автореферат диссертации по металлургии, 05.16.05, диссертация на тему:Разработка технологий горячей прокатки листа из трубных и автомобильных сталей с использованием методов физического и математического моделирования

А

^правах рукописи

004602598

Наумов Антон Алексеевич

«РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ ЛИСТА ИЗ ТРУБНЫХ И АВТОМОБИЛЬНЫХ СТАЛЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДОВ ФИЗИЧЕСКОГО И МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ»

Специальность 05.16.05 - Обработка металлов давлением

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

? о

Санкт-Петербург - 2010

004602508

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшег профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный политехи ческий университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Колбасников Николай Георгиевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Юсупов Владимир Сабитович,

кандидат технических наук Орлов Виктор Валерьевич,

Ведущая организация - ОАО "Северсталь"

Защита состоится «¿3» МххЛ 2010 г. в часов на заседании диссерт

ционного совета Д 212.229.03 при ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственнь политехнический университет» по адресу: 195251, СПб, ул. Политехническая, д. 2 химический корпус, ауд. 51.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке ГОУ ВП «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет».

Автореферат разослан « » 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.229.03, доктор технических наук

Кондратьев С.1

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Насущной проблемой российских производителей проката является выход на мировой уровень качества производимого листа. Одной из основных задач повышения качества проката при сохранении или понижении его себестоимости является обеспечение заданного комплекса механических и эксплуатационных свойств, а также стабильность заданных свойств.

В настоящее время при разработке технологий передовые мировые производители проката используют компьютерные программы, позволяющие рассчитывать механические свойства и параметры структуры сталей. Основой подобных программ являются базы данных "химический состав - параметры обработки - структура - свойства", которые составляются при помощи методов физического моделирования термомеханических воздействий на металл. Одна из таких программ - лицензионная программа Hot Strip Mill Model (HSMM), разработанная по инициативе Американского института чугуна и стали. В базу данных этой программы входят 10 базовых марок, в том числе низколегированные углеродистые и микролегированные стали, для которых выполнен весь комплекс структурных исследований и механических испытаний. В программу заложены математические модели процессов структурообразова-ния и формирования механических свойств металла при пластической деформации и фазовых превращениях. Ее адаптация к реальным промышленным прокатным станам позволяет усовершенствовать существующие и создавать новые технологии производства листовой продукции.

С учетом параметров горячей прокатки и режимов охлаждения подобные программы позволяют рассчитывать такие параметры структуры и свойства металла, как размеры зерна аустенита и феррита, содержание феррита и перлита, упрочнение от выделения карбонитридов микролегирующих элементов, пределы текучести и прочности, удлинение при растяжении. Кроме того, программы типа HSMM выполняют расчеты энергосиловых параметров прокатки, выполняют проверку элементов оборудования на перегрузки, рассчитывают формирование профиля полосы, температуру проката по ходу технологического процесса обработки по длине и толщине проката, включая ускоренное или естественное охлаждение.

Нельзя считать, что программы типа НБММ являются всеобъемлющими и могут рассчитать любое структурное состояние, напротив, они требуют постоянного совершенствования и обновления в связи с формированием новых представлений и знаний в материаловедении, в частности, о бейнитных превращениях. Но, тем не менее, подобные модели начинают приносить положительные эффекты, в том числе экономические, при разработке новых технологий, новых материалов, при оптимизации технологий прокатки по комплексу механических свойств сталей.

С использованием программы НБММ в данной работе были предложены первые в России модели прокатных станов, в том числе непрерывного широкополосного стана 2000 и реверсивного толстолистового стана 5000 ОАО "Северсталь". При помощи этих моделей были рассчитаны параметры структуры и механические свойства сталей в результате многопроходной деформации при переменных температуре, степени и скорости деформации, учитывая фазовые превращения при охлаждении. Информацию об этих физических процессах, протекающих в металле, можно получить с помощью физического моделирования на специальных комплексах.

Возможности физического моделирования процессов горячей прокатки с использованием комплекса аееЫе-3800 и последующим исследованием структуры и свойств обработанного металла позволяют определить термомеханические параметры прокатки сталей с заданной структурой и механическими свойствами, а применение виртуальных моделей прокатных станов дает возможность анализа путей реализации этих параметров на промышленных прокатных станах. Таким образом обеспечивается возможность разработки прокатных технологий производства сталей с заданной структурой и механическими свойствами.

В силу многих причин в России до настоящего времени не использовались компьютерные технологии управления свойствами проката, основанные на физически обоснованных интегральных математических моделях, описывающих формирование структуры и свойств сталей в процессах их обработки. На многих предприятиях используются статистические модели, имеющие ограниченные возможности при разработке новых технологий и материалов.

Таким образом, совершенствование и разработка новых технологий горячей прокатки листа с использованием методов физического и математического моделирования процессов формирования структуры и

механических свойств сталей в зависимости от режимов обработки является актуальной задачей.

Цель работы и задачи исследования

Целью работы является: совершенствование и разработка новых технологий горячей прокатки листа из трубных и автомобильных сталей с использованием методов физического и математического моделирования процессов формирования структуры и механических свойств материалов.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

• создание виртуальных компьютерных моделей прокатных станов 2000 и 5000 ОАО "Северсталь" и адаптация программы НБММ к условиям прокатки на данных станах;

• оптимизация технологии прокатки трубной микролегированной стали марки 10Г2ФБ на толстолистовом стане 5000 для получения однородной структуры листа при сохранении заданного уровня механических и ударных свойств;

• разработка технологии горячей прокатки двухфазной ферритно-мартенситной стали на непрерывном широкополосном стане 2000;

• разработка технологии горячей прокатки ТШР-стали на непрерывном широкополосном стане 2000.

Научная новизна

При выполнении работы получены результаты, отличающиеся научной новизной, в том числе:

• разработаны температурные режимы прокатки и контролируемого охлаждения толстого листа на стане 5000 ОАО «Северсталь», обеспечивающие получение однородной структуры проката без перлитной полосчатости, предусматривающие:

- прокатку без подстуживания ("покачивания") между черновой и чистовой прокатками;

- регулировку температуры конца прокатки при помощи охлаждения гидросбивом, установленным в клети стана;

- выбор температуры конца прокатки приблизительно равной температуре начала ферритного превращения в соответствии с термокинетической диаграммой распада аустенита;

- ускоренное охлаждение от температуры конца прокатки до тем-

ператур 550н-600 °С при помощи установки ускоренного охлаждения;

предложенный режим обеспечивает следующие преимущества:

1) значительное снижение структурной неоднородности и устранение перлитной полосчатости металла,

2) обеспечение заданного уровня механических свойств;

3) высокое значение ударной вязкости вплоть до значений КС1Г60 = 420 -=-430 Дж/см2;

4) повышение производительности стана минимум на 10-=-15 % по сравнению с контролируемой тандемной прокаткой 2 или 3 полос с под-стуживанием на рольганге между черновой и чистовой прокатками;

• на основании выполненного статистического анализа зависимостей доли вязкой составляющей при испытаниях падающим грузом (ДВС при ИПГ) от многих параметров по 2000 прокатанным полосам был устранен недостаток предложенной технологии, а именно - низкая ДВС при ИПГ; за счет корректировки химического состава этот недостаток был устранен;

• с помощью физического моделирования на комплексе аееЫе-3800, установлено, что температура ферритного превращения, во многом определяющая свойства горячекатаного толстого листа, существенно зависит как от степени растворения микролегирующих элементов, так и от температуры окончания прокатки:

- при Гк.п^Гпрец. (Гк.п,- температура конца прокатки, Гпрец. - температура выделения карбонитридов микролегирующих элементов) температура начала ферритного превращения 7ф.п. повышается на 20*30 °С;

- при 7,ф.п.<7,к.п.<7,прец. температура начала ферритного превращения 7ф п. понижается на 5*40 °С;

• с помощью физического моделирования на комплексе аееЫе-3800 выявлено, что для получения двухфазной ферритно-мартенситной структуры проката из стали БР-Мо-бОО необходимо обеспечить требуемое время выдержки для полного протекания ферритного превращения и обогащения углеродом аустенита с последующим быстрым охлаждением на мартенсит. При помощи программы НБММ, адаптированной к условиям прокатки на непрерывном широкополосном стане 2000, показана возможность реализации температурно-скоростных режимов прокатки автомобильной двухфазной ферритно-мартенситной стали на этом стане;

• при помощи методов физического и математического моделирования установлены деформационные и температурно-временные параметры прокатки, обеспечивающие возможность изготовления автомо-

6

бильной 7ЖР-стали на непрерывном широкополосном стане 2000 ОАО "Северсталь". Определены режимы обработки, обеспечивающие получение наибольшего количества остаточного аустенита (до 15 %) для стали исследованного химического состава;

• для анализа существующих и разработки новых технологий прокатки созданы виртуальные модели прокатных станов - реверсивного толстолистового стана 5000 и непрерывного широкополосного стана 2000 Череповецкого металлургического комбината ОАО "Северсталь", включающие все единицы оборудования, непосредственно участвующие в нагреве, транспортировке, пластической деформации, подстуживании, охлаждении металла и учитывающие все возможные изменения параметров горячей прокатки. Созданные виртуальные модели использованы для расчета влияния режимов горячей прокатки и контролируемого охлаждения на механические свойства и структуру сталей, а также для расчета и перераспределения по проходам энергосиловых параметров прокатки.

Практическая ценность и реализация работы

В результате проведенных в диссертационной работе исследований с использованием методов физического и математического моделирования разработаны технологии горячей прокатки для станов 5000 и 2000 ОАО «Северсталь»:

- толстого листа из трубной стали 10Г2ФБ с однородной структурой без перлитной полосчатости;

- листа толщиной 3-ь4 мм из высокопрочной автомобильной фер-ритно-мартенситной стали ОР-Мо-бОО;

- листа толщиной 3-й мм из высокопрочной автомобильной ТЮР-

стали.

На стане 5000 ОАО «Северсталь» проведено пять опытных прока-ток толстого листа из трубной стали 10Г2ФБ, в результате которых получен прокат с однородной структурой и требуемым комплексом механических свойств.

В результате большого количества расчетов при помощи программы НБММ (температура прокатки по проходам, энергосиловые параметры прокатки, параметры структуры и механические свойства проката) и сравнения расчетных параметров с фактическими данными, определенными в заводской лаборатории ОАО "Северсталь", компьютерная программа НБММ адаптирована к условиям горячей прокатки на станах 2000 и 5000, откалибрована по температуре и механическим свойствам; в ре-

зультате выполненных исследований погрешности расчетов механических свойств для исследованных марок сталей не превышают 5%.

Важным результатом выполненной работы является внедрение программы НБММ в технологические заводские разработки ОАО "Северсталь". Ведутся работы по более широкому внедрению программы НБММ в листопрокатном производстве на стане 2000. Выполняются совместные работы по совершенствованию программы НБММдпя расчетов параметров структуры и механических свойств сталей всего сортамента сталей листовых станов ЧерМК.

Основные научные положения, выносимые на защиту

1. Виртуальные модели реверсивного толстолистового стана 5000 и непрерывного широкополосного стана 2000, адаптированные к производственным условиям прокатки и предназначенные для совершенствования существующих и разработки новых технологий горячей прокатки.

2. Термокинетические диаграммы распада аустенита для стали марки 10Г2ФБ в литом и деформированном состоянии.

3. Результаты анализа способов повышения доли вязкой составляющей при испытаниях падающим грузом.

