1 1,i-1 ф i i ф Интегрированием зависимостей (22) - (25) получили выражения средних значений нормальных контактных напряжений на каждом участке очага деформации, суммируя которые определили среднее их значение для всего очага:

рсрi = (p1x1упр + р2хпл.от + р3хпл.оп + р4х2). (26) lci После умножения рсрi на площадь контакта, получили формулы для расчета усилия прокатки.

Мощность прокатки в i-й клети определяли новой методике:

Nпрi= (a1+a2+a3+a4)·h i·B·, (27) i где a1+a2+a3+a4 – сумма удельных работ по участкам очага деформации;

hi, B, –толщина, ширина и скорость полосы в i-й клети.

i Удельные работы a1-a4 вычисляли по участкам очага деформации:

- участок упругого сжатия полосы на входе в очаг деформации * * ln hi- a1 = p1 + tg, (28) i 2 h1упр tg 2 где h1упр – толщина полосы на границе первого упругого и пластического hi + h2 упр участков; tg( / 2) = ;

2x - зона отставания пластического участка h1упр * * ln a2 = p2 + tg ; (29) i 2 h’ н tg 2 - зона опережения пластического участка:

* * ln h’ н a3 = - p3 + tg ; (30) i 2 h2 упр tg 2 - участок упругого восстановления при наличии зоны опережения:

1 hi * * a4 = - p4 + tg ln ; (31) i tg h упр Уравнения (30) и (31) имеют отрицательный знак. Из этого следует, что, изменяя протяженность участков очага деформации, можно воздействовать на полную мощность прокатки.

Методика минимизации энергозатрат при холодной прокатке стальных полос на непрерывном стане состояла в следующем. Для существующей схемы об жатий на математической модели производили перераспределение межклетевых натяжений, стремясь достичь следующего результата: в промежуточных клетях непрерывного стана, обладающих максимальной энергоемкостью, нейтральное сечение сдвинуть назад, и уменьшить суммарные энергозатраты. В таблицах 7 и 8 в качестве примеров приведены энергосберегающие режимы прокатки полос на пятиклетевом стане 1700.

Таблица 7.

Энергосберегающий режим прокатки полос сечением 4,01,0х1000 мм, сталь марки 08Ю Клеть i Тi-1, Тi, i-1, i, i, Pi, Nпрi, 0,2i, № т т МПа МПа % МН кВт МПа 1 0,0547 20 33 50 118 30,25 10,7 1783 42 0,033 33 30 118 150 50,3 9,89 2912 63 0,032 30 24,2 150 166 63,7 9,22 3234 64 0,0317 24,2 18,3 166 176 74 9,09 3760 75 0,049 18,3 4 176 40 75 6 2430 7 Экономия электроэнергии 5,6 %.

Таблица 8.

Энергосберегающий режим прокатки полос сечением 3,20,8х1000 мм, сталь марки 01ЮТ Клеть i Тi-1, Тi, i-1, i, i, Pi, Nпр, 0,2i, № т т МПа МПа % МН кВт МПа 1 0,153 20 20,6 62,5 92 30,25 11,53 1336 32 0,0724 20,6 20,2 92 126 50,03 10,04 1831 53 0,0691 20,2 16,6 126 142 63,72 10,23 2240 54 0,0676 16,6 12,7 142 152 74 11,24 2644 65 0,0698 12,7 3,3 152 41 75 6,43 1612 6 Экономия электроэнергии 2,65 %.

Применение разработанных режимов позволило снизить расход электроэнергии при прокатке всего сортамента пятиклетевого стана 1700 на 2,0-5,6%.

Оптимизация режимов производства холоднокатаной листовой стали с использованием искусственной нейронной сети Существующие в реальных металлургических процессах возмущающие воздействия (колебания химического состава стали и температурно-деформационных режимов производства) приводят к нестабильности механических свойств листового проката, снижающей его качество и выход годного.

Стохастический характер возмущающих воздействий и необходимость повышения точности расчетов предопределили использование для прогнозирования механических свойств холоднокатаной листовой стали искусственной нейронной сети с общей регрессией (ИНСОР).

Для создания ИНСОР (рис.4) использовали базы данных о 200 плавках каждой марки стали, состоящие из 19 параметров х1… х19, описывающих технологию производства полос толщиной 0,7-1,2 мм, и 5 выходных параметров у1… у5, описывающих механические свойства.

E S z1, k [1 + (0,4 + 0,01 )R ] х1 ухw2, 2 у w1, 2ууz 200, 2 х5 уРис. 4. Структура ИНСОР для прогнозирования механических свойств листового проката; S-скрытый первый слой нейронов; E-выходной слой нейронов; w1, j – вес связи от j-го входа к i-му нейрону.

С помощью ИНСОР были получены зависимости механических характеристик холоднокатаных листов от основных технологических параметров производства (состава стали, температур конца прокатки Ткп и смотки Тсм, суммарного обжатия при холодной прокатке, температуры отжига Тотж, обжатия при дрессировке дс) и допустимые диапазоны изменения перечисленных параметров для обеспечения заданных механических свойств при поиске ресурсосберегающих режимов производства.

В частности, результаты расчётов позволили сделать важный вывод о том, что суммарное относительное обжатие при холодной прокатке полос из стали марки 01ЮТ следует поддерживать в пределах 65-83% (рис.5), и, исходя из этого диапазона назначать толщину горячекатаного подката.

nт, Область допустимых значений т МПа 10,10,nт 10,160 70 80 Суммарное обжатие при холодной прокатке , % Рис.5. Влияние суммарного относительного обжатия при холодной прокатке стали 01ЮТ на конечные механические свойства:

n90 – показатель деформационного упрочнения.

Использование ИНСОР позволило уточнить режимы отжига. На рис.6 приведена обобщенная идеализированная диаграмма колпакового отжига рулонов холоднокатаных полос, а в табл.9 – соответствующие значения температурноскоростных параметров, полученные в результате расчетов, которые обеспечивают заданные механические свойства.

TVохл VТохл TVT Vотж в н Время, Рис.6. Идеализированная температурная диаграмма отжига рулонов:

н - продолжительность нагрева садки рулонов;

в – продолжительность выдержки при температуре отжига Технологические инструкции регламентируют продолжительность отжига исходя из общей массы садки, что не является оптимальным.

В процессе исследований температурных полей рулонов установлено, что необходимые продолжительности нагрева и выдержки садки следует определять из условия равномерного прогрева до температуры отжига отстающего по нагреву и самого тяжелого нижнего рулона.

Температура, Т Таблица 9.

