автореферат диссертации по металлургии, 05.16.05, диссертация на тему:Совершенствование производства холоднокатаного листового проката из сталей с пониженным содержанием углерода с целью повышения потребительских свойств продукции

На правах рукописи

□□348174В

Завалищин Геннадий .Александрович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВА ХОЛОДНОКАТАНОГО ЛИСТОВОГО ПРОКАТА ИЗ СТАЛЕЙ С ПОНИЖЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ УГЛЕРОДА С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ СВОЙСТВ ПРОДУКЦИИ

Специальность 05.16.05 - Обработка металлов давлением

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Магнитогорск - 2009

003481746

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова».

Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент

Румянцев Михаил Игоревич.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Мазур Игорь Петрович,

кандидат технических наук, доцент Голубчик Эдуард Михайлович.

Ведущая организация - ОАО "Магнитогорский ГИПРОМЕЗ".

Защита состоится </2М> // 2009 в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.111.01 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова» по адресу: 455000, г. Магнитогорск, пр. Ленина 38, малый актовый зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке при ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова».

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Несмотря на постоянный рост потребления высокопрочной холоднокатаной конструкционной стали типа НББ, иНБЗ и др., спрос на тонколистовую холоднокатаную низкоуглеродистую сталь не снижается. При этом достаточно широко применяется и будет применяться в будущем тонколистовой холоднокатаный прокат из стали с содержанием углерода менее 0,02 % без дополнительного легирования титаном и ниобием (далее - сталь с пониженным содержанием углерода, СПСУ) не только в автомобилестроении, но и в других областях, использующих глубокую штамповку металлоизделий, не требующих высоких прочностных свойств. Такой прокат обладает повышенной штампуемо-стью как без покрытия, так и с покрытием и в международной практике классифицируется на марки С<3 (коммерческого качества, ВГ по ГОСТ 9045), Од (ОС) и ООС> (ОСВ). Однако особенности формирования зеренной структуры и кинетики выделения цементита в сталях с содержанием углерода менее 0,02% значительно отличаются от таковых в сталях с более высоким содержанием углерода, что затрудняет получение ожидаемых служебных свойств вследствие склонности к формированию в горячем подкате крупно- и разнозернистой структуры и к выделению грубого цементита. В дальнейшем крупнозернистая структура наследуется, пониженное содержание углерода и выделения грубого цементита изменяют кинетику роста зерна при рекристаллизационном отжиге холоднокатаной стали, что приводит к крупнозернистости, которая провоцирует образование дефекта «апельсиновая корка» при штамповке.

В технологической системе «широкополосный стан горячей прокатки (ШСГП) 2000 и двухклетевой реверсивный стан холодной прокатки (РСХП) 1700 ОАО «ММК»» существует отработанная связь между толщинами подката и готовой холоднокатаной листовой стали. Однако опыт производства последних лет, проката с особо низким содержанием углерода (от тысячных до 0,02%) не дает ожидаемой повышенной пластичности, и при прокатке стали по существующим режимам выход годного по величине зерна снижается до 52%. В то же время пониженные прочностные свойства подката из такой стали, позволяют увеличить обжатия при холодной прокатке, тем самым изменяя производительность в системе ШСГП 2000 - РСХП 1700.

Учитывая, что годовой объем производства проката из стали с пониженным содержанием углерода составляет тысячи тонн, разработка сквозной технологии получения холоднокатаного тонкого листа, отвечающего всем требованиям и, к тому же, имеющего повышенную штам-пуемость, является актуальной задачей.

Цель настоящей работы - получение высококачественного холоднокатаного листового проката марок С(3, и 00(2 из сталей с содер-

жанием углерода 0,004-0,02% за счет совершенствования сквозной технологии горячей и холодной прокатки.

Для достижения поставленной цели в работе были решены следующие научно-технические задачи:

1. Исследованы особенности формирования структуры и свойств холоднокатаного проката из сталей с содержанием углерода 0,004-0,02%, в результате последовательно выполняемых охлаждения полосы на отводящем рольганге ШСГП, прокатки, отжига и дрессировки в цехе холодной прокатки.

2. Разработаны модели охлаждения на отводящем рольганге широкополосного стана горячей прокатки, учитывающие зависимость тепло-физических свойств стали от температуры и асимметрию условий охлаждения верхней и нижней поверхностей полос.

3. Разработана комплексная модель процесса холодной прокатки на двухклетевом реверсивном стане, отображающая, в том числе, особенности деформационного упрочнения СПСУ, момента прокатки в клетях СУС-кварто, скоростного режима и производительности процесса.

4. Найдена рациональная толщина подката, охлажденного по усовершенствованным режимам, обеспечивающая за счет увеличения его степени холодной деформации, требуемую зеренную структуру готового проката без потери производительности в технологической системе «ШСГП 2000 - РСХП1700».

Научная новизна

1. Известные зависимости для расчета снижения температуры металла на отводящем рольганге широкополосного стана горячей прокатки, базирующиеся на теории конвективного теплообмена, дополнены коэффициентом, отображающим несимметричность условий охлаждения верха и низа полосы, а также получены выражения для определения величины указанного коэффициента на участках охлаждения как воздухом, так и водой с учетом зависимости теплофизических свойств металла от его температуры;

2. Установлена неизвестная ранее зависимость предела текучести стали с содержанием углерода 0,004-0,020% без добавок микролегирующих элементов от суммарной степени холодной деформации и получена достоверная аппроксимация кривой упрочнения таких сталей;

3. Установлены количественные зависимости механических свойств готового холоднокатаного проката из стали с содержанием углерода 0,004-0,020% без добавок микролегирующих элементов, отображающие совместное влияние количества углерода и марганца, а также суммарного обжатия при холодной прокатке;

4. Получена статистическая зависимость коэффициента плеча равнодействующей для расчета момента холодной листовой прокатки в клети СУС-кварто, обеспечивающая по сравнению с известными сниже-

ние погрешности расчета крутящего момента в таких клетях с ±(40-80) до ±20%.

Практическая ценность и реализация работы

1. Разработана математическая модель охлаждения полосы на отводящем рольганге широкополосного стана горячей прокатки, в которой минимизированы погрешности, связанные с усреднением условий охлаждения как по времени, так и по температуре металла, а также с несимметричностью условий охлаждения верха и низа полос.

2. Изучены особенности скоростного режима двухклетевого реверсивного стана холодной прокатки и разработана модель для его синтеза, обеспечивающая ошибку расчета времени цикла прокатки не более 6%. С использованием указанной модели скоростного режима, а также установленных в работе новых зависимостей для расчета предела текучести и коэффициента плеча равнодействующей разработаны модель процесса холодной прокатки на двухклетевом реверсивном стане и компьютерная реализация этой модели.

3. Установлены рациональные значения температуры конца прокатки и смотки, а также условия охлаждения полос из стали с содержанием углерода 0,004-0,020% без добавок микролегирующих элементов, предназначенных для переработки в качественный холоднокатаный прокат для холодной штамповки, а также рациональные значения их толщины, обеспечивающие в комплексе требуемые механические свойства готового холоднокатаного проката без снижения производительности технологической системы «Широкополосный стан горячей прокатки - реверсивный двухклетевой стан холодной прокатки».

Производственные испытания и внедрение

Результаты диссертационной работы были опробованы и внедрены в ОАО «ММК» в виде изменения № 12 от 29.01.2005 сквозной технологической инструкции ТИ 101-Я-360-99 «Производство холоднокатаных листов, полос и холоднокатаной ленты из стали марки 08Ю» и изменения № б от 25.03.2005 к технологической инструкции ТИ 101-П-ХЛ5-156-2004 «Холодная прокатка на непрерывном 4-клетевом стане 2500», а также в учебном процессе ГОУ ВПО «МГТУ» при подготовке студентов специальности 150106 «Обработка металлов давлением», бакалавров и магистров по направлению «Металлургия» в виде методики разработки режима охлаждения на отводящем рольганге широкополосного стана горячей прокатки и методики расчета производительности двухклетевого реверсивного стана холодной прокатки.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены на конференции молодых специалистов Урала и Сибири, научно-технических конференциях ЛГТУ (2005 г.), МГТУ 2004-2008 г.г., на международной конференции молодых специалистов ОАО «ММК» (2004 и 2007 г.г.).