4. Условия получения однородной структуры трубной стали 10Г2ФБ и технология прокатки толстого листа на стане 5000 ОАО «Северсталь», которая обеспечивает отсутствие перлитной полосчатости, высокую ударную вязкость, сохранение заданного уровня механических свойств при повышении производительности стана, а также результаты ее опробования в промышленных условиях.

5. Технология горячей прокатки, позволяющая получить двухфазную ферритно-мартенситную сталь на непрерывном широкополосном стане 2000 ОАО «Северсталь».

6. Технология горячей прокатки, позволяющая получить высокопрочную автомобильную 77?/Р-сталь с остаточным аустенитом на непрерывном широкополосном стане 2000 ОАО «Северсталь».

Апробация работы

Основные положения работы доложены и обсуждены на международных научно-технических конференциях «Современные металлические материалы и технологии» (СММТ) Санкт-Петербургского государственного политехнического университета, СПб, 2007-2009 гг.; всерос-

сийских межвузовских научно-технических конференциях студентов и аспирантов в рамках XXXVI - XXXVIII Недель науки СПбГПУ в 20072009 гг.; политехническом симпозиуме «Молодые ученые - промышленности Северо-Западного региона» СПбГПУ, 2007 г.; XVI Международной научно-методической конференции «Высокие интеллектуальные технологии и инновации в образовании и науке» СПбГПУ, 2009 г.; XIII Всероссийской конференции по проблемам науки и высшей школы «Фундаментальные исследования и инновации в технических университетах» СПбГПУ, 2009 г.; международной конференции «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов», Москва, Институт металлургии и материаловедения им. A.A. Байкова РАН, 2009 г..

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 12 печатных работ, из них 2 - в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы из 165 наименований. Работа изложена на 209 страницах машинописного текста, содержит 99 рисунков и 54 таблицы.

Автор выражает глубокую благодарность сотрудникам кафедры «Пластическая обработка металлов» СПбГПУ и лаборатории «Исследование и моделирование структуры и свойств металлических материалов» НИИ Материалов и технологий СПбГПУ.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении раскрыта актуальность и обоснована цель проведенных исследований, сформулированы задачи, научная новизна и практическое значение диссертационной работы.

В первой главе дано описание методов математического и физического моделирования процессов формирования структуры и механических свойств сталей. При анализе методов прогнозирования свойств горячекатаного металла подробно рассмотрена структура компьютерных программ, в основу которых заложены физические модели внутренних процессов, происходящих в аустените при деформационном упрочнении и термическом разупрочнении, во время выпадения упрочняющих фаз, при фазовых превращениях. Рассмотрена программа VAI-Q-Strip, разработанная фирмой VOEST-ALPINE STAHL (Австрия) и программа HSMM

9

{Hot Strip Mill Model), разработанная фирмой INTEG process group., inc. по инициативе Американского института чугуна и стали.

При анализе методов физического моделирования рассмотрены устройство и возможности современного комплекса Gleeble-3800, предназначенного для имитации процессов термомеханической обработки металлов и сварки. Рассмотрены методики, использованные при проведении экспериментальных работ.

Во второй главе диссертации поставлена задача разработки технологии прокатки толстого листа из трубной стали марки 10Г2ФБ, обладающего однородной структурой без перлитной полосчатости при сохранении уровня механических и ударных свойств. Показаны негативное влияние перлитной полосчатости на свойства трубных сталей и выполнен анализ причин ее формирования, из которых основными являются:

1) неравномерное распределение углерода в литой структуре сляба;

2) торможение или полное блокирование процессов рекристаллизации аустенита после выделения карбонитридов микролегирующих элементов, что приводит к вытягиванию зерен аустенита вдоль направления прокатки;

3) неравномерное перераспределение углерода при ферритном превращении, что связано с оттоком атомов углерода к обогащенным углеродом аустенитным областям;

4) вытягивание областей, обогащенных углеродом, вдоль направления прокатки и образование в них перлита, что окончательно формирует перлитную полосчатость.

Анализ причин появления полосчатости позволил выбрать метод снижения структурной неоднородности, состоящий из последовательности действий: прокатка без паузы до достижения требуемой толщины с регулированием температуры проката при помощи гидросбива в клети прокатного стана —> окончание прокатки перед началом ферритно-го превращения ускоренное охлаждение в установке контролируемого охлаждения до температуры 550+600 °С естественное охлаждение. Использование гидросбива в клети стана необходимо для обеспечения назначенной температуры окончания прокатки. Завершение прокатки при более высоких температурах может привести к росту размера зерна аустенита.

Рассчитанные при помощи программы HSMM температурные режимы прокатки по предлагаемой и используемой на стане 5000 технологии контролируемой прокатки представлены на рис. 1,2.

Рис. 1. Температурный режим технологии контролируемой прокатки, используемой на стане 5000

Рис. 2. Температурный режим предлагаемой технологии прокатки

Для определения границ существования однофазной аустенитной области было выполнено дилатометрическое исследование и построена термокинетическая диаграмма распада аустенита стали 10Г2ФБ в диапазоне скоростей охлаждения 0,1 -нЗО °С/с на комплексе аееЫе-3800. Была выполнена оценка влияния деформации в аустенитной области на температуру начала ферритного превращения, рис. 3.

Рис. 3. Термокинетическая диаграмма распада аустенита стали 10Г2ФБ для литого материала (черная линия), для деформированного и рекристаллизованного аустенита (красная линия), для деформированного нерекристаллизованного (синяя линия)

Предварительную деформацию перед охлаждением осуществляли по двум режимам:

1) в три этапа при температурах 1100, 1040 и 980 °С со степенями деформации Е] = 0,2; г2 = 0,2 и Ез = 0,1 (красная кривая на рис. 3);

2) в четыре этапа при температурах 1100, 1040, 980 °С и на 10-^20 °С выше температуры начала ферритного превращения для каждой скорости охлаждения после деформации со степенью деформации Е] = 0,2; Е2 =0,2; ез = 0,1 и е4 = 0,2 (синяя кривая на рис. 3).

Повышение температуры начала ферритного превращения в первом случае обусловлено повышением движущих сил превращения за счет увеличения энергии аустенита в связи с измельчением зерна при рекристаллизации. Понижение температуры превращения во втором слу-

чае вызвано преобладающим эффектом торможения диффузии углерода за счет дополнительной энергии связи углерода с дислокациями, которые имеют повышенную плотность в нерекристаллизованном состоянии. По литературным данным энергия связи атома углерода с ядром дислокации составляет 0,7*0,75 эВ.

На рис. 3 видно, что предварительная деформация образцов в ау-стенитной области при температурах выше температуры выпадения карбидов и карбонитридов микролегирующих элементов повышает температуру ферритного превращения на 20*25 °С. Деформация образцов при температурах ниже температур преципитации и накопление упрочнения при прокатке понижает температуру ферритного превращения на 5*40 °С. Скорость охлаждения толстого листа конечной толщины ~20 мм на стане 5000, согласно рис. 1, 2, составляет приблизительно 1*2 °С/с в области температур начала ферритного превращения. Для этих условий температура начала ферритного превращения предварительно деформированного металла составляет 740*770 °С/с. С увеличением скорости охлаждения после деформации отклонение температуры от литого состояния возрастает.

Согласно построенным термокинетическим кривым распада аустепита для завершения прокатки стали 10Г2ФБ в однофазной области на стане 5000, необходимо прокатывать полосу в последних пропусках при температуре не ниже 740+770 °С в зависимости от скорости охлаждения листа в рассматриваемом температурном диапазоне. При этом следует заметить, что скорость охлаждения зависит от толщины проката. При помощи пирометров, установленных на прокатном стане, фиксируется температура поверхности раската, а средне-массовая температура металла всегда несколько выше, чем температура поверхности.

Для анализа возможности реализации выбранных режимов горячей прокатки толстого листа из стали 10Г2ФБ на стане 5000 было решено использовать компьютерную программу НБММ, одно из назначений которой состоит в расчете параметров структуры и механических свойств проката. Для этого была создана виртуальная модель стана, учитывающая характеристики оборудования и особенности технологии прокатки.

Расчет тепловых потерь прокатываемого металла, заложенный в программу Н5ММ, не учитывает отток тепла от металла в ролики рольгангов. Поскольку время подстуживания раската между черновой и чистовой прокатками достаточно велико, то отсутствие учета этих потерь

приводило к значительным различиям расчетных и фактических (определенных по пирометру) температур начала чистовой прокатки. Для устранения этого недостатка была создана виртуальная модель стана с двумя идентичными клетями (рис. 4), удаленными друг от друга. Потери тепла на контакт с роликами рольганга обеспечивают виртуальные установки водяного охлаждения, расположенные между клетями. Согласно этой модели стана черновая стадия прокатки осуществляется в первой клети, а чистовая - во второй. Распределение времени прокатки по отдельным операциям соответствует реальному процессу.

~-Р *-J~f— * r'—спЕжирШга-™

Рис. 4. Схема расположения оборудования стана 5000, представленная в программе HSMM, со второй виртуальной клетью для чистовой прокатки;

RF1 - печь; DB - отдельно стоящий гидросбив; RR - черновая клеть; 1С - установка для водяного охлаждения; PY- пирометр; RF- чистовая клеть; SP -спрейерная установка; СТ- стол для охлаждения

Расчетная программа была откалибрована по температуре, подобрана базовая марка стали, наиболее подходящая к стали 10Г2ФБ по химическому составу. После калибровки расчетов программы HSMM по фактическим механическим свойствам 26 прокатанным полосам различной толщины программа HSMM должна выполнять расчеты механических свойств после горячей прокатки и охлаждения с заданной скоростью с точностью по пределу прочности: ± 2,3 %, по пределу текучести: ± 3,5 %, по относительному удлинению: ± 4,8 %.

При помощи программы HSMM были рассчитаны режимы прокатки и охлаждения толстого листа без перлитной полосчатости согласно предлагаемой технологии при сохранении заданного уровня механических свойств толстого листа.

Три опытные прокатки на стане по получению однородной структуры толстого листа без перлитной полосчатости показали следующее:

• технология, выбранная для получения однородной структуры листа, при выполнении заданных режимов прокатки обеспечивает отсутствие перлитной полосчатости;

• программа HSMM хорошо рассчитывает свойства металла, средняя относительная погрешность при моделировании опытных прокаток по сравнению с фактическими заводскими данными не

14

превышает по пределу текучести 20,8 МПа (6,7 %), по пределу прочности 5,4 МПа (2,3 %), по относительному удлинению 0,86 %;

• механические свойства трех прокатанных полос находятся на заданном уровне, ударная вязкость превышает его.

Однако, в первых трех прокатанных полосах неудовлетворительной оказалась доля вязкой составляющей при испытании падающим грузом (ДВС при ИПГ): при заданной ДВС = 90 % прокатанные образцы показали ДВС = 15-ь85 %. Отметим, что программа НБММ рассчитывает оъ с7ц, д, размер зерна аустенита, феррита, содержание феррита и перлита, но расчеты ударной вязкости и ДВС в программу не заложены.

Для повышения ДВС был выполнен статистический анализ влияния химического состава и механических свойств стали, а также технологических параметров прокатки на ДВС почти для 2000 прокатанных полос из стали 10Г2ФБ. Однако ДВС оказалась сложной для статистического анализа величиной, на значение которой влияет множество, зачастую взаимообусловленных, факторов.

