Введение к работе
Актуальность проблемы. Развитие листопрокатного производства на современном этапе предусматривает широкое использование вычислительной техники для управления технологическим процессом, разработки новых и оптимизации существующих технологических режимов производства горячекатаной стали, Решение задачи управления структурой и механическими свойствами стали при горячей прокатке на непрерывных широкополосных станах (НШС) должно базироваться на математических моделях структурных и фазовых превращений в линии стана, позволяющих более точно и полно оценить влияние технологических параметров на конечные свойства проката. Поскольку разработка и освоение технологических режимов производства на НШС новых марок стали является длительным и трудоемким процессом, то становится актуальным вопрос создания системы автоматизированного проектирования технологии горячей прокатки (САПР ТГП), объединяющей модели структурообразования проката с моделями технологического оборудования.
Цель работы. Разработка и использование математической модели формирования структуры и механических свойств проката для оптимизации и проектирования технологических режимов производства горячекатаной полосовой стали на НШС.
Задачи исследования.
1. Изучить закономерности формирования разнозернистости
лруктуры аустенита при первичной рекристаллизации и разработать модель
:труктурообразования аустенита в многократных циклах "деформация -
тервичная рекристаллизация".
-
Изучить и количественно описать влияние режима ускоренного >хлаждения в температурном интервале у-»а-превращения на параметры |)еррито-перлитной структуры проката.
-
Разработать комплексную математическую модель формирования труктуры и механических свойств при горячей прокатке углеродистых и [изколегированных сталей и на ее основе создать систему прогноза труктуры и механических свойств горячекатаных сталей по фактическим іараметрам прокатки и охлаждения.
4. Разработать алгоритмы и программные средства для
втоматизированного проектирования технологических режимов горячей
рокатки стали на НШС ГП 2000 АО НЛМК.
Научная новизна.
1. Разработана математическая модель формирования структуры устенита в многократных циклах "деформация - первичная екристаллизация", позволяющая прогнозировать изменение размера зерна
и разнозернистости аустенита в зависимости от параметров деформации.
2. Установлены закономерности формирования феррито-перлитной
структуры низкоуглеродистой стали в зависимости от размера зерна и
разнозернистости аустенита, скорости охлаждения при у->а-превращении.
Предложено единое для углеродистых и низколегированных сталей
уравнение связи размера зерна феррита с размером зерна аустенита,
скоростью охлаждения при у-ж-превращении и объемной долей перлита в
стали.
3. Экспериментально выявлены закономерности преобразования
зерна при ступенчатом режиме охлаждения в интервале температур
превращения переохлажденного аустенита, разработано математическое
описание формирования феррито-перлитной структуры при ступенчатом
охлаждении полосовой стали на отводящем рольганге НШС.
-
Разработана и адаптирована к условиям НШС ГП 2000 АО НЛМК комплексная математическая модель формирования структуры и механических свойств при горячей прокатке углеродистых и низколегированных сталей.
-
Разработаны алгоритмы и программные средства для управления структурой аустенита при деформации полосы в клетях стана, автоматизированного проектирования технологии горячей прокатки на НШС 2000 АО НЛМК.
Практическая ценность. Опытно-промышленное опробование комплексной математической модели на НШС 2000 АО НЛМК показало, что ошибка прогноза размера зерна феррита и характеристик механических свойств не превышает 10%. В границах области применения модели находится не менее 90% от общего объема производства стали на НШС 2000, Разработанная на ее основе система прогноза позволяет осуществит! оперативный (в режиме реального времени) контроль структуры v. механических свойств по длине полосы, что обеспечивает значительное повышение надежности выходного контроля качества полосовой стали Автоматизированная система проектирования технологии горячей прокатю может быть использована для оптимизации существующих технологически; режимов и разработки технологии производства новых видої металлопродукции.
Реализация работы в промышленности. Система прогноза структуры і
механических свойств проката интегрирована в АСУ ТП НШС 2000 АС
НЛМК и в настоящее время находится в стадии внедрения в опытно
промышленную эксплуатацию. Автоматизированная систем:
проектирования технологии горячей прокатки внедрена на АО НЛМК : передана для использования в системе сертификации комбината н соответствие ISO 9002.
Апробация работы. Основные положения работы были представлены л обсуждены на международной научно-технической конференции 'Прогрессивные методы получения и обработки конструкционных натериалов и покрытий, повышение долговечности деталей машин" г.Волгоград, 1996); Областной научно-практической конференции 'Изобретательское и инновационное творчество в решении проблем эазвития Липецкой области" (г. Липецк, 1996); всероссийской научно-гехнической конференции, посвященной 40-летию Липецкого государственного технического университета (г. Липецк, 1996); областной іаучной конференции «Молодежь и наука на рубеже XXI века» (г. Липецк, 1997).
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 13 течатных работах.
Объем работы . Диссертация состоит из введения, пяти глав, >сновных выводов, списка использованной литературы, включающего 172 шименований. Объем диссертации составляет 198 страниц, включая 73 >исунка, 24 таблицы.
Похожие диссертации на Разработка математической модели формирования структуры и механических свойств для оптимизации и проектирования технологических режимов горячей прокатки полосовых сталей