Публикации. Результаты работы опубликованы в 11 печатных трудах, 1 из которых - в рецензируемом издании, рекомендованном ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и библиографического списка, включающего 97 наименований. Работа изложена на 134 страницах машинописного текста, содержит 51 рисунок и 32 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении в краткой форме обоснована актуальность выбранной темы диссертационной работы.

В первой главе показано, что в стали с пониженным содержанием углерода (0,02% и менее) при горячей прокатке на широкополосном стане проявляются тенденции к образованию крупно- и разнозернистой структуры, которая наследуется на последующих переделах в цехе холодной прокатки и при штамповке холоднокатаного металла может стать причиной дефекта «апельсиновая корка». Однородность зеренной структуры холоднокатаной стали в значительной степени определяется однородностью зеренной структуры горячекатаных полос, которая формируется под воздействием температурно-временных режимов прокатки и охлаждения на ШСГП. Для сталей с пониженным содержанием углерода (0,02% и менее) применяемые режимы должны быть скорректированы с учетом характерных особенностей структурообразования именно для этой группы сталей.

В процессе рекристаллизационного отжига холоднокатаных полос из стали с пониженным содержанием углерода (0,02% и менее) усиливается тенденция к образованию крупнозернистой структуры металла. Для ее компенсации, чтобы обеспечить в готовом прокате рациональную величину зерна (номера 7 - 9), необходимо производить холодную прокатку с более высокими, чем для традиционных конструкционных сталей, обжатиями. Повышенная суммарная степень деформации, способствуя увеличению наклепа, увеличит количество центров рекристаллизации и тем самым - приведет к образованию структуры с необходимой величиной зерна.

Возможности применения подката увеличенной толщины ограничены, в частности, обжимной способностью стана холодной прокатки и влиянием обжатия на механические свойства готовой продукции. Применительно к стали с содержанием углерода 0,004-0,02% данных, необходимых для оценки таких ограничений, в литературе недостаточно. Кроме того, не очевидны характер и степень влияния увеличения толщины подката на изменения производительности процесса холодной прокатки. Особенно недостаточно данный вопрос освещен применительно к технологическим системам, включающим двухклетевые реверсивные станы холодной прокатки. В связи с изложенным, для разработки элементов

технологии производства холоднокатаного проката из стали с содержанием углерода 0,004-0,02%, необходима разработка модели процесса холодной прокатки, учитывающая особенности двухклетевых реверсивных станов.

Во второй главе исследованы особенности установки ускоренного охлаждения на отводящем рольганге ШСГП 2000 ОАО «ММК» и разработана модель охлаждения полосы перед смоткой в рулон. Исходя из результатов работ Мухина Ю.А., Штремеля М.А. и др. с учетом необходимости отображения несимметричности условий теплообмена, что особенно важно на участках охлаждения водой, для описания изменения

температуры полосы от до на любом участке отводящего рольганга

применили формулу

\

'1 = ('о ~{с)ехР

А х

у-СССР к

+ 'с» 0)

/

где 1С- температура охлаждающей среды; сир- теплоемкость и

удельная масса стали с учетом температуры; а - коэффициент теплоотдачи, значение которого определяется как сумма коэффициентов теплоотдачи, присущих тем видам теплообмена (с водой а^ , излучением <Хи,

с окружающим воздухом ае), которые имеют место на данном участке рольганга сверху и снизу полосы; ц/= 1,005-0,012 А - коэффициент неравномерности распределения температуры по толщине полосы.

Параметр А (далее - коэффициент асимметричности охлаждения) в формулу (1) включен нами для уменьшения погрешностей, связанных с различиями в условиях охлаждения верха и низа полос. Установили, что при охлаждении на воздухе

А = Ае= 0,7763 + 0,0046^, (2)

а на участках водяного охлаждения, где количество воды, подаваемой снизу, составляет 0,73-0,87 от количества, подаваемого сверху

А = АК = 1,805 . (3)

Для снижения погрешностей моделирования, вызванных усреднениями значений сир построили аппроксимации их зависимостей от

температуры для диапазонов 400 - 700, 700 - 800 и 800 - 1000°С виде полиномов второй степени

у = Ьп +Ь,--ь Ь

л о I 100

' (

100

Коэффициенты зависимости (4) для соответствующих температурных интервалов приведены в табл. 1.

Таблица 1

Коэффициенты регрессии зависимостей теплофизических

Температура, • °С Коэффициенты регрессии

К ъ2

Теплоемкость С, Дж/(кг-К)

400 - 700 435,47 23,30 5,00

700 - 800 -151985 41068 -2748

800 - 1000 2208,0 -265,5 11,0

Удельная масса р, кг/мЗ

400 - 700 7894,20 -39,53 0,0

700 - 800 8065,7 -113,0 7,0

800 - 1000 6390,400 300,000 -18,455

Сравнение результатов моделирования с практическими данными показало необходимость применять для расчета коэффициента теплоотдачи на воздухе формулу Стефана-Больцмана, дополненную поправочным коэффициентом ки, который учитывает влияниие толщины охлаждающейся полосы:

(1

ач ~ ВД

0 + 273^

100

100

273

(5)

ки = 3,8325 -1,5863/7 + 0,2543 Ъ2

(6)

На основании результатов моделирования и экспериментальных исследований разработана модель для оперативного выбора первого приближения режима охлаждения на отводящем рольганге ШСГП (соответствующий алгоритм изображен в виде блок-схемы на рис. 1,6), основанная на известной упрощенной формуле конвективного теплообмена, в которую нами добавлен параметр (в дальнейшем - тепло-

физический коэффициент).

Рис. 1. Схема отводящего рольганга (а) и алгоритм выбора первого приближения режима охлаждения (б):

(с„'{„ди Ко' температура конца прокатки, смотки, начала и конца ускоренного охлаждения; р - последняя чистовая

клеть; Пкп и П - пирометры для измерения температуры конца прокатки и смотки; Х[ - расстояние от последней клети до установки охлаждения; Ха - длина установки охлаждения; Х2 - расстояние от установки охлаждения до моталки. ЬеХ и £ -длина участков охлаждения на воздухе; Ьн. -длина участка охлаждения водой

( Начало ........................... V

т

1

•»Г"* 1 ^ N ,«еХР ©«Ат1 /IV

1

г =Аг. + Д-

1

и >4"

I

/п> у)

*

"(А,-4:1

I

1 Лг-

а.„ =--ш —

©V г,.

5

2-, =/,(«,)

*

Л

П - 111С ¿-ъ

V У

( Конец У

и

1п— = , (7)

/0 Ь

где - длина участка охлаждения, м; V - скорость полосы, м/с.

Для теплофизического коэффициента на участках охлаждения водой, исходя из (3), применяется зависимость

0„=1,8О5/(Ф), (8)

а для участков воздушного охлаждения

0, = > (9)

где ^ - степень черноты металла.

Так как в интервале температур конца прокатки и смотки лежит область а —> у превращения, в которой изменения Сир весьма значительные, величина теплофизического коэффициента также зависит от температуры полосы, что обеспечивается применением зависимостей (2) и (4).

Разработка первого приближения режима охлаждения начинается с выбора температуры смотки (си, которая должна быть меньше температуры Агх, соответствующей концу а —> у превращения для стали с заданным химсоставом, на некоторую величину Д|=50-100°С и температуры конца прокатки , которая должна быть выше температуры начала указанного превращения Агъ на величину Д3=10-50°С. Затем вычисляется температура полосы в момент окончания ускоренного охлаждения 1к/). При этом значения теплофизического коэффициента 0С1( и коэффициента теплоотдачи аС1( рассчитываются по зависимости (8) для условий охлаждения на воздухе при температуре t = t. Далее, по известной скорости конца прокатки V и времени тр рекристаллизации стали с

данным химсоставом, определяется длина Ье] участка предварительного

охлаждения на воздухе, который должен быть пройден полосой для завершения динамической рекристаллизации, и температура металла в конце этого участка (т. е. температура начала ускоренного охлаждения tm) ). В данном случае значения теплофизического коэффициента 0|7, и

коэффициента теплоотдачи <Хкп рассчитываются по зависимостям для условий охлаждения на воздухе при t = . Исходя из размеров зон отводящего рольганга и рассчитанной величины Ьл , вычисляется длина участка, на котором будет применяться охлаждение водой, а также оценивается необходимая для снижения температуры полосы от до ^.¿величина коэффициента теплоотдачи аи,. Значение теплофизическо-

го коэффициента ©„, в этом случае определяется как среднее для интервала температур с применение формулы (4). Далее определяется суммарный расход воды при котором будет обеспечено требуемое значение коэффициента теплоотдачи и по известному расходу воды через одну секцию Ж, находится число п секций, которые должны быть включены.