Удалось выявить негативное влияние на ДВС содержания углерода и, в меньшей степени, ванадия и меди. Выполнив прокатку опытной партии металла из двух полос с пониженным содержанием углерода, ванадия и меди (химический состав представлен в табл. 1) было получено значение ДВС от 95 до 100 % для всех участков (переднего, среднего и заднего) полос. При этом механические свойства находились в заданных пределах, а ударная вязкость КСи 6(1 составила 420+430 Дж/см2 при требуемых 70н-90 Дж/см2. Перлитная полосчатость в структуре прокатанных полос отсутствовала (рис. 5). Таким образом, поставленная задача была реше-

Рис. 5. Микроструктура полосы после пятой опытной прокатки, х500

на.

Таблица 1

Химический состав экспериментальной стали_

Содержание элементов, масс. %

С Мп Л" Сг т Си А1 77 Мо № V

0,05 1,60 0,25 0,22 0,02 0,03 0,03 0,02 0,003 0,071 0,004

Третья глава посвящена расчету режимов горячей прокатки двухфазной ферритно-мартенситной автомобильной стали ИР-Мо 600 (см. табл. 2), обладающей высоким комплексом свойств, на непрерывном широкополосном стане 2000 ЧерМК ОАО "Северсталь".

Таблица2

Химический состав базовой марки стали йР-Мо 600

С 57 Мп Р 5 А1 N 77 Мо

0,06 0,077 1,85 0,015 0,004 0,043 0,007 0,011 0,15

Для этого в работе составлена виртуальная модель стана, включающая все элементы оборудования, их технические характеристики, геометрические размеры, особенности технологии прокатки (рис. 6).

С использованием комплекса аееЫе-3800 были воспроизведены условия получения двухфазной ферритно-мартенситной стали и определены термомеханические параметры (температуры деформации, время выдержки металла для полного протекания ферритного превращения) получения заданной структуры проката. Несоблюдение этих параметров приводит к частичной или полной замене мартенсита бейнитом.При помощи виртуальной модели стана 2000 выполнен большой объем расчетов с целью определения возможностей реализации режимов горячей прокатки листа толщиной 3-И- мм из стали ИР-Мо-бОО с ферритно-мартенситной структурой.

Показано, что прокатка стали с ферритно-мартенситной структурой на стане 2000 возможна при обеспечении условий:

• выдержка на выходном рольганге должна составлять не менее 12 с для протекания ферритного превращения перед ускоренным охлаждением и закалкой на мартенсит; это возможно при скорости транспортировки полосы не более 10 м/с;

• ускоренное охлаждение для закалки на мартенсит выполняется на третьей секции ламинарной установки;

• смотка полосы на дальнюю группу моталок, обычно используемую для толстого листа.

т—т—т—'г3—£ Р £ Ре, 1—Р" I I Е 11— -в--8: т I i i 11 i 11 : I i ; 11 i I i i Iт

-< 'г ei я» о <•« с с с с с ei с с et с с с<* с с е•« < с е'ч w

ЕЗ ЕЗ £3 fa Eg ЕЗ S3 ЕЗ

If |«llt *«![«* é Ilm II« ti lit ttlltt >11. f tilt ц11«< tilt * «II. ц lit n lit t tilt « tilt i «I

1*1 fifitMinH**^»!* »»« и» t»u ma V«

¡"4 рт) t_Г"Ч ¡"1 Г"1 f"1! FH l"*l_{_

Рис. 6. Схема расположения оборудования стана 2000

RF1-RF4 - нагревательные печи с шагающими балками; CEI - вертикальный окалиноломатель; СЕ2-СЕ5 - вертикальные клети; DB1-DB4 - гидросбивы; CR1 - горизонтальная двухвалковая клеть; CR2-CR5 - черновые клети; НС - теплосберегающие экраны; FS1 - летучие ножницы; CF0 - чистовой окалиноломатель; CF5-CF12 - чистовая группа клетей; LS1-LS12 - первая группа ламинарных установок; SP1-SP22 - первая группа спрейерных установок; LS21-LS29 - вторая группа ламинарных установок; SP41-SP58 - вторая группа спрейерных установок; DC4-DC6 - группы моталок для свертывания полос; PY - пирометры; 1С - межклетевое охлаждение.

Сравнение расчетных свойств двухфазной ферритно-мартенситной стали с фактическими значениями свойств, определенных после опытной прокатки (выполнена в рамках совместной работы ЧерМК и ЦНИИ 4M им. Бардина) показало следующее:

• предложенная технология прокатки со смоткой полосы на дальнюю группу моталок обеспечивает получение ферритно-мартенситной структуры;

• программа HSMM правильно прогнозирует прочностные свойства прокатанной стали (аг= 300*310 МПа, ав = 550*570 МПа);

• расчет энергосиловых параметров прокатки при помощи HSMM позволил перераспределить обжатия по клетям стана и не допустить перегрузок по усилиям и крутящим моментам.

Технология прокатки двухфазной ферритно-мартенситной стали готова к промышленному освоению.

В четвертой главе поставлена задача разработки технологии горячей прокатки высокопрочной TRIP-amu с остаточным аустенитом на стане 2000.

Литературные данные и лабораторный эксперимент показали, что

получение 77?/Р-стали с остаточным аустенитом возможно, если после горячей прокатки обеспечить ступенчатое охлаждение с выдержками для протекания ферритного, а затем бейнитного превращений, во время которых аустенит обогащается углеродом и становится метастабильным при комнатной температуре. Последующая деформация подобного материала с остаточным аустенитом, например, во время формовки детали автомобиля, приводит к деформационному мартенситному превращению (МП), что обеспечивает дополнительную прочность и пластичность материала, поскольку МП в данном случае выступает в роли дополнительного механизма деформации. В лабораторном эксперименте после горячей прокатки получена ТШР-сталъ, обладающая высоким комплексом свойств: (ав х<5) = 22400 МПах%, стй = 690-700 МПа, ат= 490-500 МПа, 8 = 30-32 %.

Были поставлены задачи:

- определение температуры конца прокатки, обеспечивающей наиболее полное протекание ферритного превращения;

- определение точек фазовых превращений для стали химического состава, представленного в табл. 3;

- определение температур и времени, необходимых для протекания ферритного и бейнитного превращений, обеспечивающих максимальное количество остаточного аустенита;

- определение возможности воспроизведения режимов прокатки ТШР-стали на стане 2000 ОАО «Северсталь».

Таблица 3 Химический состав выплавленной стали

Массовая доля химических элементов, %

С Мп Р 5 А1

0,22 1,5 1,5 0,016 0,019 <0,01

Выполненные на комплексе 01ееЫе-3800 исследования влияния скорости охлаждения и предварительной пластической деформации на температуру фазовых превращений показали следующие результаты: 1. Снижение скорости охлаждения стали от аустенитного состояния значительно (на 60-80 °С) повышает температуры начала и конца ферритного превращения и практически не влияет на точки бейнитного превращения.

2. Оптимальной начальной скоростью охлаждения, при которой хорошо проявляются как ферритное, так и бейнитное превращения, является скорость ~7 °С/с; при меньших скоростях охлаждения бейнитное превращение сменяется перлитным.

3. Пластическая деформация в аустенитном состоянии значительно влияет на характер и кинетику фазовых превращений, в том числе:

• деформация в аустенитном состоянии повышает температуру начала ферритного превращения на 60-=-130 °С;

• снижение температуры деформации до 800 °С и приближение ее к температуре начала ферритного превращения приводит к уменьшению доли феррита в структуре при комнатной температуре на 15+25 %; при этом бейнитное превращение происходит активно и в полной мере. Структура металла при комнатной температуре в этом случае представляет собой 30+35 % феррита, 65+70 % бейнита с признаками остаточного аустенита; низкое содержание остаточного аустенита после бейнитного превращения обусловлено недостаточным обогащением аустенита углеродом после ферритного превращения; явление торможения ферритного превращения обусловлено, очевидно, как и для стали 10Г2ФБ, замедлением диффузии углерода за счет дополнительной энергии его связи с дислокациями.

4. Анализ структуры 77?/Р-сталей, обработанных по различным режимам, показал следующее:

• структуру сталей при комнатной температуре определяют, в основном, условия протекания ферритного превращения;

• для получения структуры (при комнатной температуре ~50 % феррита, 35+40 % бейнита и 10-И 5 % остаточного аустенита), обеспечивающей оптимальное сочетание прочностных и пластических свойств, требуются:

- температура окончания прокатки не ниже 850 °С;

- охлаждение со скоростью 40+50 °С/с до температуры начала ферритного превращения Т® = 750 °С;

- охлаждение со скоростью не более 7 °С/с во время ферритного превращения до температуры его окончания Г® = 650 °С;

- охлаждение со скоростью 40+50 °С/с до температуры начала бейнитного превращения Т = 420 °С с последующим охлажде-

нием до 400+380 °С в течение 3+5 мин (скорость охлаждения -0,1+0,2 °С/с);

- ускоренное охлаждение до комнатной температуры.

Обработанная по этим режимам сталь имеет свойства: сопротивление разрушению в шейке достигает 1400+1550 МПа при деформации 32+45 %, содержание остаточного аустенита 14+15 %.

Реализация различных вариантов технологии изготовления ТШР-сталей на комплексе аееЫе-3800 позволило выбрать режим, обеспечивающий наибольшее количество остаточного аустенита в стали заданного химического состава, превращение которого в мартенсит при пластической деформации является дополнительным механизмом повышения пластичности и прочности.

Для решения вопроса о возможности прокатки ТШР-стапи на стане 2000 ЧерМК использована программа НБММ и виртуальная модель стана. С их помощью рассчитан температурно-деформационный режим прокатки на стане и показана возможность осуществления оптимального режима, параметры которого определены в лабораторном эксперименте и на комплексе 01ееЫе-3800. Температурный режим прокатки по агрегатам стана представлен на рис. 7.

Технология прокатки ТШР-стали, разработанная при помощи методов физического и математического моделирования, готова к промышленному освоению.

Агрегаты стана

Рис. 7. Температурный режим прокатки ТШР-стали по агрегатам стана

Основные выводы

1. С использованием методов физического и математического моделирования разработаны технологии горячей прокатки для станов 5000 и 2000 ОАО «Северсталь»:

- толстого листа из трубной стали 10Г2ФБ с однородной структурой без перлитной полосчатости;

- листа толщиной 3-И- мм из высокопрочной автомобильной фер-ритно-мартенситной стали DP-Mo-600;

- листа толщиной 3-4 мм из высокопрочной автомобильной TRIP-

стали.

2. Для анализа существующих технологий прокатки и разработки новых компьютерная программа Hot Strip Mill Model адаптирована к условиям прокатки на станах 2000 и 5000 ЧерМК ОАО "Северсталь", созданы различные варианты виртуальных моделей стана, позволяющие выполнять комплекс расчетов, в том числе параметров структуры и механических свойств полос из трубных и автомобильных сталей. Расчетные модели, используемые программой HSMM, откалиброваны по температуре и механическим свойствам, чем обеспечена возможность оптимизации технологий прокатки по свойствам сталей. Множество выполненных расчетов показало, что программа HSMM обеспечивает расчеты механических свойств для микролегированных трубных сталей с относительной ошибкой менее ± 5 %.

3. Исследование причин формирования перлитной полосчатости позволило определить следующие условия получения толстого листа из трубных ферритно-перлитных сталей категории прочности К60 на стане 5000 с однородной структурой без перлитной полосчатости:

• прокатка без паузы между чистовой и черновой прокатками;

• завершение прокатки на нижней границе аустенитной однофазной области;

• ускоренное охлаждение до температур 550-600 °С.

