Введение к работе
Актуальность работы. Увеличение конкурентоспособности металлопродукции, в частности, сортового проката на внутреннем и внешнем рынках - основное направление развития черной металлургии, характерное для всего мирового сообщества. Решение этой глобальной задачи напрямую зависит от повышения потребительских свойств изделий. D последнее десятилетие уровень потребительских свойств на большинстве металлургических предприятий страны резко упал. Это связано с известными причинами социального и экономического характера. Предотвратить указанное падение можно в первую очередь за счет совершенствования существующих технологических процессов и разработки принципиально новых. К наиболее перспективным конкретным путям, позволяющим получать сортовой горячекатаный металл с заданным высоким уровнем потребительских свойств, относятся:
формирование микро - и макроструктуры;
управление механическими свойствами;
уменьшение количества дефектов и улучшение геометрии проката. Исследованию этих вопросов и посвящена настоящая работа.
Цель и задачи исследования. Целью работы является повышение потребительских свойств сортового проката путем совершенствования существующих и разработки новых технологий.
Для достижения этой цели поставлены и решены следующие задачи:
определены рациональные температурно-деформационные режимы сортовой прокатки, обеспечивающие получение готовой продукции с заданными уровнем механических свойств и структурой;
исследовано влияние микролегирования в сочетании с режимами термомеханической обработки на потребительские свойства продукции;
разработаны технологические схемы и устройства для осуществления бескалибровой прокатки, позволяющие производить продукцию повышенного качества.
Научная новизна работы состоит в следующем:
- выявлены закономерности развития структурообразования при горячей сорто
вой прокатке, позволяющие корректировать режимы обработки с целью обеспечения
требуемого уровня потребительских свойств;
4 - разработана математическая модель прогнозирования механических свойств (стг и 7Г) готового сортового металла в зависимости от технологических параметров
и осуществлена ее компьютерная реализация;
исследовано влияние микролегнрования в сочетании с ускоренным охлаждением сортового проката и регулированием режимов обжатий при сортовой прокатке на повышение прочностных характеристик готовой продукции;
исследовано напряженно-деформированное состояние (НДС) полосы в очаге деформации при сортовой прокатке в калибрах и в валках с гладкой бочкой; установлен характер влияния условий прокатки на изменеіше НДС полосы и определены предельно допустимые обжатия;
проведен теоретический анализ устойчивости высокой полосы в гладких валках, на основе которого определена величина сваливающего момента в зависимости от технологических факторов бескалибровой прокатки;
разработаны технологические схемы бескалибровой прокатки и оборудование для их осуществления, дающие возможность получать продукцию повышенного качества при меньших затратах.
Практическая ценность работы. Разработаны предложения по корректировке режимов сортовой горячей прокатки с целью получения заданной микро- и макроструктуры. Применительно к ряду марок сталей найдены инженерные зависимости для определения прочностных характеристик готовой продукции при различных технологических параметрах сортовой прокатки. Даны рекомендации по режимам микролегирования Ті, Mo, V, Nb в сочетании с ускоренным охлаждением сортового металла, реализация которых позволила повысить прочностные характеристики проката из углеродистых сталей и в ряде случаев использовать его взамен продукции из легированных марок сталей.
На уровне изобретений предложены режимы прокатки и оборудование для получения сортового металла повышенного качества.
Разработаны технологические схемы бескалибровой прокатки сортового металла на различных станах. Спроектирована и изготовлена удерживающая привалко-вая арматура, необходимая для успешного осуществления этой новой технологии.
5 Реализация работы в промышленности. Все результаты диссертационной работы внедрены на ОАО "Магнитогорский металлургический комбинат" и частично (бескалибровая прокатка) на ОАО "Белорецкий металлурпгческий комбинат". Выполненные исследования позволили разработать новые технические условия и внести соответствующие изменения в технолопгческие инструкции. В результате внедрения на ОАО " ММК " предложенных новых технологических процессов в период с 1988 по
1996 гг. на сортовых станах количество брака снизилось в среднем на 17%, выпуск
продукции с более высокими потребительскими свойствами (по ГОСТ 19281-89 вме
сто ГОСТ 380-94) увеличился на 6,5 %.
Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены и обсуждены на международных симпозиумах в США (Чикаго, 1994 г.; Лас Вегас, 1995 г.; Гонолулу, 1995 г.), Бразилии (Сан Пауло, 1994,1997гг.); на Первом конгрессе прокатчиков (Магнитогорск, 1996 г.); на Втором конгрессе прокатчиков (Череповец, 1997 г.); на Международной конференции "Текстура и свойства материалов " (Екатеринбург,
1997 г.); на ряде техничесюгх советов ОАО " ММК " по прокатному производству; на
ежегодных научно-технических конференциях МГМА в 1993 - 1998 гг.
Публикации. Основное содержание работы изложено в 4 монографиях, 17 научных статьях; получено 1 авторское свидетельство на изобретение и 7 патентов России. Представленные к защите материалы являются результатом работы, проведенной лично автором, с его участием или под его руководством.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, списка литературы, включающего ПО наименований, и 3 приложений. Работа содержит 168 страниц машинописного текста, 62 рисунка, 6 таблиц.