С применением модели первого приближения режима охлаждения выбраны условия охлаждения на отводящем рольганге ШСГП 2000 ОАО «ММК» горячекатаных полос из стали с пониженным содержанием углерода, предназначенных для переработки в качественный холоднокатаный листовой прокат для холодной штамповки. Опытная прокатка, при которой температура конца прокатки в соответствии с рекомендациями поддерживалась на уровне 930°С, показала, что применение нового режима охлаждения значительно улучшает однородность структуры, особенно по толщине полосы. Поверхностный слой с крупным зерном практически исчезает (рис.2). Прочностные свойства полос, прокатанных при рекомендованной температуре конца прокатки, приблизительно такие же, что и при обычной технологии, однако относительное удлинение в среднем возрастает на 4 - 6%.

а б

Рис. 2. Структура середины полосы: а- поверхность, б- центр (сталь марки 08Ю, толщина полосы 2,6 мм,

tкn =925'С, Гс.ц =564'С); х400

В третьей главе представлены результаты исследования и моделирования процесса холодной прокатки стали с пониженным содержанием углерода на двухклетевом реверсивном стане.

Для построения кривой упрочнения сталей с пониженным содержанием углерода прокатывали образцы исходной толщины 3,0-3,3 мм по схеме дробного накопления суммарной деформации и затем проводили

испытание на растяжение с помощью разрывной машины. Результаты испытаний представлены на рис. 3 в виде зависимости приращения предела текучести

Ла = ан -сг02(е£), (10)

где еъ - суммарное обжатие; ан - условный предел текучести в ненакле-панном состоянии, т.е. при = 0. Методом наименьших квадратов построили следующие аппроксимации:

Да = 10,1е°'88, (11) Аа = 56,27^ - 82,5 (12)

Оба уравнения регрессии статистически надежны с доверительной вероятностью 95%, но если для степенной зависимости (11) коэффициент достоверности аппроксимации /?"=0,640, то для зависимости (12) /?2=0,865. Из рис. 3 видно, что зависимость (2) более точно описывает влияние обжатия на Дсо2- Поэтому кривую упрочнения малоуглеродистых сталей с содержанием углерода 0,004-0,02% предпочтительнее отобразить в следующем виде:

с02 = ан +56,27^ -82,5. (13)

В исследуемой технологической системе для производства холоднокатаной листовой стали высокого качества применяется холодная прокатка на двухклетевом реверсивном стане с клетями кварто СУС, отличающаяся от традиционной системы кварто выпукло-вогнутой профилировкой рабочих валков, что обуславливает особенности их взаимодействия с полосой. Известны рекомендации по расчету усилия прокатки в таких клетях1, но анализ особенностей расчета другого важного параметра - крутящего момента - отсутствует. В связи с этим выполнено иссле-

1 Оценка и совершенствование модели расчета усилия холодной прокатки / В. М. Салганик, И. В. Впер, М.И. Румянцев и др. // Теория и практика производства листового проката. Липецк, 2003. С. 152-157.

Рис. 3. Влияние суммарного обжатия стали с пониженным содержанием углерода на приращение условного предела текучести: 1 - по формуле (9); 2 - по формуле (10)

дование момента прокатки на двухклетевом реверсивном стане с валковыми системами СУС-кварто. Анализом особенностей зависимости коэффициента плеча от условий процесса выявлено, что наиболее информативными факторами являются показатель высоты очага деформации таи, а также соотношение между радиусом рабочего валка и толщиной переднего конца полосы к^И.. С доверительной вероятностью 95% получена следующая аппроксимация зависимости коэффициента плеча от указанных факторов:

у = 0,041 тспч + 97,42 \ /Я - 0,68,

(14)

(Я2 =0,765; /¡,=16,287; =3,422).

При использовании данной зависимости ошибка оценивания величины погонного момента прокатки находится, в основном, в пределах ±20% в то время как расчеты с применением известных формул для определения коэффициента плеча дают как правило заниженные значения момента, причем ошибка может достигать 40-80%.

Для составления методики расчета производительности двухкле-тевого реверсивного стана произвели серию наблюдений за работой стана 1700 ОАО «ММК». Установили, что допустимо рассматривать упрощенную тахограмму (рис. 4), а для выбора установившейся скорости прокатки в последней по ходу металла клети, после которой он имеет толщину км, используется зависимость2:

= Кв а0 [у]. К', (15)

где [у]^ - максимальная допустимая по технической характеристике скорость в клети; Ка - коэффициенты влияния предела текучести подката; а0 и а, - эмпирические коэффициенты.

Составляющие времени цикла рассчитываются по формулам, аналогичным приведенным в работе Л.Г. Химича и др., а ускорения ар, замедления ат и время реверса трев задаются случайным образом из диапазонов, указанных в табл. 2.

Указанные в табл. 2 диапазоны рекомендуемых значений являются доверительными интервалами медианы распределения соответствующих параметров. Применение в качестве характеристики положения именно медианы вызвано заметными отличиями выборочных распределений от

7

" Выбор первого приближения скоростного режима при автоматизированном проектировании непрерывной холодной прокатки / В.М. Салганик, Г.А. Медведев, М.И. Румянцев и др. // Труды четвертого конгресса прокатчиков в 2-х томах. Т. I. М.: АО «Черметинформация», 2002. С. 163-167.

г 4

Рис. 4. Модель тахограммы прокатки одного рулона на двухклетевом реверсивном стане:

у0 и у - заправочная и рабочая скорость прокатки; т0 и хуст - время прокатки на заправочной и рабочей скорости; т и хш - время разгона и торможения; т - время реверса; х)(- машинное время; пк и зк - для переднего и заднего конца соответственно: 1 и 2 - пеовый и втооой поохолы

Таблица 2

Выборочные характеристики параметров скоростного режима двухклетевого реверсивного стана и значения, рекомендуемые для использования в расчетах производительности

Характеристика а , м/с2 ат, м/с2 Т рев ' С

1* 2 1 2

Минимум 0,26 0,23 0,26 0,30 40,0

Максимум 0,45 0,42 0,70 0,58 87,0

Медиана 0,40 0,37 0,39 0,40 62,0

Стандартное отклонение 0,07 0,06 0,15 0,09 13,0

Диапазон рекомендуемых значений 0,380,42 0,350,39 0,350,43 0,380,42 58,865,2

* - Номер прохода

нормального закона. Проверочные расчеты показали, что модель скоростного режима в виде тахограммы, изображенной на рис. 4, выбор рабочей скорости, значений ускорения, замедления, а также времени реверса

из диапазонов, указанных в табл. 3, позволяют рассчитывать время цикла с погрешностью не более 6%.

С использованием изложенных выше результатов была разработана комплексная модель процесса прокатки на двухклетевом реверсивном стане. Лежащий в ее основе алгоритм является реализацией обобщенного алгоритма автоматизированного проектирования режима прокатки3. Комплексная модель реализована в виде компьютерной программы.

В четвертой главе найдена рациональная толщина подката кгк, которая является важным параметром сквозной технологии производства холоднокатаной листовой стали. Её влияние проявляется как в свойствах готового проката, так и в пропускной способности взаимосвязанных между собой станов горячей и холодной прокатки.

Задачу решали применительно к производству в технологической системе «ШСГП 2000-РСХП 1700» холоднокатаного проката шириной 1 100-1300 мм из стали с содержанием углерода 0,004-0,02% и марганца до 0,20%, свойства которого удовлетворяют требованиям к продукции марок CQ, DQ и DDQ. Оптимизируемым параметром выбрали толщину

подката h,K, целевой функцией - производительность системы «ШСГП 2000-РСХП 1700» (П1),а. критерием оптимальности - ее максимум:

Пг = (п

шсгп + Пгсхп) -» max , (16)

где Пшсгп и Прсхп - производительность ШСГП 2000 и двухклетевого реверсивного стана 1700 соответственно.

На основании результатов вычислительных экспериментов получили следующие аппроксимации:

Пшсгп = 1024,9 + 100,78Й,,-29,290/6

(Д2 =0,991; Fp =9802,64; F95 =3,044); Прсхп =69,5-0,34^+108,8A„-l,75G/6

U<>)

(i? =0,964; =71,493; F95 =3,587),

где G- масса рулона; b- ширина полосы; Л^ = hPKlhXK - суммарная вытяжка при холодной прокатке.