Рациональные значения параметров колпакового отжига V1, T1, V2, T2, V3, T3, Vохл, Tохл, Назначение °С/ч °С °С/ч °С °С/ч °С °С/ч °С 10- 650Автолист 65-85 180-220 4-11 580-620 20-50 700-730 6Высокопрочн. не не 60040-50 500-550 70-80 690-710 3-автолист регл. регл. 6Жесть не не не не 25-33 530-550 20-45 620-6твердости А1 регл. регл. регл. регл.

Жесть не не не Не 530-550 620-630 10-20 640-6твердости А2 регл. регл. регл. регл.

Жесть не не не не не 510-520 10-24 560-5твердости В регл. регл. регл. регл. регл.

Особо высок. не не 73 300-370 15 550-590 10-30 7штампуемость регл. регл.

Динамная не не не не не 15- 4306сталь регл. регл. регл. регл. регл. 35 4Промышленные испытания показали, что данная методика позволяет более точно определять необходимую продолжительность отжига и сократить ее в среднем на 3 ч.

Также расчетами с применением ИНСОР установлено, что с ростом обжатия при дрессировке возрастает прочность и снижается пластичность отожженных полос из IF стали. При соотношении содержания химических элементов Ti 1 (32) 4C + 3,43N +1,5S IF сталь в отожженном состоянии обладает вытяжными свойствами, близкими к минимально допустимым. Поэтому с целью обеспечения переноса шероховатости поверхности валков на полосу и сохранения вытяжных свойств, относительное обжатие должно быть в пределах дс = 0,20-0,60%. В остальных случаях IF сталь имеет запас по пластичности, поэтому для улучшения переноса микрорельефа валков на полосу относительное обжатие дс можно увеличить до 1,2%.

Исследования, проведенные по всему технологическому циклу, позволили определить ресурсосберегающие режимы производства холоднокатаной листовой стали и внедрить их в производство.

7. Ресурсосберегающие режимы эксплуатации и восстановления прокатных валков Расходы на прокатные валки составляют существенную долю в структуре себестоимости листового проката. Также стойкость валков влияет на качество металлопродукции и производительность прокатного стана. Поэтому увеличение стойкости валков является важной статьей ресурсосбережения и повышения конкурентоспособности металлопродукции.

Расчет оборотного парка рабочих валков Рабочие валки листопрокатной клети кварто комплектуют в пары по диаметрам бочек. Подгонка рабочих валков по диаметру посредством шлифования для комплектования пар приводит к нерациональному съему с бочки активного слоя и увеличивает расход валков. Поэтому возникает необходимость определения минимального количества n рабочих валков, из которых с заданной вероятностью Pn можно было подобрать пару с разницей диаметров, не превышающей допустимую величину.

Решением данной задачи является детерминированная зависимость, представляющая собой n -мерный симплекс:

n - Dmin ) - (n -1) (Dmax Pn = 1-, (33) Dmax - Dmin где Dmax, Dmin - конструктивно допустимые наибольший и наименьший диаметры рабочих валков.

Применение разработанной методики для определения оборотного парка листопрокатных валков исключает нерациональное использование активного слоя их бочек и снижает затраты на перешлифовки.

Маршрут перестановки рабочих валков по клетям стана холодной прокатки Анализ состояния рабочих валков показал, что наибольшее количество повреждений рабочие валки приобретают при эксплуатации в последней клети. Это обусловлено максимальными значениями скорости прокатки и прочности полосы.

С учетом данного обстоятельства и по результатам оценки характера повреждений был разработан и реализован новый маршрут перестановок рабочих валков непрерывного 5-клетевого стана: после дрессировочной и последней клети, рабочие валки переставляют не в 4-ю, а в 1-ю клеть. Благодаря этому, за не сколько кампаний при перешлифовках происходит удаление накопленных ранее повреждений, и функциональные свойства рабочего валка полностью восстанавливаются. Рациональный маршрут перестановок по клетям обеспечил снижение расхода рабочих валков непрерывного 5-клетевого стана на ~18 %.

Снижение расхода опорных валков за счет упрочнения поверхностным пластическим деформированием Стойкость опорных валков листовых станов кварто может быть повышена за счет поверхностного упрочнения (обкатки) в клети.

Расчеты показали, что обкатка опорных валков, прижатых с усилием, в 1,31,5 раза большим, чем усилие прокатки, обеспечивает рост коэффициента запаса усталостной прочности на 10-18%. Равномерно распределенная в процессе обкатки циклическая нагрузка позволяет за счет поверхностного пластического деформирования повысить твердость опорного валка, равномерность ее распределения по бочке, увеличить его стойкость (табл. 10).

Таблица 10.

Эффективности поверхностного упрочнения опорных валков Показатель Без упрочнения С упрочнением эффективности опорных валков опорных валков Средняя межперевалочная 44957 524стойкость, тонн проката Доля перешлифовок по 71,4 41,выкрошке, % Рациональный режим шлифования опорных валков В процессе прокатки происходит упрочнение поверхностного слоя опорных валков, степень которого можно оценить по возрастанию твердости бочки. После (4-5)·104 циклов нагружения рост твердости прекращается.

Исследования показали, что наклепанный слой по твердости разделяется на 3 слоя (рис.7), и кривая распределения твердости HSD по радиусу R опорного валка имеет максимум, расположенный в слое 2, совпадающий по глубине с максимумом касательных напряжений .

Поэтому было предложено для повышения эксплуатационной стойкости опорных валков их перешлифовку вести на глубину H0, выводя на поверхность бочки слой 2 с максимальной твердостью. Расчетная величина Ho, обеспечивающая наибольшую стойкость опорных валков, определяется по эмпирическому соотношению, исходя из прироста твердости HSD бочки в результате наклепа:

Ho=(0,3-0,5)·HSD.

HSD, HSD R Рис.7. Распределение касательного напряжения и твердости в наклепанном слое опорного валка Магнитный мониторинг состояния валов В процессе эксплуатации валка неизвестным остается его текущее состояние. В связи с этим толщину снимаемого при перешлифовках слоя в случае обра- зования дефектов на поверхности валка намеренно увеличивают, что ведет повышению расхода валков.

Проконтролировать состояние валка, фактическую глубину активного слоя, расположение дефектов, остаточных напряжений и спрогнозировать его ресурс возможно по распределению коэрцитивной силы Hc на его бочке и шейках, а также по динамике ее изменения в процессе эксплуатации валка.

Процесс эксплуатации валка сопровождается непрерывным ростом коэрцитивной силы бочки, начальное значение которой Нс0 к концу эксплуатации удваивается. По росту значений коэрцитивной силы и их дисперсии весь цикл эксплуатации листопрокатного валка можно разделить на 3 этапа.