4. Опытные прокатки подтвердили правильность выбранной концепции формирования однородной структуры толстого листа без перлитной полосчатости. Прокатанные на стане 5000 по рекомендованным режимам полосы имеют требуемый комплекс механических свойств и высокую ударную вязкость. Для повышения доли вязкой составляющей в изломе образцов после испытаний падающим грузом на основании статистического анализа предложено скорректировать химический состав стали - понизить содержание углерода, ванадия и меди, а необходимый

уровень свойств обеспечить за счет управления структурой.

Выполненные опытные прокатки полос с откорректированным химическим составом по режимам, рассчитанным при помощи программы НБММ, позволили получить практически 100 %-ную вязкую составляющую при требуемом комплексе механических свойств и очень высокой ударной вязкости (КЫГ60= 420+430 Дж/см2).

5. Внедрение предлагаемой технологии прокатки без паузы с использованием гидросбива в клети стана для управления температурой раската приводит к повышению производительности стана минимум на 10+15%.

6. Выполненные расчеты формирования структуры и механических свойств с использованием виртуальной модели стана 2000, разработанной с помощью программы НБММ, показали возможность производства двухфазной ферритно-мартенситной стали на непрерывном широкополосном стане 2000 ЧерМК ОАО "Северсталь". Требуемую структуру стали ИР-Мо 600, прокатанной на стане 2000, при толщине полосы 3+4 мм можно получить при следующих условиях:

• обеспечение выдержки для протекания ферритного превращения на выходном рольганге в течение 12 с при перемещении полосы от последней клети стана до третьей группы ламинарной охлаждающей установки, что возможно при скорости транспортировки полосы менее 10 м/с;

• закалка на мартенсит, выполняемая на третьей секции ламинарной установки;

• смотка полосы в рулон на второй группе моталок.

7. Физическое моделирование на комплексе 01ееЫе-3800 позволило установить термомеханические и временные параметры получения максимального количества остаточного аустенита в ТШР-стали заданного химического состава. Математическое моделирование температурного режима прокатки показало возможность осуществления на стане 2000 режимов прокатки и охлаждения стали заданного химического состава, обеспечивающих получение необходимой ферритно-бейнитной структуры с остаточным аустенитом.

Анализ структуры ТШР-сталей, обработанных по различным режимам на комплексе 01ееЫе-3800, показал следующее:

• конечную структуру сталей, в основном, температура последней деформации и условия протекания ферритного превращения;

• для исследованного состава ТШР-стали наилучшее сочетание прочностных и пластических свойств имеет металл со структурой, состоящей при комнатной температуре из ~50 % феррита, 35+40 % бейнита и 10+15 % остаточного аустенита: ат = 550+650 МПа, ав = 1050+1200 МПа, 5 = 30+32 %.

Основное содержание диссертационной работы изложено в следующих публикациях:

1. Внедрение компьютерной программы НОТ STRIP MILL MODEL (HSMM) в прокатное производство для управления структурой и свойствами сталей [Текст] / Н.Г. Колбасников [и др.] // «Научно-технические ведомости СПбГПУ». - 2007. - №3. - С. 38-47.

2. Результаты адаптации компьютерной программы НОТ STRIP MILL MODEL (HSMM) к условиям стана 2000 ОАО "Северсталь" [Текст] / Н.Г. Колбасников [и др.] // Современные достижения в теории технологии пластической обработки металлов. Санкт-Петербург, СПбГПУ, 2007. -С. 213-218.

3. Наумов A.A., Козлов А.И., Колбасников Н.Г. Результаты адаптации компьютерной программы НОТ STRIP MILL MODEL (HSMM) к условиям стана 5000 ОАО «Северсталь» / A.A. Наумов, А.И. Козлов, Н.Г. Колбасников // Молодые ученые - промышленности Северо-Западного региона: Материалы конференций политехнического симпозиума. СПб, 2007.-С. 18-19.

4. Наумов A.A., Козлов А.И., Колбасников Н.Г. Управление структурой и свойствами сталей, прокатанных на стане 5000 ОАО «Северсталь» с использованием программы «НОТ MILL STRIP MODEL» (HSMM) / A.A. Наумов, А.И. Козлов, Н.Г. Колбасников // XXXVI Неделя науки СПбГПУ: Материалы Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов. Ч. III. СПб, 2008. - С. 138-139.

5. Колбасников Н.Г., Наумов A.A. Использование компьютерной модели горячей прокатки Hot Strip Mill Model (HSMM) в процессе обучения студентов старших курсов кафедры «Пластическая обработка металлов» / Н.Г. Колбасников, A.A. Наумов // Высокие интеллектуальные технологии и инновации в образовании и науке.: Материалы XVI Международной научно-методической конференции. 13-14 февраля 2009 года, Санкт-Петербург. - СПб, 2009. - С. 318-319.

6. Колбасников Н.Г., Наумов A.A. Создание научно-исследовательской лаборатории «Пластометрия, механические свойства и структура материалов» в СПбГПУ для обучения студентов старших курсов и научных работ / Н.Г. Колбасников, A.A. Наумов // Высокие интеллектуальные технологии и инновации в образовании и науке.: Материалы XVI Международной научно-методической конференции. 13-14 февраля 2009 года, Санкт-Петербург. - СПб, 2009. - С. 320-321.

7. Колбасников Н.Г., Наумов A.A. Физическое моделирование температурно-деформационных режимов обработки металлов на универсальном комплексе Gleeble 3800 / Н.Г. Колбасников, A.A. Наумов // Фундаментальные исследования и инновации в технических университетах: Материалы XIII Всероссийской конференции по проблемам науки и высшей школы. 18 мая 2009 года, Санкт-Петербург, Том 2. - СПб, 2009. -С. 30.

8. Исследование формирования структуры и свойств стали 10Г2ФБ с использованием комплекса Gleeble-3800 [Текст] / Н.Г. Колбасников [и др.] Современные металлические материалы и технологии (СММТ'2009): Труды международной научно-технической конференции. - СПб, 2009. Advanced Metal Materials and Technologies (АММГ2009). - С. 508 - 515.

9. Колбасников Н.Г., Наумов A.A. Анализ технологий прокатки толстого листа с использованием методов компьютерного моделирования [Текст] / Н.Г. Колбасников, A.A. Наумов // «Научно-технические ведомости СПбГПУ». - 2009. - №2. - С. 139-145.

10. Влияние больших деформаций в горячем состоянии на структуру и свойства низкоуглеродистой стали [Текст] / Н.Г. Колбасников [и др.] // «Металлообработка». - 2009. - №4. - С. 25-31.

11. Исследование закономерностей формирования структуры и наноструктуры сталей с использованием комплекса Gleeble-3800 / Н.Г. Колбасников [и др.] II Сборник материалов Третьей международной конференции «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов», Москва, 12-15 октября 2009. Под общей редакцией академика O.A. Банных. - М: Интерконтакт Наука. - 2009. - том 1. - С. 228.

12. Яровицын И.А., Наумов A.A. Анализ возможности повышения свойств сталей, используемых для производства труб / И.А. Яровицын, A.A. Наумов // XXXVIII Неделя науки СПбГПУ: Материалы Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов. - Ч. VI. - СПб, 2009. - С. 35-36.

Лицензия ЛР № 020593 от 07.08.97

Подписано в печать 26.04.2010. Формат 60x84/16. Печать цифровая. Усл. печ. л. 1,0. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100. Заказ 5947Ь.

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в Цифровом типографском центре Издательства Политехнического университета. 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29. Тел.: (812) 550-40-14 Тел./факс: (812)297-57-76

Введение.

Глава 1. Математическое и физическое моделирование процессов формирования структуры и механических свойств сталей.

1.1. Математические модели на основе искусственных нейронных сетей.

1.2. Программа VAI-Q-Strip, разработанная фирмой VOEST-ALPINE STAHL (Австрия).

1.3. Программа HSMM (Hot Strip Mill Model), разработанная фирмой INTEG process group., Inc.

1.3.1. Структура программы Hot Strip Mill Model (HSMM) и ее возможности.

1.3.2. Моделирование изменений микроструктуры металла в процессах горячей прокатки и последеформационного охлаждения.

1.3.2.1. Процессы, протекающие в аустените.

1.3.2.2. Фазовые превращения.

1.3.2.3. Математические модели расчёта механических свойств, используемые в HSMM.

1.3.2.4. Математические модели кривых «напряжение-деформация».

1.4. Физическое моделирование процессов формирования структуры и механических свойств сталей.

1.5. Методики, используемые при физическом моделировании.

Глава 2. Создание виртуальной компьютерной модели реверсивного толстолистового стана 5000 и оптимизация технологии прокатки трубной стали для получения однородной структуры.

2.1. Причины формирования полосчатой структуры и методы ее устранения ""

2.1.1. Выплавка стали и внепечная обработка.

2.1.2. Прокатка на реверсивных толстолистовых станах.

2.2. Влияние полосчатой структуры на свойства толстолистового проката.

2.2.1 Влияние полосчатой структуры на сопротивление хрупкому разрушению и усталостную прочность.

2.2.2. Влияние полосчатой структуры на склонность к сероводородному растрескиванию.

2.3. Исследуемые материалы.^

2.4. Построение термокинетических кривых распада аустенита для литой и горячедеформированной стали 10Г2ФБ.

2.5. Разработка виртуальной модели стана 5000 и ее адаптация к условиям прокатки на стане.

2.5.1. Построение модели толстолистового стана 5000.

2.5.2. Подбор базовых марок для сталей 10Г2ФБ и 10Г2ФБЮ.

2.5.3. Корректировка решения тепловой задачи (калибровка модели по температуре).

2.5.4. Калибровка расчетов механических свойств для стали 10Г2ФБЮ.

2.5.5. Проверка расчетов энергосиловых параметров в программе HSMM.

2.5.6. Компьютерный эксперимент по влиянию температурно-деформационных режимов на структуру и механические свойства исследуемых сталей при помощи программы HSMM.

2.6. Моделирование технологии прокатки толстого листа без паузы. Опытные прокатки М» 1,2, 3.

2.6.1. Расчет параметров прокатки без паузы на стане 5000.

2.6.2. Определение механических свойств.

2.6.3. Изучение микроструктуры металла.

2.6.4 Опытная прокатка №1.

2.6.5 Опытная прокатка №2.

2.6.6 Опытная прокатка №3.

2.7. Оценка влияния некоторых факторов на долю вязкой составляющей при испытании падающим грузом.

2.8. Опытная прокатка №4.

2.9. Опытная прокатка №5.

Насущной проблемой российских производителей проката является выход на мировой уровень качества производимого листа. Одной из основных задач повышения качества проката при сохранении или понижении его себестоимости является обеспечение заданного комплекса механических и эксплуатационных свойств, а также стабильность заданных свойств как в пределах одного листа, партии, так и марочного состава в целом.

Поскольку на современном высокоскоростном прокатном оборудовании невозможно обеспечить абсолютно одинаковые скорость и температуру деформации, температуру начала ускоренного охлаждения, определяющую условия начала фазовых превращений, то свойства по длине полосы и от полосы к полосе могут значительно различаться. В связи с этим перед специалистами встают задачи расчета температуры металла по ходу прокатки, процессов структур ообразования в аусте-ните с учетом деформационного упрочнения, термического разупрочнения, определения температур начала выделения упрочняющих фаз, ферритного, перлитного или бейнитного превращений, кинетики этих превращений на фоне деформированного состояния, определяющих свойства проката. На сегодняшний день эти задачи во многом решены за счет создания физически обоснованных математических моделей структурообразования, которые заложены в компьютерные программы расчетов параметров структуры и механических свойств сталей по ходу прокатки.