В качестве ограничений необходимо рассматривать свойства готовых полос, а также возможности стана холодной прокатки по обжатию подката на полосу требуемой толщины. Зависимость для определения суммарной вытяжки, допустимой по возможностям двухклетевого ревер-

3 Румянцев М.И. Методика разработки режимов листовой прокатки и ее применение // Вестник МГТУ, 2003. №3. С. 16-18.

сивного стана, получили регрессионным анализом результатов вычислительных экспериментов

[К] = 10,228 -2,49\к. -6,657 Ъ\1п

\ (19)

(Л" =0,686; ^=13,136; ^95 =3,587),

где Ьр - длина бочки опорного валка реверсивного стана.

Зависимости для расчета свойств холоднокатаного проката из стали с содержанием углерода 0,004-0,02% в состоянии поставки нашли на основании результатов производства опытных партий:

стг = 1852,9Мп -1№£ -136,8 (Л2 =0,788; ^=50,323; ,Р95 =3,354); 54 = 187,65С - 2,72А,Х + 47,88; (Л2 =0,687; ^ =29,732; =3,354); ая = 301,14 - 756,26С-ОД 684

(20) (21)

(Л2 =0,687; Fp =29,732; F95 =3,354).

(22)

Задачу решали в среде MS Excel с применением инструмента «Поиск решения» для 186 вариантов граничных условий [hK, b, С, Мп}. Установили, что при увеличении толщины холоднокатаной полосы от 0,35 до 1,25 мм целевая функция возрастает, достигает максимума 1000-1025 т/ч при толщине холоднокатаного металла 1,25-1,50 мм и в дальнейшем несколько уменьшается (рис.5).

Дальнейший анализ показал, что снижение целевой функции при h!K > 1,2 мм обусловлено проявлением

I ! ^^

1 Ж "V \ ^ 1 7

Щ ;

///> [

///; I ;

У/ ! N

0,25 0,45 0,65 0,85 1,05 1,25 1,45 1,65 1,85

Рис. 5. Влияние толщины и ширины холоднокатаной полосы из стали с содержанием углерода 0,004-0,020% без микролегирования на производительность системы «ШСГП2000-РСХП1700»: О 1, □ 2 и ХЗ - ширина 1100, 1200 и 1300 мм соответственно

ограничений по техническим возможностям двухклетевого реверсивного стана (^/[^х]-> 1, рис. 7,а) и приближением предела текучести к наибольшему допустимому значению 200 МПа (рис. б, б). Для преодоления указанных ограничений приходится снижать толщину горячекатаной полосы, что и снижает производительность ШСГП.

0.3 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5 Ь.,П °'3 И 07 1'1 1'3 1'5 Д.,"

Рис. 6. Влияние толщины холоднокатаной полосы на проявление ограничений по допустимой вытяжке на РСХП (а) и пределу текучести (б): 1,2 и 3 - при ширине полосы 1100, 1200 и 1300 мм соответственно

Итоги поиска рациональной толщины подката из сталей с пониженным содержанием углерода для указанных исходных условий приведены в табл. 3.

Таблица 3

Толщина подката, мм, для производства холоднокатаного проката из стали марок С<3, БС) и ОБС? с пониженным содержанием углерода

кк ,мм Применяемая в клети 1 с валками Расчетная при ширине

гладкими насеченными 1100 1200 1300

0,35 1,8 - 1,5 1,5 1,5

0,50 2,0 1,8 2,2 2,1 1,9

0,75 2,4 2,4 3,0 2,7 2,5

1,00 2,6 2,6 3,4 3,0 2,6

1,25 2,8 2,8 3,5 3,0 2,5

В случае необходимости производства холоднокатаного проката марок СС>, и ОБО при толщине 0,35 мм заданные свойства будут обеспечены, если применять подкат толщиной 1,5 вместо 1,8 мм. Для проката толщиной 0,5-1,0 мм возможно применение подката увеличенной толщины при любой ширине в пределах 1100-1300 мм. Требуемые свойства холоднокатаного металла толщиной 1,25 мм могут быть получены при ширине 1100-1200 мм, а металла толщиной 1,5 мм - только при ширине не более 1100 мм. Таким образом, результаты исследования показы-

вают, что с точки зрения повышения производительности системы «ШСГП 2000 - РСХП 1700» по выпуску холоднокатаного проката марок СС), и БЭС) применение стали с пониженным содержанием углерода наиболее эффективно для полос толщиной от 0,5 до 1,0-1,2 мм.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Разработана модель охлаждения полосы на отводящем рольганге ШСГП, в которой минимизированы погрешности связанные с усреднением условий охлаждения, как по времени, так и по температуре металла, а также с несимметричностью условий охлаждения и верха и низа полос.

2.Установлено, что в случае получения плавок стали с содержанием углерода 0,004-0,020% горячую прокатку полос, предназначенных к переработке в качественный холоднокатаный листовой прокат для холодной штамповки, следует заканчивать при температуре 900-930°с и сматывать при температуре 600-650°С и при этом охлаждение водой начинать с первой секции установки ускоренного охлаждения. В таком случае в горячекатаном металле формируются зерна 7-8 баллов равномерно распределенные по толщине полосы.

3.Установлено, что для обеспечения в готовом холоднокатаном прокате из сталей с содержанием углерода 0,004-0,020% рациональной величины зерна (7-9 баллов) горячекатаный подкат, полученный с применением указанных выше температуры конца прокатки и условий охлаждения, необходимо подвергать холодной прокатке с суммарным обжатием не менее 60%. Построены аппроксимации кривой упрочнения таких сталей и зависимости свойств готового холоднокатаного проката из них от суммарной степени холодной деформации, а также массовой доли углерода и марганца.

4.Получена аппроксимация зависимости коэффициента плеча равнодействующей усилия прокатки на двухклетевом реверсивном стане с валковыми системами СУС-кварто, который является элементом технологической системы производства холоднокатаного проката высокого качества, обеспечивающая снижение погрешности расчета крутящего момента в таких клетях с ±(40-80) до ±20%. Изучены особенности скоростного режима стана и разработана модель для его синтеза, обеспечивающая ошибку расчета времени цикла прокатки не более 6%. Разработаны модель процесса холодной прокатки на двухклетевом реверсивном стане и компьютерная реализация этой модели.

5.Выполнен поиск рациональной толщины горячекатаного подката из стали с содержанием углерода 0,004-0,020%, которая обеспечивает требуемые механические свойства готового холоднокатаного проката и максимальную общую производительность технологической системы «ШСГП 2000 - РСХП 1700». Установлено, что с точки зрения повышения производительности указанной технологической системы по выпуску

холоднокатаного проката марок CQ, DQ и DDQ применение стали с пониженным содержанием углерода наиболее эффективно для полос толщиной от 0,5 до 1,0-1,2 мм. При этом вариация химического состава стали по углероду и марганцу в пределах установленных норм может быть компенсирована изменением толщины подката в пределах 0,5-0,8 мм.

ПУБЛИКАЦИИ ПО РАБОТЕ

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Завалищин Г.А. Оценивание повышения результативности технологии производства холоднокатаного листового проката за счет применения стали с пониженным содержанием углерода / М.И.Румянцев, Г.А.Завалищин, И.Б Сапожников, Д.Е. Борковой // Вестник ГОУ ВПО «МГТУ». 2007. № 3. С. 68-72.

2. Завалищин Г.А., Румянцев М.И., Салганик В.М. Вариант подхода к выбору режима охлаждения на отводящем рольганге ШСГП / «Молодежь Сибири - науке России»: сб. материалов межрегион, конференции. Красноярск, 2003. С. 184-189.

3. Завалищин Г.А. Влияние температурного режима конца прокатки и охлаждения на структурообразование в низкоуглеродистых и особонизкоуглеродистых сталях / А.Н. Завалищин, Г.А. Завалищин, Л.В. Крынина и др. // Фазовые и структурные превращения в сталях: труды школы-семинара. Магнитогорский дом печати, 2003. С. 418-431.

4. Завалищин Г.А. Моделирование охлаждения на отводящем рольганге ШСГП 2000 ОАО «ММК» / В.М Салганик, Г.А. Завалищин, М.И. Румянцев и др. // Материаловедение и термическая обработка металлов: международ: сб. науч. трудов под ред. А.Н. Емелюшина. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2004.-С. 32-34.

5. Завалищин Г.А., Румянцев М.И., Салганик В.М. Моделирование охлаждения на отводящем рольганге ШСГП // Теория и практика производства листового проката: сб. науч. трудов. Липецк: ГОУ ВПО «ЛГТУ», 2005. 4.2. С. 19-25.