На первом этапе валок можно использовать при максимальных нагрузках до увеличения коэрцитивной силы с Нс0 до 1,5·Нс0. На втором этапе при увеличении коэрцитивной силы с 1,5·Нс0 до 2·Нс0 необходимо контролировать состояние валка, чтобы избежать образования выкрошек. На третьем этапе, когда коэрцитивная сила превышает 2·Нс0, не исключено аварийное разрушение активного слоя бочки.

Дальнейшую эксплуатацию такого валка необходимо вести при пониженных нагрузках, или проводить его восстановление.

о H Восстановление листопрокатных валков наплавкой Рабочие и опорные валки непрерывных широкополосных станов подвергают восстановительной наплавке. При этом наплавка может быть как сплошной, так и ремонтной - по месту образования крупной выкрошки. Электродуговую наплавку стальных валков осуществляют лентой или проволокой под слоем флюса.

В результате проведенных исследований разработаны новые высокоэффективные режимы восстановления бочек листопрокатных валков, затраты на реализацию которых не превышают 40% от стоимости нового валка.

Особенность восстановления наплавкой рабочих валков холодной прокатки из стали типа 9ХФ с поврежденными шейками заключается в том, что следует избегать их повышенного нагрева, приводящего к потере твердости закаленной бочки. Поэтому их восстановление ведут при локальном предварительном нагреве наплавляемой шейки до температуры 380-440 °С, а после наплавки производят отпуск шейки при температуре 430-470 °С в течение 0,5-1,5 ч.

Шейки рабочих валков станов горячей прокатки изготовлены из трудносвариваемого серого чугуна. Специальные исследования показали, что для уменьшения трещинообразования поврежденную чугунную шейку следует наплавлять проволочным электродом из стали аустенитного класса. Причем перед наплавкой шейку чугунного валка не подогревают, а в процессе наплавки ее температуру поддерживают не выше 400 °С за счет охлаждения путем обдува сжатым воздухом и периодических прерываний процесса наплавки для снижения температуры шейки.

Применение асимметричной прокатки для уменьшения расхода валков Современные рабочие валки имеют увеличенную толщину активного слоя.

Это приводит к тому, что хотя в результате эксплуатации (износа и перешлифовок) диаметр бочки достигает конструктивного минимального значения, на таких рабочих валках сохраняется активный слой. Применительно к толстолистовым реверсивным станам с индивидуальным приводом был разработан новый способ эксплуатации изношенных рабочих валков, комплектуя в пару: изношенный рабочий валок с диаметром меньше минимально допустимого конструктивного – неизношенный рабочий валок большего диаметра. Асимметричная прокатка в рабочих валках с разным диаметром бочек позволяет снизить диаметр валка, выводимого из работы, на 8-10 мм. За счет этого ресурс рабочего валка реверсивного ТЛС 50был увеличен на 5-10%.

Основные выводы 1. На основании теоретических и экспериментальных исследований разработаны научные положения, отражающие основные закономерности формирования показателей качества стального листового проката, учитывающие взаимозависимости химического состава стали, параметров горячей и холодной прокатки, рекристаллизационного отжига и дрессировки. Получены основополагающие знания о способах и средствах промышленного проведения ресурсосберегающих процессов производства листовой стали.

Совокупность полученных результатов представляет собой теоретическое обоснование и решение проблемы ресурсосберегающего производства горячекатаной и холоднокатаной листовой стали широкого сортамента на крупных промышленных листопрокатных комплексах предприятий, включающих реверсивные толстолистовые станы, непрерывные широкополосные станы и непрерывные станы холодной прокатки, имеющей важное значение для металлургической отрасли промышленности. Разработанные новые технологические решения являются оригинальными и признаны изобретениями.

2. С использованием метода конечных элементов решена связанная задача термопластичности и разработан алгоритм расчета энергосиловых и кинематических параметров асимметричной листовой горячей и холодной прокатки. Теоретически и экспериментально подтверждено, что рост зоны с противоположно направленными силами трения, заключенной между нейтральными углами на ведущем и ведомом валках, приводит к снижению усилия прокатки при увеличении рассогласования окружных скоростей рабочих валков.

Показано, что данная зона, изменяя свою протяженность под воздействием возмущающих факторов (входная разнотолщинность полосы, неравномерность ее механических свойств, биение валков и др.), оказывает стабилизирующее влияние на усилие прокатки. В разработанных режимах асимметричной прокатки достигнуто уменьшение в 1,8-2,1 раза колебаний усилия прокатки, благодаря чему повышена точность горячекатаных и холоднокатаных полос, и в 2-4 снижена отбраковка металлопродукции по неплоскостности.

Впервые выявлен эффект тепловой асимметрии полосы и прокатных валков, дана ее количественная оценка на основе расчета работы пластической деформации и сил трения, осуществляемых ведущим и ведомым валками, что необходимо учитывать при разработке ресурсосберегающих режимов на промышленных прокатных станах.

Разработан новый режим асимметричной холодной прокатки полос с чередованием симметричных и асимметричных режимов по клетям непрерывного стана, определены оптимальные по критерию минимума ресурсозатрат технологические режимы скоростной асимметрии: рассогласование скоростей валков должно составлять 6-8% в последней клети и 10-12% в клети, предшествующей предпоследней.

3. Разработана новая комплексная концепция ресурсосберегающего интегрированного деформационно-термического производства толстолистовой стали, основанная на выборе химического состава стали, последовательности технологических операций и их режимов с учетом фазовых превращений при обеспечении заданного уровня свойств металлопродукции, исходя из минимизации производственных затрат в стоимостном выражении. Комплексный интегрированный подход позволил оптимизировать технологию производства листов из высокоупрочняемой броневой стали в условиях Волгоградского металлургического завода «Красный октябрь», а именно:

- исключить нагрев листов в процессе прокатки и под закалку;

-разработать кинетический низкотемпературный многоступенчатый отпуск;

-разработать режимы охлаждения и правки толстолистового проката с использованием деформирования в процессе полиморфного превращения.

Экспериментально исследовано влияние режимов прокатки толстых листов на их формообразование и определены параметры концевых утолщений раскатов, компенсирующие искажение их формы для снижения боковой и концевой обрези.

Использование комплексной концепции позволило снизить ресурсозатраты за счет повышении механических свойств и плоскостности толстых листов.

4. Обобщены результаты технологических решений в области горячей прокатки углеродистых и низколегированных сталей, обеспечивающие повышение качества металлопродукции, выхода годного и снижение затрат на производство.