В настоящее время все передовые мировые производители проката используют компьютерные программы, позволяющие рассчитывать механические свойства и параметры структуры сталей, большинство из которых не являются коммерческим продуктом. Среди коммерческих следует выделить программы VAI-Q-Strip, разработанную фирмой VOEST-ALPINE STAHL (Австрия), и HSMM (Hot Strip Mill Model), разработанную фирмой INTEG process group., inc. по инициативе Американского института чугуна и стали за счет финансирования несколькими североамериканскими промышленными предприятиями. В 2006 году СПбГПУ приобрел у фирмы INTEG лицензионную версию программы и приступил к ее адаптации на промышленных прокатных станах. На сегодняшний день при помощи этой программы созданы первые в России виртуальные модели прокатных станов, в том числе непрерывного широкополосного стана 2000 и реверсивного толстолистового стана 5000 ОАО "Северсталь", которые способны рассчитывать параметры структуры и механические свойства сталей в результате многопроходной деформации при переменных температуре, степени и скорости деформации, учитывая фазовые превращения при охлаждении.

К сожалению, эти программы имеют ограничения и недостатки, среди которых в первую очередь следует отметить отсутствие возможности рассчитывать свойства сталей с учетом бейнитных превращений. Однако, исследовательские научные центры, в том числе и лаборатория "Исследование и моделирование структуры и свойств металлических материалов" СПбГПУ работают над совершенствованием подобных программ [1].

В России до настоящего времени по ряду причин не применялись компьютерные технологии управления свойствами проката. На многих предприятиях используются статистические модели, имеющие ограниченные возможности и не дающие информации о внутренних процессах, происходящих в металлах при горячей деформации и охлаждении. Вершиной подобного подхода с использованием "черного ящика" являются самообучающиеся нейронные сети [2, 3], которые, однако, невозможно использовать при разработке новых технологий или новых материалов. Таким образом, внедрение компьютерных методов расчета структуры и механических свойств с использованием физически обоснованных математических моделей в процедуру разработки технологий изготовления горячекатаного листа является актуальной задачей для российских металлургических предприятий и находится в сфере насущных интересов ведущих мировых производителей проката.

Научно-техническая цепочка, необходимая для разработки новых и корректировки существующих технологий изготовления материалов с высоким уровнем свойств, сложившаяся в наиболее технически развитых странах, по мнению авторитетного специалиста, профессора Питтсбургского университета А. ДеАрдо1 (Пенсильвания, США), сводится к следующей последовательности: физическое моделирование формирования структуры и свойств опытных сталей —> эксперимент на лабораторном оборудовании при соблюдении условий подобия лабораторного и промышленного эксперимента —> опытная проверка реализации новой технологии на промышленном оборудовании —^корректировка технологии и создание условий для математического моделирования вновь разработанных технологий.

По словам ДеАрдо, за последние годы не было ни одного провала новых технологий, разработанных по этой проекгно-ориентированной схеме.

Особое место в разработках отводится начальному этапу - физическому моделированию. Для его реализации разрабатываются и совершенствуются специализированные испытательные комплексы. Для имитации процессов горячей деформации, используемых в металлургических и машиностроительных технологиях, фирмой Dynamic Systems, Inc., США {web-сош www.gleeble.comизготавливаются установки Gleeble, которые признаны лучшими в мировой практике и из которых наиболее совершенным на сегодняшний день является Gleeble-3800.

Пластометры фирмы Dynamic Systems, inc. оказались востребоваными на рынке научных исследований. В 80-е годы 20-го столетия их насчитывалось несколько единиц, в начале 2000-х годов - десятки, а к настоящему времени только Китай и Индия насчитывают около сотни пластометров Gleeble последних модификаций.

1 Выступление на семинаре по новым трубным сталям в лаборатории "Исследование и моделирование структуры и свойств металлических материалов" НИИ "Материалы и технологии" СПбГПУ.

На территории России приобретенный СПбГПУ комплекс Gleeble-3800 является первым. По совокупности возможностей, определяемых установленными модулями, комплекс Gleeble-3800 СПбГПУ является наиболее функциональным среди мировых аналогов. Лаборатория, в которой выполнены настоящие исследования, в дополнение к комплексу Gleeble-3800, оснащена современным оборудованием фирмы Zwick/Roell для тестирования механических свойств, системой шлифопод-готовки Buehler и микроскопами Carl Zeiss с анализатором изображений Thixomet.

Таким образом, возможности физического моделирования являются мощным дополнением к возможностям компьютерного моделирования процессов структу-рообразования и формирования свойств при горячей прокатке и фазовых превращениях.

Исходя из существующих возможностей по физическому и математическому моделированию, была сформулирована цель работы: совершенствование и разработка новых технологий горячей прокатки листа из трубных и автомобильных сталей с использованием методов физического и математического моделирования процессов формирования структуры и механических свойств материалов.

Достижение поставленной цели стало возможным в результате решения следующих задач:

• создания виртуальных компьютерных моделей прокатных станов при помощи программы Hot Strip Mill Model (HSMM), в том числе непрерывного широкополосного стана 2000 и реверсивного толстолистового стана 5000 ОАО "Северсталь";

• адаптации программы HSMM к условиям прокатки на станах 2000 и 5000 ОАО "Северсталь";

• оптимизации технологии прокатки трубной стали марки 10Г2ФБ для получения однородной структуры при сохранении заданного уровня механических и ударных свойств на тол стол истовом стане 5000;

• разработки технологии горячей прокатки двухфазной ферритно-мартенситной стали на непрерывном широкополосном стане 2000;

• разработки технологии горячей прокатки ТЖР-стали на непрерывном широкополосном стане 2000.

Выбор промышленных технологий и материалов для опробования компьютерных методов управления структурой и свойствами сталей не случаен - именно совершенствование прокатки трубных сталей, в том числе наиболее востребованной сегодня стали категории прочности Х70, и производство новых видов продукции для автомобильной промышленности - высокопрочных двухфазных ферритно-мартенситных и TRIP-сталей с остаточным аустенитом - являются актуальными проблемами сегодняшнего и завтрашнего дней для российской металлургии.

При выполнении работы получены результаты, отличающиеся научной новизной, в том числе:

• разработаны температурные режимы прокатки и контролируемого охлаждения толстого листа на стане 5000 ОАО «Северсталь», обеспечивающие получение однородной структуры проката без перлитной полосчатости, предусматривающие:

- прокатку без подстуживания ("покачивания") между черновой и чистовой прокатками;

- регулировку температуры конца прокатки при помощи охлаждения гидро-сбивом, установленным в клети стана;

- выбор температуры конца прокатки приблизительно равной температуре начала ферритного превращения в соответствии с термокинетической диаграммой распада аустенита;

- ускоренное охлаждение от температуры конца прокатки до температур 550-^600 °С при помощи установки ускоренного охлаждения; предложенный режим обеспечивает следующие преимущества:

1) значительное снижение структурной неоднородности и устранение перлитной полосчатости металла,

2) обеспечение заданного уровня механических свойств;

3) высокое значение ударной вязкости вплоть до значений КС1Г60 = 420 -г- 430 Дж/см2;

4) повышение производительности стана минимум на 10-^15 % по сравнению с контролируемой тандемной прокаткой 2 или 3 полос с подстуживанием на рольганге между черновой и чистовой прокатками;

• на основании выполненного статистического анализа зависимостей доли вязкой составляющей при испытаниях падающим грузом (ДВС при И11Г) от многих параметров по 2000 прокатанным полосам был устранен недостаток предложенной технологии, а именно - низкая ДВС при ИПГ; за счет корректировки химического состава этот недостаток был устранен;

• с помощью физического моделирования на комплексе Gleeble-3800, установлено, что температура ферритного превращения, во многом определяющая свойства горячекатаного толстого листа, существенно зависит как от степени растворения микролегирующих элементов, так и от температуры окончания прокатки:

- при Гк.п^Гпрец. (Гк,п-температура конца прокатки, Т^ц. - температура выделения карбонитридов микролегирующих элементов) температура начала ферритного превращения 7ф п повышается на 20^-30 °С;

- при 7ф.п^Т^п^Тпрец. температура начала ферритного превращения 7ф-п. понижается на 5-4-40 °С;

• с помощью физического моделирования на комплексе Gleeble-3800 выявлено, что для получения двухфазной ферритно-мартенситной структуры проката из стали DP-Mo-600 необходимо обеспечить требуемое время выдержки для полного протекания ферритного превращения и обогащения углеродом аустенита с последующим быстрым охлаждением на мартенсит. При помощи программы HSMM, адаптированной к условиям прокатки на непрерывном широкополосном стане 2000, показана возможность реализации температурно-скоростных режимов прокатки автомобильной двухфазной ферритно-мартенситной стали на этом стане;

• при помощи методов физического и математического моделирования установлены деформационные и температурно-временные параметры прокатки, обеспечивающие возможность изготовления автомобильной TRIP-стали на непрерывном широкополосном стане 2000 ОАО "Северсталь". Определены режимы обработки, обеспечивающие получение наибольшего количества остаточного аустенита (до 15 %) для стали исследованного химического состава;

• для анализа существующих и разработки новых технологий прокатки созданы виртуальные модели прокатных станов — реверсивного толстолистового стана 5000 и непрерывного широкополосного стана 2000 Череповецкого металлургического комбината ОАО "Северсталь", включающие все единицы оборудования, непосредственно участвующие в нагреве, транспортировке, пластической деформации, подстуживании, охлаждении металла и учитывающие все возможные изменения параметров горячей прокатки. Созданные виртуальные модели использованы для расчета влияния режимов горячей прокатки и контролируемого охлаждения на механические свойства и структуру сталей, а также для расчета и перераспределения по проходам энергосиловых параметров прокатки.

Практическая значимость и реализация работы. В результате проведенных в диссертационной работе исследований с использованием методов физического и математического моделирования разработаны технологии горячей прокатки для станов 5000 и 2000 ОАО «Северсталь»:

- толстого листа из трубной стали 10Г2ФБ с однородной структурой без перлитной полосчатости;

- листа толщиной Зч-4 мм из высокопрочной автомобильной ферритно-мартенситной стали DP-Mo-600]

- листа толщиной 3-^4 мм из высокопрочной автомобильной TRIP-стали.

На стане 5000 ОАО «Северсталь» проведено пять опытных прокаток толстого листа из трубной стали 10Г2ФБ, в результате которых получен прокат с однородной структурой и требуемым комплексом механических свойств.

В результате большого количества расчетов при помощи программы HSMM (температура прокатки по проходам, энергосиловые параметры прокатки, параметры структуры и механические свойства проката) и сравнения расчетных параметров с фактическими данными, определенными в заводской лаборатории ОАО "Северсталь", компьютерная программа HSMM адаптирована к условиям горячей прокатки на станах 2000 и 5000, откалибрована по температуре и механическим свойствам; в результате выполненных исследований погрешности расчетов механических свойств для исследованных марок сталей не превышают 5%.

Важным результатом выполненной работы является внедрение программы HSMM в технологические заводские разработки ОАО "Северсталь". Ведутся работы по более широкому внедрению программы HSMM в листопрокатном производстве на стане 2000. Выполняются совместные работы по совершенствованию программы HSMM для расчетов параметров структуры и механических свойств сталей всего сортамента сталей листовых станов ЧерМК.