6. Завалищин Г.А. Влияние содержания углерода на структуру и свойства стали 08Ю/ М.В. Дегтярев, C.B. Денисов, Г.А. Завалищин, А.Н. Завалищин, В.Е.'Злов, О.О. Ишмаева // Теория и практика производства листового проката: сб. науч. трудов. Липецк: ГОУ ВПО «ЛГТУ», 2005. 4.1. С. 185-189.

7. Завалищин Г.А. Влияние содержания углерода на структуру и свойства стали / С.В.Денисов, А.Н. Завалищин, Г.А. Завалищин и др. // Вестник ГОУ ВПО «МГТУ». 2005. № 3. С. 70-74.

8. Завалищин Г.А. Получение горячекатаной полосы со свойствами холоднокатаной / А.Н. Завалищин, Г.А. Завалищин, М.И.Румянцев и др. // Материалы 64-й научно-технической конференции по итогам на-

учно-исследовательских работ за 2004-2005г: сб. докладов, том 1. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2006. С. 75-79.

9. Завалищин Г.А. Выбор режимов охлаждения на отводящем рольганге ШСГП для сталей с различным содержанием углерода / В.М. Салганик, М.И. Румянцев, Г.А. Завалищин // Моделирование и развитие процессов обработки металлов давлением: сб. науч. трудов под ред. В.М. Салганика. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2006. С. 70-76.

10. Завалищин Г.А., Румянцев М.И., Орлов Н.Б. Моделирование элементов производства листовой стали с пониженным содержанием углерода для повышения служебных свойств продукции и результативности технологии // Вестник ГОУ ВПО «МГТУ». 2007. № 1. С.60-73.

11. Завалищин Г.А., Румянцев М.И., Насонов В.В. Рациональная толщина подката для холоднокатаной листовой стали с пониженным содержанием углерода, получаемой прокаткой на двухклетевом реверсивном стане // Моделирование и развитие процессов ОМД: межрегионал. сб. науч. трудов. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ». 2007. С. 148-154.

Подписано в печать 19.10.2009. Формат 60x84 1/16. Бумага тип.№ 1.

Плоская печать. Усл.печ.л. 1,00. Тираж 100 экз. Заказ 762.

455000, Магнитогорск, пр. Ленина, 38 Полиграфический участок ГОУ ВПО «МГТУ»

05.16.05 - Обработка металлов давлением

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель -доцент, кандидат технических наук

Румянцев М.И.

Магнитогорск

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ СВОЙСТВ ХОЛОДНОКАТАНОГО ПРОКАТА И МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕХНОЛОГИИ ЕГО ПРОИЗВОДСТВА.

1.1. Особенности формирования свойств при горячей прокатке на широкополосном стане.

1.2. Особенности формирования свойств при переработке горячекатаных полос в холоднокатаный прокат.

1.2.1. Влияние обжатия при холодной прокатке.

1.2.2. Влияние рекристаллизационного отжига.

1.2.3. Влияние дрессировки.

1.3. Известные решения и задачи моделирования охлаждения полосы на отводящем рольганге широкополосных станов.

1.4. Задачи моделирования холодной прокатки на двухклетевом реверсивном стане для оценивания его результативности как элемента технологической системы производства холоднокатаного проката.

Выводы по первой главе.

ГЛАВА 2. ФОРМИРОВАНИЕ ТРЕБУЕМЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ В ПРОЦЕССЕ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ.

2.1. Особенности отводящего рольганга ШСГП 2000 ОАО «ММК».

2.2. Построение модели охлаждения полосы на отводящем рольганге.

2.3. Проверка работоспособности модели охлаждения.

2.4. Разработка модели для выбора первого приближения охлаждения на отводящем рольганге ШСГП.

Выводы по второй главе.

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ СТАЛЕЙ С ПОНИЖЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ УГЛЕРОДА.

3.1. Особенности двухклетевого реверсивного стана и процесса прокатки.

3.2. Построение кривой упрочнения сталей с пониженным содержанием углерода.

3.2. Построение модели для расчета крутящего момента.

3.3. Расчет производительности двухклетевого реверсивного стана.

3.4. Компьютерное моделирование прокатки на двухклетевом реверсивном стане.

Выводы по третьей главе.

ГЛАВА 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ ТОЛЩИНЫ ПОДКАТА ДЛЯ ХОЛОДНОКАТАНОЙ ЛИСТОВОЙ СТАЛИ С ПОНИЖЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ УГЛЕРОДА, ПОЛУЧАЕМОЙ ПРОКАТКОЙ НА ДВУХКЛЕТЕВОМ РЕВЕРСИВНОМ СТАНЕ.

4.1. Постановка задачи.

4.2. Построение целевой функции.

4.3. Влияния степени деформации при холодной прокатке на механические свойства проката из стали с пониженным содержанием углерода.

4.4. Решение задачи поиска рациональной толщины подката.

Выводы по четвертой главе.

Несмотря на постоянный рост потребления автомобильной промышленностью высокопрочной холоднокатаной конструкционной стали групп прочности HSS (High Strange Steel — сталь высокой прочности с временным сопротивлением aä =280-700 МПа) и UHSS (Ultra High Strange Steel - сталь особо высокой прочности с ай более 700 МПа), для штамповки металлоизделий различного назначения, не требующих повышенных прочностных свойств, достаточно широко применяется и будет применяться в будущем тонколистовой холоднокатаный прокат из стали с содержанием углерода менее 0,02 % без дополнительного легирования титаном и ниобием (далее — сталь с пониженным содержанием углерода, СПСУ). Такой прокат обладает повышенной штампуемостью как без покрытия, так и с покрытием и в международной практике классифицируется на марки CQ (коммерческого качества), DQ и DDQ, что соответствует категориям вытяжки ВГ (весьма глубокая), СВ (сложная) и ОСВ (особо сложная) по ГОСТ 9045. Однако особенности формирования зеренной структуры и кинетики выделения цементита в сталях с содержанием углерода менее 0,02 % значительно отличаются от таковых в сталях с более высоким содержанием углерода, что затрудняет получение ожидаемых служебных свойств вследствие склонности к формированию в горячем подкате крупно- и разнозернистой структуры и к выделению грубого цементита. В дальнейшем крупнозернистая структура наследуется, пониженное содержание углерода и выделения грубого цементита изменяют кинетику роста зерна при рекристаллизационном отжиге холоднокатаной стали, что приводит к крупнозернистости в готовом прокате, которая провоцирует образование дефекта «апельсиновая корка» при штамповке.

Указанные особенности проявлялись и в технологической системе «Широкополосный стан горячей прокатки 2000 - двухклетевой реверсивный стан холодной прокатки 1700» (далее - система «ШСГП 2000-РСХП 1700»), которая функционирует в ОАО «ММК». В технологической система «ШСГП

2000-РСХП 1700» ОАО «ММК»» существует отработанная связь между толщинами подката и готовой холоднокатаной листовой стали. Однако опыт производства последних лет, проката с особо низким содержанием углерода (от тысячных до 0,02%) не дает ожидаемой повышенной пластичности, и при прокатке стали по существующим режимам выход годного по величине зерна снижается до 52 %. В то же время пониженные прочностные свойства подката из такой стали, позволяют увеличить обжатия при холодной прокатке, тем самым, изменяя производительность в системе ШСГП 2000 - РСХП 1700.

Учитывая, что годовой объем производства проката из стали с пониженным содержанием углерода составляет тысячи тонн, разработка сквозной технологии получения холоднокатаного тонкого листа, отвечающего всем требованиям и, к тому же, имеющего повышенную штампуемость, является актуальной задачей.

Цель настоящей работы - получение высококачественного холоднокатаного листового проката марок С(3, ОС) и БОС) из сталей с содержанием углерода 0,004-0,02 % за счет совершенствования сквозной технологии горячей и холодной прокатки.

Для достижения поставленной цели в работе были решены следующие научно-технические задачи 1:

1. Исследованы особенности формирования структуры и свойств холоднокатаного проката из сталей с содержанием углерода 0,004-0,02 % , в результате последовательно выполняемых охлаждения полосы на отводящем рольганге ШСГП, прокатки, отжига и дрессировки в цехе холодной прокатки.

2. Разработаны модели охлаждения на отводящем рольганге широкополосного стана горячей прокатки, учитывающие зависимость теплофизиче-ских свойств стали от температуры и асимметрию условий охлаждения верхней и нижней поверхностей полос.