Разработаны применительно к непрерывным широкополосным станам математические модели формирования микроструктуры и механических свойств горячекатаного листового проката, основанные на фазовых превращениях в сталях при горячей прокатке с учетом междеформационных пауз и охлаждения на отводящем рольганге, с помощью которых созданы процессы производства проката с повышенной прочностью. Показано, что многоцикловое измельчение микроструктуры аустенита при прокатке полос из стали марки Ст3сп в чистовой группе клетей с суммарным относительным обжатием 80-90% в температурном интервале 850-6°C, охлаждение полос водой со скоростью 8-10 °C/с до температуры 630 °C обеспечивает производство и поставку листовой стали массового назначения с уменьшенной на 10-15% толщиной при сохранении ее общей прочности.

5. Разработаны новые обучаемые модели, основанные на математическом аппарате искусственных нейронных сетей, связывающие механические свойства холоднокатаной листовой стали с ее химическим составом, режимами горячей прокатки подката, холодной прокатки, отжига и дрессировки. Модели обеспечивают как более точное прогнозирование механических свойств холоднокатаных листовых сталей, так и возможность оптимизации по критерию «ресурсосбережение» их составов и основных технологических параметров производства проката. Показано, что зависимость предела текучести от суммарного обжатия имеет экстремальный характер, а показатель деформационного упрочнения монотонно снижается. Это позволило уточнить толщину горячекатаного подката и увеличить выход соответствующей по механическим свойствам металлопродукции.

6. Для совершенствования режима холодной прокатки полос с целью снижения энергозатрат разработана принципиально новая методика расчета мощности процесса, учитывающая упруго-пластический характер очага деформации, а также раздельную работу в нем нормальных и касательных напряжений. Коэффициент трения в использованной методике был определен с помощью расчетноэкспериментального метода, что позволило снизить ошибку расчета мощности прокатки по сравнению с известными методиками в 4-5 раз.

Расчетами установлено, что сдвиг нейтрального сечения ко входу в очаг деформации за счет целенаправленного перераспределения межклетевых натяжений уменьшает суммарные энергозатраты непрерывного стана. Применение разработанного подхода обеспечило экономию 2,0-5,5% электроэнергии на холодную прокатку полос толщиной от 0,4 до 4,0 мм.

Данный раздел работы развивает теорию продольной тонколистовой прокатки и может служить фундаментальной базой для принятия высокоэффективных конструктивных и технологических решений.

7. В результате расчетно-экспериментальных исследований и компьютерного моделирования разработаны ресурсосберегающие режимы колпакового отжига рулонов холоднокатаных полос, обеспечивающие повышение качества металлопродукции, снижение отбраковки, сокращение цикла отжига и энергозатрат. Установлено, что определение продолжительности нагрева и выдержки садки рулонов, исходя из массы рулона нижнего яруса, позволяет более точно определить необходимую продолжительность отжига, что обеспечивает сокращение цикла отжига в среднем на 3 ч. Благодаря этому достигнуто снижение расхода энергоносителей и повышена производительность колпаковых печей.

8. По проблеме эксплуатационной стойкости листопрокатных валков исследованы влияние поверхностного деформационного упрочнения опорных валков на уровень остаточных и суммарных радиальных, касательных и осевых напряжений.

Установлено, что обкатка взаимно прижатых валков с усилием, в 1,3-1,5 раза превышающем рабочее, увеличивает коэффициента запаса усталостной прочности на 10-18%. Это повышает среднюю наработку опорного валка за кампанию более чем на 14%, и в 1,7 раза сокращает количество перевалок из-за выкрошек.

Созданы и внедрены в производство ресурсосберегающие режимы подготовки валков к эксплуатации, маршруты перестановок по клетям, восстановления валков наплавкой. С использованием магнитного мониторинга разработана перспективная методика контроля состояния прокатных валков и режимов их эксплуатации.

9. Экономический эффект от внедренных в листопрокатное производство новых технико-технологических решений, приходящийся на долю автора, только в ОАО «Северсталь» превышает 30 млн. рублей.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

в монографиях 1. Пименов, А.Ф. Высокоточная прокатка тонких листов [Текст] / А.Ф.Пименов, В.П.Полухин, Ю.В.Липухин, Л.В.Радюкевич, А.И.Трайно, В.Д.Дурнев. – М.: Металлургия, 1988. – 176 с.

2. Пименов, А.Ф. Холодная прокатка и отделка жести [Текст] / А.Ф.Пименов, О.Н.Сосковец, А.И.Трайно [и др.]. – М.: Металлургия, 1990. – 208 с.

3. Пименов, А.Ф. Обработка давлением металлических материалов [Текст] / А.Ф.Пименов, А.И.Трайно, А.Е Шелест [и др.] // М.: Наука, 1990. – 239 с.

4. Дурнев, В.Д. Качество листов [Текст] / В.Д.Дурнев, В.А.Иводитов, А.А.Казаков, Трайно А.И. [и др.] – М.: Наука и технологии, 2008. – 336 с.

в брошюрах 5. Сосковец, О.Н. Классификатор поверхности слитков, слябов и листового проката [Текст] / О.Н.Сосковец, Б.А.Фельдман, П.П.Чернов, Л.А.Никитина, А.Ф.Пименов, А.И.Трайно // Ин-т Черметинформация: Ч.1. – 1990. – 35 с.; Ч.2. – с.; Ч.3. – 60 с.

6. Николаев, В.А. Научные принципы создания технологии восстановления и повышения эксплуатационной стойкости прокатных валков. Ч.1, Ч.2 [Текст] / В.А.Николаев, В.Н.Давыдов, С.П.Ефименко, Трайно А.И. [и др.] // Обзорная информация. М.: Черметинформация. – 1989. – 134 с.

7. Ветер, В.В. Восстановление и эксплуатация опорных валков непрерывных широкополосных станов [Текст] / В.В.Ветер, А.Ф.Пименов, Л.И.Данилов, А.И.Трайно [и др.] // М.: ЦНИИИиТЭИ черной металлургии. 1986. – 21 с.

8. Липухин, Ю.В. Горячая прокатка полосовой стали с гарантированными прочностными свойствами [Текст] / Ю.В.Липухин, А.А.Меденков, Ю.М.Каракин, А.В.Суняев, А.И.Трайно // Экспресс информация. – М.: Ин-т Черметинформация, 1987. – 12 с.

в статьях 9. Пименов, А.Ф. Асимметричные процессы прокатки – анализ, способы и перспективы применения [Текст] / А.Ф.Пименов, В.Н.Скороходов, А.И.Трайно [и др.] // Сталь. 1982. №3. С.53-56.