Объектом исследований являются технологии прокатки трубных сталей категории прочности Х70 на реверсивном толстолистовом стане 5000 и автомобильных сталей на непрерывном широкополосном стане 2000 ЧерМК ОАО "Северсталь".

Достоверность результатов. Достоверность результатов, полученных в работе, обеспечивается использованием сертифицированных и аттестованных установок для тестирования механических свойств фирмы Zwick/Roell, современных методов шлифоподготовки и анализа структуры исследованных сталей. Достоверность результатов расчетов механических свойств оценивали в сравнении с фактическими данными, полученными при испытании свойств полос, прокатанных на промышленных станах. Испытания механических свойств сталей в производственных и в лабораторных условиях СПбГПУ выполняли на испытательных машинах одной фирмы Zwick/Roell, а обработку результатов тестирования выполняли при помощи одинаковых программ, заложенных в компьютеры установок Zwick/Roell. Испытания механических свойств сталей после опытных прокаток предусматривали оценку прочностных свойств и пластичности при статическом растяжении, ударной вязкости, сопротивления хрупкому разрушению, измерение твердости и микротвердости структурных составляющих.

Тензометрические датчики, датчики перемещений, термопары, потенциометры, использованные при работе на комплексе Gleeble-3800, сертифицированы фирмами-изготовителями. Результаты расчетов в сравнении с фактическими данными обрабатывали при помощи программы Microsoft EXCEL, стандартное приложение "Описательная статистика".

Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы, включающего 165 наименований. Работа изложена на 209 страницах машинописного текста, содержит 99 рисунков и 54 таблицы.

Основные выводы

1. С использованием методов физического и математического моделирования разработаны технологии горячей прокатки для станов 5000 и 2000 ОАО «Северсталь»:

- толстого листа из трубной стали 10Г2ФБ с однородной структурой без перлитной полосчатости;

- листа толщиной 3+4 мм из высокопрочной автомобильной ферритно-мартенситной стали DP-Mo-600;

- листа толщиной 3+4 мм из высокопрочной автомобильной 77?//3-стали.

2. Для анализа существующих технологий прокатки и разработки новых компьютерная программа Hot Strip Mill Model адаптирована к условиям прокатки на станах 2000 и 5000 ЧерМК ОАО "Северсталь", созданы различные варианты виртуальных моделей стана, позволяющие выполнять комплекс расчетов, в том числе параметров структуры и механических свойств полос из трубных и автомобильных сталей. Расчетные модели, используемые программой HSMM, откалиброваны по температуре и механическим свойствам, чем обеспечена возможность оптимизации технологий прокатки по свойствам сталей. Множество выполненных расчетов показало, что программа HSMM обеспечивает расчеты механических свойств для микролегированных трубных сталей с относительной ошибкой менее ± 5 %.

3. Исследование причин формирования перлитной полосчатости позволило определить следующие условия получения толстого листа из трубных ферритно-перлитных сталей категории прочности К60 на стане 5000 с однородной структурой без перлитной полосчатости:

• прокатка без паузы между чистовой и черновой прокатками;

• завершение прокатки на нижней границе аустенитной однофазной области;

• ускоренное охлаждение до температур 550+600 °С.

4. Опытные прокатки подтвердили правильность выбранной концепции формирования однородной структуры толстого листа без перлитной полосчатости. Прокатанные на стане 5000 по рекомендованным режимам полосы имеют требуемый комплекс механических свойств и высокую ударную вязкость. Для повышения доли вязкой составляющей в изломе образцов после испытаний падающим грузом на основании статистического анализа предложено скорректировать химический состав стали - понизить содержание углерода, ванадия и меди, а необходимый уровень свойств обеспечить за счет управления структурой.

Выполненные опытные прокатки полос с откорректированным химическим составом по режимам, рассчитанным при помощи программы HSMM, позволили получить практически 100 %-ную вязкую составляющую при требуемом комплексе механических свойств и очень высокой ударной вязкости (KCU ~т= 420+430 Дж/см2).

5. Внедрение предлагаемой технологии прокатки без паузы с использованием гидросбива в клети стана для управления температурой раската приводит к повышению производительности стана минимум на 10+15%.

6. Выполненные расчеты формирования структуры и механических свойств с использованием виртуальной модели стана 2000, разработанной с помощью программы HSMM, показали возможность производства двухфазной ферритно-мартенситной стали на непрерывном широкополосном стане 2000 ЧерМК ОАО "Северсталь". Требуемую структуру стали DP-Mo 600, прокатанной на стане 2000, при толщине полосы 3+4 мм можно получить при следующих условиях:

• обеспечение выдержки для протекания ферритного превращения на выходном рольганге в течение 12 с при перемещении полосы от последней клети стана до третьей группы ламинарной охлаждающей установки, что возможно при скорости транспортировки полосы менее 10 м/с;

• закалка на мартенсит, выполняемая на третьей секции ламинарной установки;

• смотка полосы в рулон на второй группе моталок.

7. Физическое моделирование на комплексе Gleeble-3800 позволило установить термомеханические и временные параметры получения максимального количества остаточного аустенита в 77?/Р-стали заданного химического состава. Математическое моделирование температурного режима прокатки показало возможность осуществления на стане 2000 режимов прокатки и охлаждения стали заданного химического состава, обеспечивающих получение необходимой ферритно-бейнитной структуры с остаточным аустенитом.

Анализ структуры TRIP-сталей, обработанных по различным режимам на комплексе Gleeble-3800, показал следующее:

• конечную структуру сталей, в основном, температура последней деформации и условия протекания ферритного превращения;

• для исследованного состава 7ЖР-стали наилучшее сочетание прочностных и пластических свойств имеет металл со структурой, состоящей при комнатной температуре из ~50 % феррита, 35+40 % бейнита и 10+15 % остаточного аустенита: <тт= 550+650 МПа, ав = 1050+1200 МПа, 8 = 30+32 %.

1. Сычев, О.Н. Моделирование и разработка эффективной технологии контролируемой прокатки трубных сталей с заданным комплексом свойств : ав-тореф. дисс. канд. техн. наук : 05.16.05 / Сычев Олег Николаевич. Магнитогорск, 2009. - 20 с.

2. A microstructure evolution model used for hot strip rolling / R.A. Shulkosky et al. // Material Science and Technologiey Conference, 2003. P. 1-17.

3. Shulkosky, R.A. Simulation and development of advanced high strength steels on a hot strip mill using a microstructure evaluation model / R.A. Shulkosky, M. Ibrahim // HSMM Application for AHSS, 2007. P. 1-12.

4. Controlling the mechanical properties of hot rolled strip / J. Andorfer et al. // Metallurgical Plant and Technology International, 1997. №5. - P. 1-6.

5. Prediction of the as hot rolled of plain carbon steels and HSLA steels / J. Andorfer et al. // BHM, 1997. №142. - P. 374-377.

6. Мак-Каллок, У. С., Логическое исчисление идей, относящихся к нервной активности / У. С. Мак-Каллок, В. Питгс // В сб.: «Автоматы» под ред. К.Э. Шеннона и Дж. Маккарти. М. : Изд-во иностр. лит., 1956. - С.363-384.

7. Medina, S.F. Modeling Austenite Flow Stress in Low Alloy and Micro-alloyed Steels / S.F. Medina, C.A. Hernandez // Acta Material. 1996. - Vol. 44. - № 1. - P. 155-163.

8. Sun, W.P. Controlling Mechanisms for Austenite Recrystallization under Industrial Mill Processing Conditions / W.P. Sun // University of British Columbia. ReX'96 Third International Conf. on Recrystallization and Related Phenomena

9. Militzer, M. Microstructure Model for Hot Strip Rolling of HSLA Steels / M. Militzer, E.B. Howbolt, T.R. Meadowcroft // Metall. Mater. Trans. A. 2000. -Vol. 32A. - P. 1247-1259.

10. Michel, J. P. / J. P. Michel, M. Akben, J. J. Jonas. // Revue Metall. 1981. -№78.-P. 823.

11. Sellars, С. M. Hot Working and Forming Processes / С. M. Sellars, G. J. Davies) // The Metals Society. 1980. - London. - P. 3.

12. Medina, S.F. The Influence of Chemical Composition on Peak Strain of Deformed Austenite in Low Alloy and Micro-alloyed Steels / S.F. Medina, C.A. Hernandez // Acta Material. 1996. - Vol. 44. - № 1. - P. 149-155.

13. Medina, S.F. General Expression of the Zener-Hollomon Parameter as a Function of the Chemical Composition of Low Alloy and Micro-alloyed Steels / S.F. Medina, C.A. Hernandez // Acta Material. 1996. - Vol. 44. - № 1. - P. 137-148.

14. Sang-Hyun CHO The Dynamic, Static and Metadynamic Recrystalliztion of a Nb-microalloyed Steel / Sang-Hyun CHO, Ki-Bong Kang, J. J. Jonas // Canada, 2000.

15. Sun, W. P. Comparison between Static and Metadynamic Recrystallization An Application to the Hot Rolling of Steels / W.P. Sun, E. B. Hawbolt // Canada, 1997.

16. Andrade, H. L. Effect of Molybdenum, Niobium, and Vanadium on Static Recovery and Recrystallization and on Solute Strengthening in Micr-oalloyed Steels H. L. Andrade, M. G. Akben, J. J. Jonas // Metall. Trans. 1983. - Vol. 14A. -P.1967.

17. Kang, К. B. Effect of Precipitation on the Recrystallization Behavior of a Nb Containing Steel / К. B. Kang, O. Kwon, W. B. Lee // Acta Material. 1997. -Vol. 36. - № 11.-P. 1303-1308.

18. Effect of Initial Grain Size on the Static Recrystallization Kinetics of Nb Micro-alloyed Steels / G. Li et all. // ISIJ International. 1996. - Vol. 36. - № 12. -P. 1479-1485.

19. Hamada, A. S. High Temperature Flow Stress and Recrystallization Behavior of High-Mn TWIP Steels / A. S. Hamada, M. C. Somani, L. P. Karjalainen // ISIJ International. 2007. - Vol. 47. - № 6. - P. 907-912.

20. Haiwen, L. A Metallurgical Interpretation of the Static Recrystallization Kinetics of an Intercritically Deformed C-Mn Steel L. Haiwen and J. Sietsma // Metall. Trans. A. 2004. - Vol. 35A.

21. Elwazru, A. M. The Kinetics of Static Recrystallization in Micro-alloyed Hypereutectoid Steels / A. M. Elwazru, E. Essadiqi, S. Yue // ISIJ International. -2004. Vol. 44.

22. Militzer, M. Modeling the Phase Transformation Kinetics in Low-Carbon Steels / M. Militzer, R. Pandi, E.B. Hawbolt // Proceedings of the International Symposium on Hot Workability of Steels and Light Alloy-Composities, CIM. -Montreal, 1996. P. 373-380.

23. Agren, J. A Revised Expression for the Diffusivity of Carbon in Binary Fe-C Austenite / J. Agren // Scripta Metall. 1986. - Vol 20. - P. 1507-1510.

24. Modeling of Forces Structure and Final Properties During the Hot-Rolling Process of the Hot Strip Mill / P. Choquet et al. // Mathematical Modeling of Hot Rolling of Steels. 1990. - P. 34^13.