1 диссертация выполнена при научной консультации д-ра техн. наук, профессора Салганика В.М.

3. Разработана комплексная модель процесса холодной прокатки на двухклетевом реверсивном стане, отображающая, в том числе, особенности деформационного упрочнения стаей с пониженным содержанием углерода, момента прокатки в клетях СУС-кварто, скоростного режима и производительности процесса.

4. Найдена рациональная толщина подката, охлажденного по усовершенствованным режимам, обеспечивающая за счет увеличения его степени холодной деформации, требуемую зеренную структуру готового проката без потери производительности в технологической системе «ШСГП 2000 — РСХП1700».

Соответственно указанным задачам диссертационная работа имеет следующую структуру (рис. 1)

Научная новизна работы:

1. Известные зависимости для расчета снижения температуры металла на отводящем рольганге широкополосного стана горячей прокатки, базирующиеся на теории конвективного теплообмена, дополнены коэффициентом, отображающим несимметричность условий охлаждения верха и низа полосы, а также получены выражения для определения величины указанного коэффициента на участках охлаждения как воздухом, так и водой с учетом зависимости теплофизических свойств металла от его температуры;

2. Установлена неизвестная ранее зависимость предела текучести стали с содержанием углерода 0,004-0,020 % без добавок микролегирующих элементов от суммарной степени холодной деформации и получена достоверная аппроксимация кривой упрочнения таких сталей;

3. Установлены количественные зависимости механических свойств готового холоднокатаного проката из стали с содержанием углерода 0,0040,020 % без добавок микролегирующих элементов, отображающие совместное влияние количества углерода и марганца, а также суммарного обжатия при холодной прокатке;

Получена статистическая зависимость коэффициента плеча равнодействующей для расчета момента холодной листовой прокатки в клети СУС-кварто, обеспечивающая по сравнению с известными снижение погрешности расчета крутящего момента в таких клетях с ±(40-80) до ±20 %.

Рис. 1. Структура диссертационной работы

Практическая ценность:

1. Разработана математическая модель охлаждения полосы на отводящем рольганге широкополосного стана горячей прокатки, в которой минимизированы погрешности, связанные с усреднением условий охлаждения как по времени, так и по температуре металла, а также с несимметричностью условий охлаждения верха и низа полос.

2. Изучены особенности скоростного режима двухклетевого реверсивного стана холодной прокатки и разработана модель для его синтеза, обеспечивающая ошибку расчета времени цикла прокатки не более 6 %. С использованием указанной модели скоростного режима, а также установленных в работе новых зависимостей для расчета предела текучести и коэффициента плеча равнодействующей разработаны модель процесса холодной прокатки на двухклетевом реверсивном стане и компьютерная реализация этой модели.

3. Установлены рациональные значения температуры конца прокатки и смотки, а также условия охлаждения полос из стали с содержанием углерода 0,004-0,020% без добавок микролегирующих элементов, предназначенных для переработки в качественный холоднокатаный прокат для холодной штамповки, а также рациональные значения их толщины, обеспечивающие в комплексе требуемые механические свойства готового холоднокатаного проката без снижения производительности технологической системы «Широкополосный стан горячей прокатки — реверсивный двухклетевой стан холодной прокатки».

Реализация работы:

1. Результаты диссертационной работы были опробованы и внедрены в виде изменения № 12 от 26.10.2005 сквозной технологической инструкции ТИ 101-Я-360-99 «Производство холоднокатаных листов, полос и холоднокатаной ленты из стали марки 08Ю» и изменения № 6 от 25.03.05 к технологической инструкции ТИ 101-П-ХЛ5-156-2004 «Холодная прокатка на непрерывном 4-клетевом стане 2500».

2. Результаты работы внедрены в учебный процесс подготовки инженеров в Магнитогорском государственном техническом университете по специальности «Обработка металлов давлением» в виде методических разработок: «Методика разработки режима охлаждения на отводящем рольганге широкополосного стана горячей прокатки» и «Методика расчета производительности двухклетевого реверсивного стана холодной прокатки».

Выводы по четвертой главе

1. Компьютерным моделированием прокатки на ШСГП 2000 и РСХП 1700 изучены особенности вариации их производительности в связи с такими параметрами, как толщина горячекатаной полосы, погонная масса рулона, толщина холоднокатаной полосы и суммарная вытяжка при холодной прокатке. Множественным регрессионным анализом при доверительной вероятности 95 % получены зависимости, отображающие производительность каждого из станов от указанных факторов.

2. Экспериментально исследовано влияние температурных условий горячей прокатки и суммарной деформации при последующей холодной прокатке на механические свойства холоднокатаного проката из стали с пониженным содержанием углерода. Установлено, что повышение температуры конца прокатки в интервале 920-950°С приводит к получению в подкате однородного зерна номеров 7-8 и совместно с одновременным повышением суммарного обжатия, способствуют получению оптимальной оладьеобраз-ной, мелкозернистой структуры холоднокатаной низкоуглеродистой стали, обладающей высокой штампуемостью и низким значением предела текучести.

Множественным регрессионным анализом при доверительной вероятности 95% получены выражения, отображающие зависимости свойств от содержания углерода и марганца, а также суммарной вытяжки металла при холодной прокатке.

3. С использованием указанных зависимостей выполнен поиск рациональной толщины горячекатаного подката, максимизирующей общую производительность технологической системы «ШСГП 2000 - РСХП 1700» при ограничениях на механические свойства и суммарную вытяжку на стане холодной прокатки. Установлено, что с точки зрения повышения производительности указанной технологической системы по выпуску холоднокатаного проката марок СС>, и ОБС) применение стали с пониженным содержанием углерода наиболее эффективно для полос толщиной от 0,5 до 1,0-1,2 мм. При этом вариация химического состава стали по углероду и марганцу в пределах установленных норм может быть компенсирована изменением толщины подката в пределах 0,5-0,8 мм.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработана модель охлаждения полосы на отводящем рольганге ШСГП, в которой минимизированы погрешности связанные с усреднением условий охлаждения, как по времени, так и по температуре металла, а также с несимметричностью условий охлаждения и верха и низа полос.

2. Установлено, что в случае получения плавок стали с содержанием углерода 0,004-0,02 % горячую прокатку полос, предназначенных к переработке в качественный холоднокатаный листовой прокат для холодной штамповки, следует заканчивать при температуре 900-930 °С и сматывать при температуре 600-650 °С и при этом охлаждение водой начинать с первой секции установки ускоренного охлаждения. В таком случае в горячекатаном металле формируются зерна 7-8 номеров равномерно распределенные по толщине полосы.

3. Установлено, что для обеспечения в готовом холоднокатаном прокате из сталей с содержанием углерода 0,004-0,02 % рациональной величины зерна (7 - 9 номеров) горячекатаный подкат, полученный с применением указанных выше температуры конца прокатки и условий охлаждения, необходимо подвергать холодной прокатке с суммарным обжатием не менее 60%. Построены аппроксимации кривой упрочнения таких сталей и зависимости свойств готового холоднокатаного проката из них от суммарной степени холодной деформации, а также массовой доли углерода и марганца.

4. Получена аппроксимация зависимости коэффициента плеча равнодействующей усилия прокатки на двухклетевом реверсивном стане с валковыми системами СУС-кварто, который является элементом технологической системы производства холоднокатаного проката высокого качества, обеспечивающая снижение погрешности расчета крутящего момента в таких клетях с ± (40-80) до ±20 %. Изучены особенности скоростного режима стана и разработана модель для его синтеза, обеспечивающая ошибку расчета времени цикла прокатки не более 6 %. Разработаны модель процесса холодной прокатки на двухклетевом реверсивном стане и компьютерная реализация этой модели.

5. Выполнен поиск рациональной толщины горячекатаного подката из стали с содержанием углерода 0,004-0,02 %, которая обеспечивает требуемые механические свойства готового холоднокатаного проката и максимальную общую производительность технологической системы «ШСГП 2000 - РСХП 1700». Установлено, что с точки зрения повышения производительности указанной технологической системы по выпуску холоднокатаного проката марок С<3, ОС} и применение стали с пониженным содержанием углерода наиболее эффективно для полос толщиной от 0,5 до 1,0-1,2 мм. При этом вариация химического состава стали по углероду и марганцу в пределах установленных норм может быть компенсирована изменением толщины подката в пределах 0,5-0,8 мм.