10. Скороходов, В.Н. Освоение холодной прокатки и дрессировки тонких полос с рассогласованием скоростей валков [Текст] / В.Н.Скороходов, Ю.В.Липухин, А.Ф.Пименов, А.И.Трайно, Л.И.Бутылкина // Сталь. 1983. №8. С.4852. (15) 11. Трайно, А.И. Оптимизация параметров профилировок валковой системы 20-валковых станов [Текст] / А.И.Трайно, В.В.Кожухов, А.Н.Тулин [и др.] // Сталь.

– 1984. – №4. – С.49-51.

12. Ефремов, Н.И. К теории очага деформации и контактных напряжений трения при тонколистовой прокатке широких полос [Текст] / Н.И.Ефремов, А.Ф.Пименов, А.И.Трайно // Металлы. – 1984. – №6. – С.108-114.

13. Гарбер, Э.А. Тепловая асимметрия процесса холодной прокатки с рассогласованием окружных скоростей рабочих валков [Текст] / Э.А.Гарбер, А.Ф.Пименов, В.Н.Скороходов, А.И.Трайно // Металлы. – 1985. – №4. – С. 89-93.

14. Липухин, Ю.В. Производство горячекатаных полос с гарантируемым уровнем прочности [Текст] / Ю.В.Липухин, А.Ф.Пименов, В.Я.Тишков, Б.А.Алюшин, А.И.Трайно // Сталь, 1985, №4. – С. 40-42.

15. Липухин, Ю.В. Эксплуатационная стойкость опорных валков непрерывного широкополосного стана [Текст] / Ю.В.Липухин, А.А.Меденков, А.Н.Морошкин, А.И.Трайно // Сталь. 1985. №8. – С. 50-52.

16. Сосковец, О.Н. Асимметричная горячая прокатка полос на НШПС 17[Текст] / О.Н.Сосковец, А.А.Кугушин, А.И.Трайно, А.Ф.Пименов // Металлург. – 1986. – № 11. – С. 34-35.

17. Пименов, А.Ф. Освоение технологии асимметричной горячей прокатки на НШС 2000 ЧерМК [Текст] / А.Ф.Пименов, Ю.В.Липухин, А.И.Трайно, А.А.Меденков, В.Н.Скороходов, Н.И.Ефремов // Сталь. 1988. №6. – С. 37-42.

18. Ефименко, С.П. Повышение стойкости опорных валков стана холодной прокатки методом поверхностного деформационного упрочнения [Текст] / С.П.Ефименко, А.И.Трайно, Э.А.Гарбер [и др.] // Бюлл. НТИ. Черная металлургия.

1988. № 11-12. – С. 55-58.

19. Биба, Н.В. Разработка оптимальных режимов асимметричной горячей прокатки на непрерывном стане 1700 [Текст] / Н.В.Биба, А.А Кугушин, О.Н.Сосковец, А.И.Трайно, А.Г.Свичинский // Бюл. ин-та Черметинформация.

Черная металлургия. – 1990. – Вып. 4. – С. 56-58.

20. Ефименко, С.П. Моделирование формирования микроструктуры и свойств стали в процессах листовой горячей прокатки [Текст] / С.П.Ефименко, А.И.Трайно, К.С.Ким, А.В.Ноговицын // Бюлл. ин-та Черметинформация. Черная металлургия. 1993. №11. – С. 21-23.

21. Ефименко, С.П. Производство горячекатаных листов с повышенным комплексом механических свойств [Текст] / С.П.Ефименко, А.И.Трайно, В.С.Юсупов // Институту металлургии и материаловедения им. А.А.Байкова 60 лет.

Сборник научных трудов. М.: «ЭЛИЗ», 1998. – С. 506-517.

22. Ефименко, С.П. Поверхностное деформационное упрочнение опорных валков на 5-клетевом стане 1700 [Текст] / С.П.Ефименко, А.И.Трайно, Э.А.Гарбер [и др.] // Производство проката. 1999. №8. – С. 12-15.

23. Титов, В.А. Определение граничных технологических параметров при обжатии слябов в вертикальных валках [Текст] / В.А.Титов, В.Я.Тишков, А.И.Трайно [и др.] // Производство проката. – 1999. - №12. – С. 14-18.

24. Гарбер, Э.А. Моделирование напряженного состояния опорных валков станов холодной прокатки, подвергнутых поверхностному деформационному упрочнению [Текст] / Э.А.Гарбер, В.В.Румянцев, А.В.Спиричев, А.И.Трайно // Производство проката. 2000. №5. – С. 6-10.

25. Гарбер, Э.А. Напряженное состояние опорных валков стана холодной прокатки, упрочняемых обкаткой в рабочей клети [Текст] / Э.А.Гарбер, В.В.Румянцев, А.В.Спиричев, А.И.Трайно // Производство проката. 2001. №3. – С.

8-12.

26. Гарбер, Э.А. Моделирование напряженного состояния упрочненных опорных валков станов холодной прокатки [Текст] / Э.А.Гарбер, В.В.Румянцев, А.В.Спиричев, А.И.Трайно // Сталь. 2001. №4. – С. 46-47.

27. Дилигенский, Е.В. Регрессионные модели формирования механических свойств холоднокатаных стальных полос толщиной 0,25-0,35 мм в функции режимов их производства [Текст] / Е.В.Дилигенский, В.В.Кузнецов, Э.А.Гарбер, И.А.Шадрунова, А.И.Трайно, М.В.Шурыгина // Бюлл. ин-та Черметинформация.

Черная металлургия. – 2001. – Вып.9. – С. 36-38.

28. Трайно, А.И. Использование нейронной сети для прогнозирования механических свойств листового проката [Текст] / А.И.Трайно, Э.А.Гарбер, В.С.Юсупов, В.А.Виноградов // Производство проката. 2002. №9. – С. 17-20.

29. Гарбер, Э.А. Анализ очага деформации и уточненный расчет усилий холодной прокатки полос толщиной менее 0,5 мм на непрерывных станах [Текст] / Э.А.Гарбер, И.А.Шадрунова, А.И.Трайно, В.С.Юсупов // Металлы. 2002. №4. – С.

32-38.

30. Трайно, А.И. Вероятностный расчет оборотного парка рабочих валков листопрокатных станов [Текст] / А.И.Трайно, Э.А.Гарбер, В.С.Юсупов, В.А.Виноградов // Производство проката. 2002. №6. – С. 42-44.