25. DeBray, В. / B. DeBray, P. Teracher, J. J. Jonas // Metall. Trans. 1995. -Vol. 26A. - P. 99-111.

26. Pickering, F. B. Comprehensive Treatment / Materials Science and Tech-nology-A. 1991. - Vol. 7. - VCH. - New York. - P. 41-94.

27. Shida, S. Effect of Carbon Content, Temperature and Strain Rate on Compressive Flow Stress of Carbon Steel / S. Shida // Hitachi Res. Lab. Report. 1974. -P. 1-9.

28. Medina, S.F. Modeling of the Dynamic Reciystallization of Austenite in Low Alloy and Microalloyed Steels / S.F. Medina, C.A. Hernandez // Acta Mater. 1996. - Vol. 44. - № 1. - P. 164-171.

29. Влияние больших деформаций в горячем состояниина структуру и свойства низкоуглеродистой стали / Н. Г. Колбасников и др. // Металлообработка. Санкт-Петербург, 2009. - №4 (52). - С. 25-31.

30. Манохин, А.И. Получение однородной стали / А.И. Манохин. М. : Металлургия, 1978. - 224 с.

31. Улучшение качества непрерывнолитых слябов / A.M. Поживанов и др. // Сталь. 1984. - №8. - С. 25-27.

32. Liang, W. Low superheat casting through control tundish steel temperature / Dr. W. Liang, T.N. Mustoe // Steel Times, Continuous casting. 1998.

33. Повышение качества непрерывнолитых заготовок для труб нефтяного сортамента / Г.В. Кашакашвили и др. // Сталь. 1986. - №7. - С. 30-31.

34. Вакуумирование и внепечная обработка специальных сталей, предназначенных для непрерывной разливки / X. Реллейнейер и др. // Достижения в области непрерывной разливки стали. М. : Металлургия, 1987. - С. 58-67.

35. Ирвинг, В. Основные параметры, влияющие на качество непрерывных слябов / В. Ирвинг, А. Пиркинс // Непрерывное литье слябов. М. : Металлургия, 1982.- С. 164-185.

36. Irwing, W. // W. Irwing, A. Perkins, М. Brooks // Ironmaking and steelmak-ing. 1984. - Vol. 11, №3. - P. 152-162.

37. Moore, J.J. Review of axical segregation in continuously cast steel / J.J. Moore // Continuous Casting. 1984. - Vol. 3. - P. 11-20.

38. Влияние некоторых факторов на параметры кристаллизации непрерыв-нолитого слитка / Н.И. Ревтов и др. // Совершенствование процессов непрерывной разливки стали. 1985. - С. 52-57.

39. Кан, Ю.Е. Проблемы непрерывной разливки шарикоподшипниковой стали / Ю.Е. Кан, В.И. Шлыков // Непрерывная разливка стали. М. : Металлургия. - 1977. - вып. 5. - С. 46-51.

40. Suzuki, J. / J. Suzuki // Processing in Bloom/Billet Continuous Casting Techniques at Steel Corporation Nippon Steel Technical Report. 1979. - № 13. - P. 2425.

41. Формирование литой структуры и макроликвации в непрерывнолитых слябах / П. Штадлер и др. // Черные металлы. 1982. - №9. - С. 32-46.

42. Poppmeger, W. /W. Poppmeger, В Tarman // Untersuchungen zur trankristal-linen Erstarrung des Stahles, Berg und Huttenmannishe Monatshefte. - 1985. -№9.-P. 227-231.

43. Оптимальные режимы непрерывной разливки низколегированной стали в кристаллизатор 300x1650 мм / А.И. Корниенко и др. // Сталь. 1986. - №9. -С. 30-31.

44. Emi, Т. / Т. Emi // Stahl u. Eisen. 1980. - Vol. 100. - P. 998-1011.

45. Ниобийсодержащие низколегированные стали / Ф. Хайстеркамп и др. -М. : СП ИНТЕРМЕТ ИНИНИРИНГ, 1999. 94 с.

46. Металлургия, стали, сплавы, процессы / А.Г. Шалимов и др. // ЦНИ-ИЧМ-М. : Металлургия, 1982. С. 14-18.

47. Hammer, R. / R. Hammer, R.W. Simon // HSLA Steels Tech. & Applications: ASM Metals Park (OH). 1984. - P. 359-376.

48. Лейкин, И.М. Производство и свойства низкоуглеродистых сталей. / И.М. Лейкин, Д.А. Литвиненко, А.В. Рудченко М. : Металлургия, 1972. - 256 с.

49. Баранов, С.М. / С.М. Баранов // Сталь. 1947. - №2. - С. 146.

50. Ефимов, В.А. Разливка стали в слитки / В.А. Ефимов // Формирование стального слитка. М. : Металлургия, 1986. - С. 6-13.

51. Ефимов, В.А. Разливка и кристаллизация стали / В.А. Ефимов. М. : -Металлургия, 1976. - 552 с.

52. Increasing solidification rate in continuous casting by injection of powdered metal into the mould / Ramacciotti et al. // Steelmaking Proceeding AIME Conference. Chicago, 1978. - Vol. 6. - P. 443-450.

53. Шошин, B.H. Снижение неравномерности роста корочки непрерывноли-той заготовки / В.Н. Шошин, Ю.Е. Кан, С.М. Горлов // Бюллетень института Черметинформация. 1974. - №4. - С. 40-41.

54. Исследование качества металла, отлитого с использованием микрохолодильников и модификаторов / Ю.Г. Корниловский и др. // Разливка стали вслитки и их качество. М.: Металлургия, 1979. - С. 33-36.

55. Влияние дисперсных инокуляторов на макроструктуру непрерывной заготовки из стали ШХ15 / Ю.Н. Иванов и др. // Литье с применением инокуляторов. Киев, 1981. - С. 123-128.

56. К вопросу об увеличении производительности MHJI3 / В.А. Ефимов и др. //Проблемы стального слитка. М. : Металлургия, 1978. - вып. 7. - С. 212214.

57. Эффективность и перспективы применения железного порошка при разливке / С.С. Затуловский и др. // Сталь, 1973. №5. - С. 410-413.

58. С.В. Колпаков и др. // Сталь, 1979. №3. - С. 177-179.

59. Wolf, М.М. / М.М. Wolf// ВНМ, 1993. Vol. 138. - Р. 334-338.

60. Methods for assessment of slab centre segregation as a tool to control continuous casting with soft reduction / H. Preblinger et al. // ISIJ International. 2006. -Vol. 46. - №12. - P. 1845-1851.

61. Кабаков, З.К. Динамическая модель формирования слитка, получаемого непрерывным литьем / З.К. Кабаков, Ю.А. Самойлович // Повышение производительности и экономичности работы тепловых металлургических агрегатов. М. : Металлургия, 1982. - С. 60-64.

62. Нисковских, В.М. Воздействие различных параметров на качество не-прерывнолитого слитка / В.М. Нисковских, С.Е. Карлинский // Сталь. 1983. -№12. - С. 33-35.

63. Снижение пораженности непрерывнолитых слябов сетчатыми трещинами при повышенной скорости разливки / В.М. Паршин и др. // Сталь. 1986. -№10.-С. 33-34.

64. Причины образования осевых трещин в слябах, отливаемых на криволинейной МНЛЗ /Я.Н. Малиночка и др. // Сталь. 1984. - №1. - С. 32-33.

65. Влияние технологических параметров на дефекты внутреннего строения непрерывнолитых квадратных заготовок / Р.В. Потанин и др. // Непрерывная разливка стали. М. : Металлургия, 1977. - вып. 4. - С. 170-171.

66. Ленкерк, Т. Дефекты непрерывнолитых слябов, влияющих на качество конечного продукта, и меры по их предотвращению / Т. Ленкерк, В. Поллак // Непрерывное литье стали. М. : Металлургия, 1982. - С. 203-204.

67. Влияние скорости вытягивания на качество непрерывнолитых заготовок / А.Л. Либерман и др. // Сталь. 1985. - №12. - С. 26-28.

68. Китаев, Е.М. Влияние условий теплообмена на формирование фронта кристаллизации непрерывнолитого слитка прямоугольного сечения / Е.М. Китаев, В.А. Ульянов, В.П. Дружинин // Проблемы стального слитка. М. : Металлургия, 1976. - вып. 6. - С. 355-357.

69. Влияние скорости разливки стали на качество непрерывных слитков / Д.К. Бутаков и др. // Проблемы стального слитка. М. : Металлургия, 1976. -вып. 6. - С. 388-390.

70. И.В. Куликов и др. // Сталь. 1986. - №9. - С. 16-19.

71. С.Г. Мельник и др. // Сталь. 1984. - №2. - С. 13-16.

72. Казачков, Е.А. Повышение качества непрерывнолитых слитков / Е.А. Казачков, Н.И. Ревтов. Киев : Знание, 1987. - 20 с.

73. Inonye, Т. / Т. Inonye, Н. Tanaka // NSC Techn. Reports, 1979. Vol. 13. -P. 1-23.

74. Miyoschi, S. / S. Miyoschi // Continuos Casting. Biarrits, 1976. P. 286-291.

75. Linton, L. / L. Linton, C.A. Dacker, S. Kollberg // Iron and Steel Eng., 1980. -Vol. 57.-№20.-P. 66-75.

76. Непрерывное литье во вращающемся магнитном поле / А.Д. Акименко и др.. М. : Металлургия, 1971. - 177с.

77. Widdowson, R. Solidification and casting of metals // R. Widdowson, H.S. Marr //Metals Society, 1977. Book 192. - P. 547-552.

78. Бират, Ж.-П. Электромагнитное перемешивание при непрерывной разливке заготовок блюмов и слябов / Ж.-П. Бират, Ж. Шонс // Достижения в области непрерывной разливки стали. М. : Металлургия, 1987. - С. 98-116.

79. Олберни, Р. Электромагнитное перемешивание и качество продукции / Р. Олберни, Ж. Бират // Непрерывное литье стали. М. : Металлургия, 1982. - С. 182-202.

80. Разливка металла на УНРС с использованием индукционного электромагнитного перемешивателя / А.Н. Галушко и др. // Влияние внешних воздействий на жидкий и кристаллизующийся металл. Киев, 1983. - С. 100-105.

81. Самойлович, Ю.А. Кристаллизация слитка в электромагнитном поле / Ю.А. Самойлович М. : Металлургия, 1988. - 156 с.

82. R. Alberny et al. // Electric Furnace Proc. 1973. - Vol. 31. P. 237-245.

83. R. Alberny et al. // Steelmaking Proc. 1978. - Vol. 61. P. 37-59.

84. J.P. Birat et al. // Steelmaking Proc. 1982. - Vol. 64.

85. Серветник, B.M. Виброобработка стальных слитков / B.M. Серветник // Бюллетень института Черметинформация. 1978. - №9. - С. 41-42.

86. Повышение качества макроструктуры непрерывнолитых заготовок / Е.А. Астров и др. // Бюллетень института Черметинформация. 1975. - №4. - С. 38-39.

87. Тепловые процессы и затвердевание слитков при вибрации кристаллизаторов MHJI3 / P.M. Ченарев и др. // Непрерывное литье стали. М. : Металлургия, 1979. - вып. 6. - С. 42-43.

88. Ультразвуковая обработка струи жидкого металла / О.В. Абрамов и др. // Сталь. 1985. - №4. - С. 13-15.

89. Непрерывная разливка стали с электрогтдроимпульсным воздействиям на затвердевающий слиток / В.Т. Сладкопггеев и др. // Влияние внешних воздействий на жидкий и кристаллизующийся металл. Киев, 1983. - С. 61-67.