1. Коцарь С.Л., Белянский А.Д., Мухин Ю.А. Технология листопрокатного производства. М.: Металлургия, 1997. 272 с.

2. Полухин П.И., Заугольников Д.Н. Качество листа и режимы непрерывной прокатки. Алма-Ата, 1974. 395 с.

3. Шкатов В.В., Франценюк Л.И., И.В. Богомолов / Математическое моделирование структурообразования при горячей прокатке стали // Сталь, 1995. №.8. С. 64-69.

4. Влияние примесей на формирование структуры подката тонколистовой стали 08Ю / Б.С. Натапов, В.Е. Олыпанецкий, Е.В. Полывяная и др. // Сталь, 1972. №1. С. 82-83.

5. К вопросу о нитридах алюминия в стали 08Ю / A.A. Востриков, Л.П. Сарычева, Э.И. Шарипов и др. // Сталь, 1973. № 11. С. 1034-1036.

6. Рекристаллизационный отжиг широкополосных рулонов автолистовой стали / М.П. Мишин, Д.П. Галкин, М.И. Колов и др. // Сталь, 1975. № 2. С. 155-159.

7. О возможности управления стуктурообразованием горячекатаной полосы на широкополосных сталях / С.В.Денисов, А.Н. Завалищин, В.Е Злов и др. // Производство проката, 2004. №6. С. 5-8.

8. Влияние условий охлаждения рулонов на структуру и свойства горячекатаной полосовой стали / В.В. Шкатов, М.А. Бобров, С.Л. Коцарь и др. // Сталь, 1999. №10. С. 55-59.

9. Новиков И.И. Новиков И.И. Теория термической обработки. М.: Металлургия, 1977. 391 с.

10. Мухин Ю.А., Белянский А.Д. / Улучшение комплекса механических свойств полос путем управления температурным режимом прокатки // Сталь, 1996. № 2. С. 50-52.

11. Попов A.A., Попова JI.E. Изотермические и термокинетеческие диаграммы распада переохлажденного аустенита. Москва, 1961. 430 с.

12. Шкатов В.В. / Моделирование и оптимизация структурообразования при непрерывной горячей прокатке листовых сталей. Автореферат . докт. техн. наук. Липецк: ЛГТУ, 1998. 46 с.

13. Сафьян Н.М. Прокатка широкополосной стали. М.: Металлургия, 1969. 460 с.

14. Острейко И.А., Медведев A.M., Мустафаев И.А. / Пластическая анизотропия листовой стали непрерывной прокатки // Известия ВУЗов. Черная металлургия, 1970. №2. С. 72-74.

15. Натапов Б.С., Ботвиновский В.Е. / Об основных проблемах производства стали для глубокой вытяжки // Сталь, 1969.-№3. С. 261-262.

16. Оробцев В.В., Ю.В. Коновалов / Исследование влияния термоциклиро-вания непрерывнолитого металла на его структуру после горячей деформации // Производство проката, 2004. №1. С. 36 38.

17. Разработка и внедрение технологии контролируемой прокатки листов толщиной 21-105 мм на стане 2300 ОАО «Мечел» / А.Ш. Гиндин, Л.П. Черникова, А.Г. Бабкин и др. // Производство проката, 2001. № 9. С.14.

18. Чернов П.П., Ларин Ю.И., Поляков В. Н. / Влияние условий смотки и ускоренного охлаждения на фазовый состав и свойства прокатной окалины // Производство проката, 2001. № 12. С. 35 38.

19. Братусь С.А. / Оптимизация температурно-скоростного режима горячей прокатки на НШС // Сталь, 1985. №11. С. 40-44.

20. Франценюк И.В., Франценюк Л.И. Современные технологии производства металлопроката на Новолипецком металлургическом комбинате. М.: ИКЦ «Академкнига», 2003. 208 с.

21. О возможности управления структурообразовнием горячекатаной полосы на широкополосных станах /C.B. Денисов, А.Н. Завалищин, В.Е.Злов и др. // Производство проката, 2004. № 6. С.5-8.

22. Мухин Ю.А., Бобков Е.Б. / Взаимосвязь параметров горячей прокатки и кинетики распада переохлажденного аустенита // Известия ВУЗов. Черная металлургия, 1996. №5. С. 27-29.

23. Исследование причин аномального роста зерна на поверхности подката стали 08Ю / В.Н. Скороходов, В.П. Настич, К.С. Коцарь и др. // Производство проката, 1999. №12. С. 40-43.

24. Особенности формирования структуры при горячей прокатке стали 09Г2С / В.И. Лизунов, В.Г. Моляров, В.В. Шкатов, и др. // Известия ВУЗов. Черная металлургия, 1985. № 7. С. 129-132.

25. Преобразование зерна при первичной рекристаллизации / М.А. Штре-мель, В.И. Лизунов, В.В.Шкатов и др. // Металловедение и термическая обработка металлов, 1984. №6. С. 2-5.

26. Штремель М.А., Лизунов В.И., Шкатов В.В. / Преобразование зерна при превращении в малоуглеродистой стали // Металловедение и термообработка металлов, 1979. № Ю. С. 8 -10.

27. Захаров А.Е., Герус В.И., Мирощниченко Л.О. / Влияние скорости охлаждения на механические свойства и микроструктуру низкоуглеродистой рулонной стали // Металловедение и термическая обработка металлов, 1967. №12. С. 60-63.

28. Влияние условий охлаждения после горячей прокатки на структуру стали Зсп / М.А. Штремель, В.И. Лизунов, Ю.А. Мухин и др. // Сталь, 1981. № 6. С. 45-48.

29. Ускоренное охлаждение листа / А.Е.Захаров, Б.П.Зуев, Д.А.Стороженко и др. // Сталь, 1971. № 8. С. 27-29.

30. Горелик С.С. Рекристаллизация металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1978. 366 с.

31. Диомидов Б.Б., Литовченко Н.В. Технология прокатного производства. М.: Металлургия, 1979. 240 с.

32. Третьяков A.B., Третьяков Е.М., Мигачева Г.П. Дрессировка и качество тонкого листа. М.: Металлургия, 1977. 231 с.

33. Медведев Г.А., Денисов П.И., Медведев А.Г. Метод расчета температуры металла при горячей прокатке листов и полос: Учебное пособие. Свердловск: УПИ, 1981.56 с.

34. Коновалов Ю.В.,. Остапенко A.JL, Пономарев В.И. Расчет параметров листовой прокатки: Справочник. М.: Металлургия, 1985. 430 с.

35. Кривандин В.А., Егоров A.B. Тепловая работа и конструкция печей черной металлургии. М.: Металлургия, 1989. 462 с.

36. Герцев А.И., Ломтев Л.Д., Шуйкин Г.А. / Методика сравнения эффективности установок ускоренного охлаждения полос // Конструкция, исследование и внедрение новых машин листовых прокатных станов: Труды ВНИИ-МЕТМАШ. № 33. М.: Металлургия, 1972. С. 60-67.

37. Шичков А.Н., Лайбеш В.Г. Теплообмен в производстве листового проката. Л.: СЗПИ, 1982. 88 с.

38. Луговской В.М. Алгоритмы систем автоматизации листовых станов. М.: Металлургия, 1974. 320 с.

39. Автоматизированные широкополосные станы, управляемые ЭВМ / М.А. Беняковский, М.Г. Ананьевский, Ю.В. Коновалов и др. М.: Металлургия, 1984. 240 с.

40. ССМ Compact Cold Mills // SMS DEMAG AG, Hot and Cold Rolling Mills Division. Hilchenbach, Germany, 2001. 8 pp. Англ.

41. Разработка и реализация новых технологий и оборудования на Магнитогорском металлургическом комбинате / В.Ф. Рашников, P.C. Тахаутдинов, Ю.А. Тверской и др. // Черная металлургия, 2004. № 4. С. 3-8.

42. Создание и освоение двухклетевого реверсивного стана холодной прокатки / В.Ф.Рашников, Р.С.Тахаутдинов, А.И. Антипенко и др. // Сталь, 2003. №7. С. 41-45.

43. Техническое перевооружение на ОАО магнитогорский металлургический комбинат = путь выхода на мировой уровень / В.Ф. Рашников, P.C. Тахаутдинов, В.Ф. Сарычев и др. // Сталь. 2003. № 4. С. 2-9.

44. Оптимальная производительность станов холодной прокатки / Г.Л. Хи-мич, A.B. Третьяков, Э.А. Гарбер и др. М.: Металлургия, 1970. 207 с.