31. Гарбер, Э.А. Расчет мощности процесса холодной прокатки с учетом работы переменных сил трения по длине очага деформации [Текст] /, Э.А.Гарбер, Д.И.Никитин, И.А.Шадрунова, А.И.Трайно // Металлы. №4. 2003. – С. 60-67. (149) 32. Горбунков, С.Г. Разработка режимов матирования кинескопной полосы [Текст] / С.Г.Горбунков, А.И.Трайно, А.Ю.Долженков [и др.] //Производство проката. – 2003. – №7. – С. 14-16.

33. Луценко, А.Н. Оценка состояния прокатных валков с использованием магнитного мониторинга [Текст] / А.Н.Луценко, И.А.Казюкевич, П.П.Зыков, А.И.Трайно // Труды пятого конгресса прокатчиков. М.: ОАО Черметинформация.

2004. – С. 482-483.

34. Иводитов, В.А. Моделирование энергосиловых параметров процесса холодной прокатки IF сталей с учетом упругопластических деформаций и низкого содержания углерода [Текст] / В.А.Иводитов, Э.А.Гарбер, И.А.Кожевникова, А.И.Трайно // Металлы. 2005. №6. – С. 1-7.

35. Иводитов, В.А. Расчет режимов прокатки листов из IF стали на непрерывном стане [Текст] / В.А.Иводитов, Э.А.Гарбер, А.И.Трайно, О.В.Тяпаев // Труды шестого конгресса прокатчиков. Т.1. М.: МОО «Объединение прокатчиков».

2005. – С. 215-219.

36. Bashchenko, A.P. Metal-physical principals and technological problems of so called thermo-mechanical treatment of hardening structure steel [Text] / A.P.Bashchenko, A.I.Traino, A.A.Zavrazhnov, V.G.Knokhin // High technology and advanced metal science and engineering. St.Petersburg: Spb SPU. 2006. – P. 66-68.

37. Завражнов, А.А. Расчет установки межвалкового зазора толстолистового стана с целью повышения точности прокатки [Текст] / А.А.Завражнов, А.В.Купавцев, П.Б.Белявский, А.И.Трайно // Прогрессивные процессы и оборудование металлургического производства. Ч.1. Череповец: ЧГУ, 2006. – С. 131-134.

38. Гарбер, Э.А. Моделирование энергосиловых параметров процесса холодной прокатки полос из IF сталей для экономии энергозатрат [Текст] / Э.А.Гарбер, И.А.Кожевникова, В.А.Иводитов, А.И.Трайно // Прогрессивные процессы и оборудование металлургического производства. Сборник научных трудов. Череповец:

ЧГУ. 2006. – С. 142-144.

39. Угаров, А.А. К вопросу циклического упрочнения и повышения эксплуатационной стойкости прокатных валков [Текст] / А.А.Угаров, С.Б.Крахт, А.И.Трайно, А.Ф.Пименов // Производство проката. 2006. №10. – С. 29-32.

40. Скорохватов, Н.Б. Разработка технологии прокатки на стане 5000 листов и штрипсов прямоугольной формы [Текст] / Н.Б.Скорохватов, А.А.Немтинов, А.Д.Русаков, А.И.Трайно // Сталь. – 2007. – №4. – С. 49-52.

41. Traino, A. Technological features of manufacturing the high-strength steel plates [Text] / A.Traino, A.Bshchenko, A.Zavraznov, V.Ivoditov // Machines, Technolofies, Materials. International Journal, 2007. Issue 2-3, p. 99-101.

42. Tyapaev, O. Magnetic monitoring of rolls [Text] / O.Tyapaev, A.Traino, A.Guryanov // Machines, Technologies, Materials: International Jurnal. Sofia. 2007. Issue 2-3. – P. 108-111.

43. Трайно, А.И. Технология упрочнения в интегрированном деформационно-термическом производстве листовых сталей мартенситного класса [Текст] / А.И.Трайно, А.П.Бащенко // МиТОМ, 2007. – №12. – С. 32-35.

44. Трайно, А.И. Рациональные режимы эксплуатации и восстановления прокатных валков [Текст] / А.И.Трайно // Сталь. 2008. №10. – С. 86-90.

45. Трайно, А.И. Ресурсосберегающие технологии производства горячекатаного листового проката [Текст] / А.И.Трайно. Производство проката. – 2009. –№– С.2-10.

46. Трайно, А.И. Ресурсосберегающие режимы производства холоднокатаной листовой стали [Текст] / А.И.Трайно // Производство проката. – 2009. –№4. – С.24-30.

в изобретениях 47. Способ прокатки листов [Текст]: авт. свид. 874236 СССР: МПК B21B1/38 / Пименов А.Ф., Радюкевич Л.В., Скороходов В.Н., Трайно А.И., Липухин Ю.В., Полухин В.П. – 2883712; заявл. 19.02.1980; опубл. 23.10.1981, Бюлл.

№39. – С. 60.

48. Комплект подушек рабочих и опорных валков нереверсивной клети кварто [Текст]: авт. свид. 942826 СССР; МПК B21B31/18 / Артамонов Ю.С., Заверюха В.В., Трайно А.И. [и др.] – 3000821; заявл. 05.11.1980; опубл. 15.07.1982, Бюлл.

№26. – С. 39.

49. Способ прокатки полос [Текст]: авт. свид. 1061861 СССР: МПК B21B1// Липухин Ю.В., Пименов А.Ф., Скороходов В.Н., Трайно А.И. – 3487457; заявл.

26.08.1982; опубл. 23.12.1983, Бюлл. №47. – С. 33.

50. Валковый узел листопрокатной клети кварто [Текст]: авт. свид. 11223СССР: МПК B21B27/02 / Липухин Ю.В., Пименов А.Ф., Мехед Г.Н., Трайно А.И., Меденков А.А., Тишков В.Я., Кудряшов И.А. – 3658401; заявл. 03.11.1983; опубл.

07.11.1984, Бюлл. №41. – С 30.

51. Способ термообработки высокопрочных холоднокатаных листов [Текст]:

авт. свид. 1168615 СССР: МПК C21D1/78 / Пименов А.Ф., Булатников Е.И., Дейнеко А.Д., Мухин Ю.А., Трайно А.И. [и др.] – 3539576; заявл. 14.01.1983; опубл.

23.07.1985, Бюлл. №27. – С. 100.

52. Способ прокатки широких полос [Текст]: авт. свид. 1186294 СССР: МПК B21B1/38 / Трайно А.И., Липухин Ю.В., Меденков А.А., Алюшин Б.А., Кудряшов И.А. – 3688703; заявл. 19.01.1984; опубл. 23.10.1985, Бюлл. №39. – С 40.