90. Ефимов, В.А. Перспективы применения внешних воздействий на жидкий и кристаллизующийся металл / В.А. Ефимов // Разливка стали в слитки. Киев, 1987.- С. 5-14.

91. Евтеева, В.Ф. Защита металла от вторичного окисления при непрерывной разливке стали / В.Ф. Евтеева // Ин-т Черметинформация, 1986. вып. 16. №260. - С. 29.

92. Grange, R.A. / R.A. Grange // Metall. Trans. 1971. - Vol. 2. - P. 417.

93. Матросов Ю.И. Сталь для магистральных трубопроводов / Ю.И. Матросов, Д.А. Литвиненко, С.А. Голованенко. М. : Металлургия, 1989. - 288с.

94. Gray, J.M. / J.M. Gray, A,J. DeArdo // HSLA Steels Metallurgy & Applications: ASM Int. USA, 1986. - P. 83-96.

95. В.И. Погоржельский и др. // Сталь. 1982. - №4. - С. 60-61.

96. Б.Ю. Зеличенок и др. // Сталь. 1965. - №9. - С. 825.

97. Каценельсон, Б.М. / Б.М. Канцельсон // Сталь. 1965. - №5. - С. 433.

98. Hulka, К. / К. Hulka // 8th Process Techn. Conf. Proc. Warrendale (PA), 1988. - P. 13-21.

99. Soergel, G. / G. Soergel // Stahl und Eisen. 1981. - Vol. 101. - P. 593-600.106. , E.R. / E.R. Morgan, Т.Е. Dancy, M. Korchynski // AISI Yearbook. 1965. -Vol. 53.-P. 921-929.

100. C. Ouchi et al. // Micon 78: ASTM. Philadelphia (PA), 1979. - P. 105-125.

101. Багмет, O.A. Формирование оптимальных структуры и свойств при проведении контролируемой прокатки трубных сталей, содержащих ниобий : дисс. канд. тех. наук : 05.16.01 / Багмет Олег Александрович. Москва, 2007: -155 с.

102. Разработка и промышленное опробование трубной стали повышенной прочности и хладостойкости с преимущественно бейнитной структурой / Эфрон Л.И. и др. // Сталь. 2003. - №9. - С. 83-87.

103. Металлургиздат, 2004. С. 53-56.

104. Голованенко С.А. Влияние контролируемой прокатки на характер разрушения малоперлитных сталей для сварных труб большого диаметра / С.А. Голованенко, О.Н. Чевская // Сталь. 1984. - №12. - С. 51-56.

105. The effect of separations on propagating shear fracture / E. Miyoshi et al. // Труды симпозиума по распределению трещин в трубопроводах. Англия, 2627 марта 1974 г. - ВНИИгаз. - №3202.

106. Lai, М.О. Mechanical properties of a marine shaft steel with banded ferrite-pearlite structure / M.O. Lai, H.S. Fong // Journal of materials science. Letters 8. -1989.-P. 1257-1259.

107. Чижик, А.А. Анизотропия распространения трещины в нержавеющей стали с полосчатой структурой / А.А. Чижик, В.Г. Хотмитров // Проблемы прочности. 1974. - №12. - С. 56-59.

108. Горынин, В.И. Сопротивление хрупкому разрушению марганцево-кремнистых низкоуглеродистых сталей со слоисто-полосчатой структурой / В.И. Горынин // Металловедение и термическая обработка металлов. 2009. -№3. - С. 33-37.

109. Narasaiah, N. Small crack formation in a low carbon steel with banded ferrite-pearlite structure / N. Narasaiah, K.K. Ray // Materials science & engineering. A. -2005. Vol. 392. - P. 269-277.

110. Разработка и технологический процесс производства трубных сталей в XXI веке / Ю.И. Матросов и др. // Сталь. 2001. - №4. - С. 58-62.

111. Xu, W. Ferrite/pearlite band prevention in dual phase and TRIP steels: Model development / W. Xu, P.E.J. Rivera-Diaz-Castillo, S. Van Der Zwaag // ISIJ international. 2005. - Vol. 45. - P. 380-387.

112. Bastien, P.G. / P.G. Bastien // J. Iron Steel Inst. 1957. - P. 281.

113. Kirkaldy, J.S. / J.S. Kirkaldy, J. Von Destinon-Fortsmann, R.J. Brigham // Can. Metall. Q. 1962. - Vol. 1. - P. 59.

114. Thompson, S.W. / S.W. Thompson, P.R. Howell // Mater. Sci. Technol. -1992.-Vol. 8.-P. 777.

115. R. Grobterlinden et al. // Steel. Res. 1992. - Vol. 63. P. 331.

116. Verhoeven, J.D. / J.D. Verhoeven // J. Mater. Eng. Perform. 2000. Vol. 9. -P. 286.

117. Носоченко, A.O. Исследование влияния углерода на центральную химическую и структурную неоднородность и комплекс свойств низколегированных трубных сталей : дисс. канд. тех. наук : 05.16.01 / Носоченко А.О. — Москва, 2003.-170 с.

118. Исследование центральной неоднородности в непрерывнолитых трубных сталях / Ю.И. Матросов и др. // Сталь. 2002. - №3. - С. 107-110.

119. Высокочистая микролегированная ниобием H2S-стойкая трубная сталь Х65-Х70 / Ю.И. Матросов и др. // Сталь. 2001. - №12. - С. 55-58.

120. Микролегированная ниобием высокочистая сталь категории прочности Х65 / Ю.И. Матросов и др. // Металл и литье Украины. 2002. - №9-10. - С. 13-16.

121. Влияние углерода и центральной сегрегационной неоднородности на H2S-cToftKocTb непрерывнолитых трубных сталей / Ю.И. Матросов и др. // Сталь. 2002. - №11. - С. 71-74.

122. HSLA Steels Metallurgy and Applications / W.M. Hof et al. // ASM international. 1986. - P. 467-474.

123. Prediction of ferrite grain size after warm deformation of low carbon steel / A. Schmickl et al. // ISIJ International. 1996. - Vol. 36. - № 10. - P. 1279-1285.

124. Okaguchi, S. Effect of Nb, V and Ti on Transformation Behavior of HSLA Steel in Accelerated Cooling / S. Okaguchi, T. Hashimoto, H. Ohtani // Thermec "88, Tokyo, Japan: Iron and Steel Institute of Japan. 1988. - Vol. 1. - P. 330-336.

125. Properties of Large Diameter Line Pipe Steel Produced by Accelerated Cooling After Controlled Rolling / H. Tamehiro et al. // Accelerated Cooling of Steel. -Warrendale, PA: TMS-AIME. 1986. - P. 401-413.

126. Overview of development and commercialization of X120 ultra-high strength use linepipe / W.J. Fazackerley et al. // International Symposium on Microalloyed Steels for the Oil and Gas Industry, Brazil. 2006. - P. 281-293.

127. Producing High Quality Niobium-Bearing Steels Using the CSP Procces at Nucor Steel Berkeley / A.J. DeArdo et al. // International Symposium on Microalloyed Steels for the Oil and Gas Industry, Brazil. 2006. - P. 181-195.

128. Лунев, В. А. Математическое моделирование и планирование эксперимента / В .А. Лунев // Учеб. пособие. СПб, 2006. - 164с.

129. Рудской, А.И. Теория и технология прокатного производства: Учеб. пособие / А.И. Рудской, В .А. Лунев. СПб. : Наука, 2008. - 527 с.

130. Sudakar, K.V. A study on fatigue crack growth in dual phase martensitic steel in air environment / K.V. Sudakar, E.S. Dwarakadasa // Bull. Mater. Sci. 2000. -Vol. 23. - № 3. - P. 193-199.

131. DP-W and DP-K dual phase steels for the manufacture of complex high-strength structural elements // Product information Dual phase steels. 2008. - P. 115.

132. Calcagnotto, M. Ultrafine Grained Ferrite/Martensite Dual Phase Steel Fabricated by Large Strain Warm Deformation and Subsequent Intercritical Annealing / M. Calcagnotto, D. Ponge, D. Raabe // ISIJ International. 2008. - Vol. 48. - № 8. -P. 1096-1101.

133. Park, K. Strain hardenability of ultrafine grained low carbon steels processed by ECAP / K. Park, C.S. Lee, D.H. Shin // Red.Adv.Mater.Sci. 2005. - Vol. 10. -P. 133-137.

134. Song, R. / R. Song, D. Ponge, D. Raabe. // Acta Mater. 2005. - Vol. 53. - P. 4881.

135. Голованенко, C.A. Двухфазные низколегированные стали / C.A. Голова-ненко, Н.М. Фонштейн. М. : Металлургия, 1986. - 207 с.

136. Scheil, Е. Zeitschrift flir anorganische and allgemeine / E. Scheil // Chemie 207.- 1932.-P. 21.

137. Беняковский, M. А. Исследование структурных превращений при холодной деформации нержавеющих аустенитных сталей и их влияние на механические свойства / М.А. Беняковский, Е.Е. Поликарпова // Аннотация НИР УНИИ ЧМ. Вып.VII. - М., 1952. - С. 101-105.

138. V. F. Zackay et al. // Trans. ASM 60. 1967. - P. 25.

139. Takechi, H. Japan Kokai Tokyo Koho Japan Patent 62 / H. Takechi, O. Ma-tsumura, Y. Sakuma// 188, 729. 1987.

140. Matsumura, О. / O. Matsumira, Y. Sakuma, H. Takechi // Scripta Metallurgies 1987.-№27.-P. 1301.

141. Matsumura, О. / O. Matsumira, Y. Sakuma, H. Takechi // Transactions of the Iron and Steel Institute, 1987. №27. - P. 570.

142. Исследование возможностей повышения свойств стали 10Г2ФБ за счет реализации технологии прокатки TRIP-сталей // Н.Г. Колбасников и др. // Черные металлы. июль 2009. - С. 12-16.

143. Sourabh Chatterjee. Transformation in 77?ZP-assisted Microstructure and Properties / Darwin: University of Cambridge, 2006. 182 p.

144. Блэк, В. Многофазные стали для кузовов автомобиля / В. Блэк // Международный семинар «Современные достижения металлургии в технологии производства сталей для автомобильной промышленности», 2004. С. 104127.

145. Пышминцев, М.А. Листовые высокопрочные низколегированные стали для автомобилестроения с повышенным содержанием деформационно-нестабильного аустенита / М.А. Пышминцев, Р.А. Саврай // Производство проката. 2004. - №1. - С. 25-33.

146. Беняковский, М.А. Автомобильная сталь и тонкий лист / Беняковский М.А., Масленников В.А. // Череповец : «Издательский дом», 2007. 635 с.

147. Окнов, М.Г. Изменение объема металлов при закалке / Окнов, М.Г. // Журнал русского металлургического общества. 1911. - Ч. 2. - С. 116.

148. Колбасников, Н.Г. Энтропия. Структура. Фазовые превращения и свойства металлов. / Н.Г. Колбасников, С.Ю. Кондратьев // СПб : Наука, 2006. 360 с.

149. Scott, С. Microalloying with Vanadium for Improved Cold Rolled TRIP Steels / C. Scott, F. Perrard, P. Barges // Исследовательский научный центр, Ar-selor. -17c.

150. Constitutive Behavior of High Strength Multiphase Sheet Steels Under High Strain Rate Deformation Conditions / John G. et al. // Final Report AI-SI/DOE Project 9904.