45. Румянцев М.И., Завалищин Г.А., Орлов Н.Б. / Моделирование элементов производства листовой стали с пониженным содержанием углерода для повышения служебных свойств продукции и результативности технологии // Вестник ГОУ ВПО "МГТУ". 2007. № 1. С. 60-63.

46. Василев Я.Д. / Современные комплексы для производства тонких и сверхтонких горячекатаных полос // Металлургическая и горнорудная промышленность, 2002. № 5. С. 34-40.

47. Теория прокатки: Справочник / А.И. Целиков, А.Д. Томленов, В.И. Зю-зин и др. М.: Металлургия, 1982. 335 с.

48. Королев A.A. Конструкция и расчет машин и механизмов прокатных станов. М.: Металлургия, 1985. 376 с.

49. Василев Я. Д. / Теоретическое и экспериментальное исследование длины дуги контакта при холодной прокатке // Теоретические проблемы прокатного производства. Днепропетровск, 2000. С. 129-134.

50. Третьяков Е.М. / Об определении размера контактной области при прокатке с учетом упругих деформаций // Автоматизация процессов сварки и обработки давлением. М.: Наука, 1966. С. 142-145.

51. Василев Я.Д., Шувяков В.Г. / Алгоритм расчета давления металла на валки при холодной прокатке без применения итерационной процедуры // Известия АН СССР. Металлы, 1980. № 7. С. 89-93.

52. Полухин В.П. / Влияние упругого сжатия валков и восстановления полосы на длину дуги захвата при холодной прокатке // Известия вузов. Черная металлургия, 1969. № 9. С. 60-63.

53. Химич Г.Л., Цалюк М.Б. Оптимизация режимов холодной прокатки на ЭЦВМ. М.: Металлургия, 1973. 256 с.

54. Рокотян Е.С., Рокотян СЕ. Энергосиловые параметры обжимных и листовых станов. М.: Металлургия, 1968. 272 с.

55. Методы выбора режимов и расчета параметров при автоматизированном проектировании тонколистовой прокатки / Салганик В.М., Медведев Г.А., Румянцев М.И. и др. // Труды третьего конгресса прокатчиков. М.: АО «Чер-метинформация», 2000. С. 180-187.

56. Контактное взаимодействие металла и инструмента при прокатке. П.И. Полухин, В.А. Николаев, В.П. Полухин и др. М.: Металлургия, 1974.200 с.

57. Фомин Г.Г., Дубейковский A.B., Гринчук П.С. Механизация и автоматизация широкополосных станов горячей прокатки. М.: Металлургия, 1979. 232с.

58. Физические свойства сталей и сплавов, применяемых в энергетике: Справочник / Под ред. Б.Е. Неймарк. М.: Энергия, 1967. 240 с.

59. Завалищин Г.А., Румянцев М.И., Салганик В.М. Вариант подхода к выбору режима охлаждения на отводящем рольганге ШСГП // «Молодежь Сибири науке России»: сб. материалов межрегионал. конференции. Красноярск, 2003 С. 184-189;

60. Чащин В.В., Капитанов В.А., Попов Е.С. / Использование температурной математической модели при разработке технологии регулируемого охлаждения горячекатаной полосы в рулоне // Производство проката, 2008. №8. С. 17-23.

61. Применение деформационно-температурной модели непрерывной прокатки для расчета параметров аустенитной структуры / В. А. Третьяков, Ю.К. Ковнеристый, К.С. Коцарь и др. // Производство проката, 2002. № 11. С. 13-16.

62. Новый подход к управлению установкой ускоренного охлаждения проката / Ю.И. Кудинов, Е.А. Халов, И.Ю. Кудинов и др. // Производство проката, 2004. №4. С. 24-30.

63. Синтез модели для расчета температуры тонких полос из низкоуглеродистых сталей в линии широкополосного стана горячей прокатки / М.И. Румянцев, И.Г. Шубин, P.A. Исмагилов и др. // Производство проката, 2007. №5. С. 5-22.

64. Опыт конструирования модели для расчета температуры металла вини широкополосного стана горячей прокатки / М.И. Румянцев, И.Г. Шубин, Д.Ю. Загузов, C.B. Игуменов // Производство проката, 2007. №1. С. 16-18.

65. Завалищин Г.А., Румянцев М.И., Салганик В.М. / Моделирование охлаждения на отводящем рольганге ШСГП // Теория и практика производства листового проката: сб. науч. трудов. Липецк: ГОУ ВПО «ЛГТУ», 2005. Ч. 2. С. 19-25.

66. Погоржельский В.И. Контролируемая прокатка непрерывнолитого металла. М.: Металлургия, 1986. 151 с.

67. Франценюк И.В., Захаров А.Е. Ускоренное охлаждение листа. М.: Металлургия, 1992.186 с.

68. Воронков С.Н., Завалищин А.Н., Румянцев М.И. / Оптимизация процесса ламинарного охлаждения на стане 2000 ОАО ММК // Моделирование и развитие процессов обработки металлов давлением: сб. науч. трудов. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2000. С. 83-88.

69. Влияние содержания углерода на структуру и свойства стали / С.В.Денисов, А.Н. Завалищин, Г.А. Завалищин и др. // Вестник ГОУ ВПО "МГТУ". 2005. № 3. С. 70-74

70. Влияние содержания углерода на структуру и свойства стали 08Ю / C.B. Денисов, А.Н. Завалищин, Г.А. Завалищин и др. // Теория и практика производства листового проката: сб. научн. трудов. Липецк: ГОУ ВПО «ЛГТУ», 2005. 4.1. С. 185-189.

71. Технологические параметры производства автолистовых сверхнизкоуг-леродистых сталей с эффектом упрочнения при сушке / JI.M. Сторожева,

72. B.А. Пименов, Д.А. Бурко и др. // Производство проката, 2001. № 4.1. C. 24-30.

73. Методы выбора режимов и расчета параметров при автоматизированном проектировании тонколистовой прокатки / Салганик В.М., Медведев Г.А., Румянцев М.И. и др. // Труды третьего конгресса прокатчиков. М.: АО «Чер-метинформация», 2000. С. 180-187.

74. Выбор первого приближения скоростного режима при автоматизированном проектировании непрерывной холодной прокатки / Салганик В.М., Медведев Г.А., Румянцев М.И. и др. // Труды четвертого конгресса прокатчиков. М.: АО Черметинформация», 2002. С. 163-171.

75. Коновалов Ю.В. / Настоящее и будущее агрегатов для производства горячекатаных листов и полос // Производство проката, 2008. №7. С. 10 21

76. Фридрихсен В.К., Пальмина К.Б., Третьяков A.B. / Изменение механических свойств металла при холодной прокатке // Сб. Прокатное производство. Свердловск: Металлургиздат, 1960. С. 14-20.

77. Андреюк П.В. / Сопротивление деформации сталей и сплавов в холодном состоянии // Сталь, 1973. № 8. С. 731-734.

78. Кроха В.А. Упрочнение металлов при холодной пластической деформации. Справочник. М.: Машиностроение, 1980. 157 с.

79. Третьяков A.B., Зюзин В.И. Механические свойства металлов и сплавов при обработке давлением. Справочник. М.: Металлургия, 1973. 224 с.

80. Сигалов Ю.Б., Соколов Ю.И., Головко А.И. / Изменение механических свойств стали при холодной прокатке // Металлургия и коксохимия: сб. науч. трудов. № 33. К.: Техника, 1973. С. 50-57.

81. Белосевич В. К., Нетесов Н. П. Совершенствование процесса холодной прокатки. М.: Металлургия, 1971. 272 с.

82. Оценка и совершенствование модели расчета усилия холодной прокатки / В. М. Салганик, И. В. Виер, М.И. Румянцев и др. // Теория и практика производства листового проката. Липецк: ЛГТУ, 2003. С.152-157.

83. Статистическое управление процессами. SPC / В.А. Лапидус, A.B. Глазунов, И.Н. Рыбаков и др. Н. Новгород: // ООО СМЦ «Приоритет», 2004. 181с.

84. Роберте В. Холодная прокатка стали: Пер. с англ. М.: Металлургия, 1984. 544с.

85. Исмагилов P.A. / Технология производства тонких горячекатаных оцинкованных полос с применением прокатки на широкополосном стане // Диссертация . канд. техн. наук. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2007. 183с.

86. Дедек Вл. Полосовая сталь для глубокой вытяжки. М.: Металлургия, 1970. 208 с.