53. Способ асимметричной прокатки полос [Текст]: авт. свид. 1212636 СССР:

МПК B21B1/22 / Трайно А.И., Пименов А.Ф., Кугушин А.А., Сосковец О.Н., Чепелян И.И. – 3738341; заявл. 11.05.1984; опубл. 23.02.1986, Бюлл. №7. – С. 65.

54. Способ подготовки к работе опорных валков станов кварто [Текст]: авт.

свид. 1235573 СССР: МПК B21B28/02 / Липухин Ю.В., Суняев А.В., Меденков А.А., Трайно А.И. [и др.] – 3774663; заявл. 25.07.1984; опубл. 07.06.1986, Бюлл.

№21. – С. 25.

55. Способ прокатки полос [Текст]: авт. свид. 1251982 СССР: МПК B21B1// Трайно А.И., Пименов А.Ф., Липухин Ю.В., Тишков В.Я., Алюшин Б.А., Меденков А.А., Ефремов Н.И. – 3854276; заявл. 30.12.1984; опубл. 23.08.1986, Бюлл.

№31. – С. 37.

56. Сталь [Текст]: авт. свид. 1281603 СССР: МПК C22C38/42 / Сосковец О.Н., Багрий А.И., Баранов В.И., Трайно А.И [и др.] – 3940081; заявл. 26.07.1985;

опубл. 07.01.1987, Бюлл. № 1. – С. 89.

57. Способ термической обработки холоднокатаной полосы из малоуглеродистой стали [Текст]: авт. свид. 1341224 СССР: МПК C21D1/78; C21D9/48 / Сосковец О.Н., Грищенко А.П., Пименов А.Ф., Трайно А.И. [и др.] – 4056809; заявл.

16.04.1986; опубл. 30.09.1987, Бюлл. №36. – С. 133.

58. Способ производства полос [Текст]: авт.свид. 1475942 СССР: МПК C21D9/48 / Лосев К.Ф., Мухин Ю.А., Коцарь С.Л., Трайно А.И. [и др.] - 4213129; заявл. 18.03.1987; опубл. 30.04.1989, Бюлл. №16. – С. 94.

59. Сталь [Текст]: пат. 1476937 Рос. Федерация: МПК C22C38/14 / Дьяконова В.С., Иводитов А.Н., Тишков В.Я., Молчанов О.Е.,Трайно А.И. [и др.] - 4221579/02; заявл. 31.03.1987; опубл. 27.10.1996, Бюлл. №16. – С. 225.

60. Способ горячей прокатки полос [Текст]: авт. свид. 1493339 СССР: МПК B21B1/26 / Липухин Ю.В., Поляков В.В., Овчинников В.И., Титов В.А, Трайно А.И. [и др.] – 4262703; заявл. 16.06.1987; опубл. 15.07.1989, Бюлл. №26. – С. 50-51.

61. Сталь [Текст]: авт. свид. 1497265 СССР: МПК C22C38/42 / Шаповалов А.П., Соболев А.В., Трайно А.И. [и др.] – 4303970; заявл. 11.09.1987; опубл.

30.07.1989, Бюлл. № 28. – С. 135.

62. Способ охлаждения полос [Текст]: авт. свид. 1507824 СССР: МПК C21D9/52 / Овчинников В.И., Титов В.А., Трайно А.И., Каракин Ю.М., Меденков А.А., Сергеев Е.П., Тимченко Л.Ф. – 4390612; заявл. 25.01.1988; опубл. 15.09.1989, Бюлл. № 34. – С. 129.

63. Способ горячей прокатки полос [Текст]: авт. свид. 1708452 СССР:

МПК B21B1/26 / Атряскин В.Ф., Сосковец О.Н., Свичинский А.Г., Трайно А.И. [и др.] – 4776018; заявл. 02.01.1990; опубл. 30.01.1992, Бюлл. №4. – С. 43-44.

64. Способ горячей прокатки полос из углеродистых и низколегированных сталей [Текст]: пат. 2067122 Рос. Федерация: МПК C21D9/46 / Агарышев А.И., Тишков В.Я., Сергеев Е.П., Ким К.С., Трайно А.И. [и др.] – 93050389/02; заявл.

02.11.1993; опубл. 27.09.1996, Бюлл. № 27. – С. 171.

65. Конвекторное кольцо для отжига в колпаковой печи стальных холоднокатаных полос в рулонах [Текст]: пат. 2111267 Рос. Федерация: МПК C21D9/673 / Настич В.П., Пименов А.Ф., Фридкин Е.А., Трайно А.И. [и др.] – 97101725/02; заявл. 05.02.1997; опубл. 20.05.1998, Бюлл. №14. – С. 322.

66. Способ эксплуатации рабочего валка [Текст]: пат. 2131312 Рос. Федерация: МПК B21B28/02 / Скороходов В.Н., Настич В.П., Пименов А.Ф., Трайно А.И.

[и др.] - 98115754/02; заявл. 11.08.1998; опубл. 10.06.1999, Бюлл. № 16. – С. 376.

67. Способ восстановления прокатных валков [Текст]: пат. 2139156 Рос. Федерация: МПК B21B28/02 / Абраменко В.И., Кочи Г.Л., Луканин Ю.В., Трайно А.И.

[и др.] - 98119036/02; заявл. 19.10.2008; опубл. 10.10.1999, Бюлл. №28. – С. 190.

68. Способ подготовки к эксплуатации валков листопрокатной клети кварто [Текст]: пат. 2185258 Рос. Федерация: МПК B21B28/00 / Гарбер Э.А., Спиричев А.В., Румянцев В.В., Трайно А.И. [и др.] - 2000125412/02; заявл. 09.10.2000; опубл.

20.07.2002, Бюлл. №20. – С. 219.

69. Способ производства штрипсов из низколегированной стали [Текст]: пат.

2201972 Рос. Федерация: МПК C21D8/02, C22C38/58 / Ильинский В.И., Попова Т.Н., Голованов А.В., Трайно А.И. [и др.] - 2001111161/02; заявл. 23.01.2001;

опубл. 10.04.2003, Бюлл. №10. – С. 407.

70. Сталь [Текст]: пат. 2223343 Рос. Федерация: МПК C22C38/54, C22C38// Ламухин А.М., Никитин В.Н., Голованов А.В., Трайно А.И. [и др.] - 2002119500/02; заявл. 17.07.2002; опубл. 10.02.2004, Бюлл. №4. – С. 557. (299п) 71. Способ эксплуатации валков [Текст]: пат. 2232063 Рос. Федерация; МПК B21B28/02 / Степанов А.А., Северинец И.Ю., Казакбаев Н.М., Трайно А.И. [и др.] - 2002133796/02; заявл. 15.12.2002; опубл. 10.07.2004, Бюлл. №19. – С. 408.

72. Сталь [Текст]: пат. 2243287 Рос. Федерация: МПК C22C38/50; C22C38// Степанов А.А., Ламухин А.М., Степаненко В.В., Трайно А.И. [и др.] - 2003136461/02; заявл. 16.12.2003; опубл. 27.12.2004, Бюлл.№ 36. – С. 864.

73. Способ производства толстого листа [Текст]: пат. 2225886 Рос. Федерация: МПК C21D8/02, C21D9/46 / Ламухин А.М., Северинец И.Ю., Трайно А.И. [и др.] - 2002112776/02; заявл. 14.05.2002; опубл. 20.03.2004, Бюлл. №8. – С. 734-735.

74. Способ восстановления прокатных валков [Текст]: пат. 2237563 Рос. Федерация: МПК B32P6/02; B21B28/02 / Бодяев Ю.А., Боровков И.В., Санталов А.Г., Трайно А.И, Тяпаев О.В. - 2003101569/02; заявл. 20.01.2003; опубл. 10.10.2004, Бюлл. №28. – С. 277-278.

75. Низколегированная сталь [Текст]: пат. 2255999 Рос. Федерация: МПК C22C38/50, C22C38/58 / Никитин В.Н., Гейер В.В., Ламухин А.М., Трайно А.И. [и др.] - 2004115018/02; заявл. 17.05.2004; опубл. 10.07.2005, Бюлл. № 19. – С. 852.

76. Способ производства холоднокатаных полос для глубокой вытяжки [Текст]: пат. 2277594 Рос. Федерация: МПК С21D8/04 / Степанов А.А., Ламухин А.М., Степаненко В.В., Трайно А.И. [и др.] - 2005109188/02; заявл. 30.03.2005;

опубл. 10.06.2006, Бюлл. №16. – С. 499.

77. Способ эксплуатации рабочего валка [Текст]: пат. 2277986 Рос. Федерация: МПК B21B28/02 / Степаненко В.В., Ламухин А.М., Евтух С.Л., Трайно А.И. [и др.] - 2004132527/02; заявл. 15.11.2004; опубл. 20.06.2006, Бюлл. №17. – С. 269.

78. Способ эксплуатации опорного валка [Текст]: пат. 2278751 Рос. Федерация: МПК B21B28/02 / Степаненко В.В., Ламухин А.М., Евтух С.Л., Трайно А.И. [и др.] - 2004134084/02; заявл. 22.11.2004; опубл. 27.06.2006, Бюлл. №18. – С. 604.

79. Способ отжига холоднокатаных полос [Текст]: пат. 2280701 Рос. Федерация: МПК C21D/48; C21D8/04 / Степаненко В.В., Павлов С.И., Горелик П.Б., Трайно А.И. [и др.] - 2004138002/02; заявл. 27.12.2004; опубл. 27.07.2006, Бюлл. №21. – С. 478.

80. Способ термической обработки фабрикатов из конструкционных сталей мартенситного класса [Текст]: пат. 2294384 Рос. Федерация: МПК C21D6/00, C21D9/46, C21D1/18 / Фролов В.А., Александров В.Ю., Иводитов В.А., Бащенко А.П., Трайно А.И. - 2005127232/02; заявл. 31.08.2005; опубл. 27.02.2007, Бюлл. №6.

– С. 429.

81. Способ отжига холоднокатаных полос [Текст]: пат. 2294388 Рос. Федерация: МПК C21D9/48; C21D9/663 / Степаненко В.В., Павлов С.И., Жиленко С.В., Трайно А.И. [и др.] - 2005122370/02; заявл. 14.07.2005; опубл. 27.02.2007, Бюлл.

№6. – С. 431.

82. Способ производства хромоникелевой листовой стали [Текст]:

пат.2303638 Рос. Федерация: МПК C21D8/00 / Бащенко А.П., Трайно А.И., Завражнов А.А., Иводитов В.А., Фролов В.А., Александров В.Ю. - 2006106889/02; заявл.

09.03.06; опубл. 27.07.2007, Бюлл. №21. – С. 346.

83. Способ кинетического низкотемпературного отпуска [Текст]: пат.

2304624 Рос. Федерация: МПК C21D9/46, C21D1/18 / Бащенко А.П., Трайно А.И., Завражнов А.А. [и др.] - 2006110091/02; заявл. 30.03.2006; опубл. 20.08.2007, Бюлл.

№23. – С. 421-422.

84. Способ производства проката из углеродистых и низколегированных сталей [Текст]: пат. 2308492 Рос. Федерация: МПК C21C5/28, C21D8/04 / Никитин В.Н., Маслюк В.М., Немтинов А.А., Трайно А.И. [и др.] – 2005134827/02; заявл.

09.11.2005; опубл. 20.05.2007, Бюлл. № 29. – С. 364.

85. Способ производства штрипсов из низколегированной стали [Текст]: пат.

2336961 Рос. Федерация: МПК B21B1/38 / Голованов А.В., Немтинов А.А., Трайно А.И. [и др.] - 2006140546/02; заявл. 16.11.2006; опубл. 27.10.2008, Бюлл. №30. – С.

892.

86. Способ производства штрипсов [Текст]: пат. 2346060 Рос. Федерация:

МПК C32D8/02, C22C38/42, C22C38/46 / Голованов А.В., Филатов Н.В., Попов Е.С., Трайно А.И. [и др.] - 2007104506/02; заявл. 05.02.2007; опубл. 10.02.2009, Бюлл. №4. – С. 842.

87. Способ отжига холоднокатаных рулонов из малоуглеродистой стали [Текст]: пат. 2346062 Рос. Федерация: МПК C21D8/04; C21D1/26; C21D9/663 / Павлов С.И., Исаев А.В., Головко В.А., Трайно А.И. [и др.] - 2007104766/02; заявл.

07.02.2007; опубл. 10.02.2009, Бюлл. №4. – С. 843.

88. Способ производства листов [Текст]: заявка 2007122555 Рос. Федерация:

МПК C21D8/00 / Никитин В.Н., Попова Т.Н., Трайно А.И. [и др.] - заявл.

15.06.2007; опубл. 20.12.2008, Бюлл. №35. – С. 265.

89. Способ производства штрипсов из низколегированной стали [Текст]: заявка 2007112249 Рос. Федерация: МПК B21B1/00 /Скорохватов Н.Б., Немтинов А.А., Трайно А.И. [и др.] – заявл. 02.04.2007; опубл. 10.10.2008, Бюлл. №28. – С.

138.






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

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.