Исследование и совершенствование технологии холодной прокатки низколегированных высокопрочных автомобильных сталей

• Автор: Борисов, Сергей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.16.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 146 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1. НИЗКОЛЕГИРОВАННЫЕ ВЫСОКОПРОЧНЫЕ СТАЛИ. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ОЧАГА
ДЕФОРМАЦИИ ПРИ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКЕ
1.1. Низколегированные стали с высоким пределом текучести, характеристика и особенности холодной прокатки в условиях стана 2
1.2. Технологическая схема производства низколегированной высокопрочной стали на ОАО «НЛМК»
1.3. Математические модели очага деформации для расчета энергосиловых параметров при холодной прокатке
1.4. Выводы по первой главе
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСЛОВНОГО ПРЕДЕЛА ТЕКУЧЕСТИ ГОРЯЧЕКАТАНОГО ПОДКАТА ИЗ НИЗКОЛЕГИРОВАННОЙ ВЫСОКОПРОЧНОЙ СТАЛИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА И ПАРАМЕТРОВ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ
2.1. Выводы ПО ВТОРОЙ главе
3. ИССЛЕДОВАНИЕ УПРОЧНЕНИЯ НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ ВЫСОКОПРОЧНЫХ СТАЛЕЙ ПРИ ХОЛОДНОЙ ДЕФОРМАЦИИ
3.1. Методика, материал и оборудование исследования
3.2. Определение кривой упрочнения низколегированной стали при холодной деформации
3.3. Изучение зависимости пластических свойств низколегированной высокопрочной стали от деформационного нагрева в процессе холодной прокатки
3.4. Выводы по третьей главе
4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ
4.1. Совершенствование математической модели процесса холодной прокатки
4.2. Реализация математической модели процесса холодной прокатки
4.3. Расчет параметров процесса холодной деформации Н8ЬА сталей. Точность математической модели
4.4. Выводы по четвертой главе
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Главными критериями успешного развития предприятия и его конкурентоспособности являются постоянное расширение и варьирование сортамента производимой продукции в зависимости от запросов рынка при обеспечении высокой стабильности и производительности технологических процессов в сочетании с низкими издержками и высоким качеством.
В последние годы низколегированные высокопрочные стали (Н8ЬА) находят широкое применение в машиностроении и автомобилестроении. В работе рассмотрены низколегированные стали марок НС260ЬА, НСЗООЬА НС380ЬА, Н400ЬА, НС420ЬА. Область их применения обусловлена высокими механическими свойствами (условный предел текучести до 520 МПа), что позволяет снижать вес металлоконструкций при сохранении их прочности. Применение сталей высокой прочности приводит к экономии металла на 25-30% по сравнению с конструкциями из малоуглеродистых сталей. Сложившиеся благоприятные рыночные условия обеспечивают стабильно высокий спрос на стали данного класса.
Конечная геометрия (толщина, ширина, плоскостность) и качество поверхности полос из НБЬА сталей, необходимые для автомобилестроения, достигаются в результате холодной прокатки. Производительность и стабильность процесса холодной деформации определяются составом
оборудования стана и механическими свойствами стали. Низколегированные высокопрочные стали - это специальные стали, производство которых требует наличия определенного состава оборудования на металлургических
комбинатах. Тенденции универсализации прокатных станов и стремление к получению наибольшей выгоды - факторы, определяющие необходимость
освоения технологии прокатки труднодеформируемых сталей на
существующем оборудовании.
Обеспечение широкого сортамента прокатываемых высокопрочных сталей при высокой стабильности процесса (отсутствие простоев, обеспечение

качества поверхности и плоскостности) дает производителю металлопроката конкурентные преимущества на рынке сталей. Одним из эффективных и низкозатратных путей для проверки возможности прокатки новых марок стали или оптимизации существующей технологии производства является математическое моделирование процессов при известных свойствах исследуемой стали. Наклеп сталей НБЬА в процессе холодной тонколистовой прокатки может достигать 1000 МПа и более. Закономерности и интенсивность упрочнения НЗЬА сталей в процессе холодной деформации недостаточно изучены и слабо освещены в научной литературе. Поэтому режимы холодной прокатки низколегированных сталей обычно определяются опытным путем, при этом возникают аварийные ситуации, приводящие к простоям, потере производительности стана и снижению качества проката. Несомненный интерес представляет получение данных о прочностных свойствах низколегированных сталей перед холодной деформацией в зависимости от химического состава и параметров горячей прокатки. Наличие информации о сопротивлении деформации стали до обработки и кривой её упрочнения в процессе холодной прокатки способствует снижению издержек при выполнении заказов потребителей за счет предварительного выбора режимов обработки.
Все вышесказанное обуславливает актуальность научного исследования упрочнения низколегированных высокопрочных сталей при холодной пластической деформации, математического описания и компьютерного моделирования данных процессов на основе подходов теории прокатки.
Целью работы являлось исследование упрочнения низколегированных высокопрочных сталей при холодной прокатке, получение новых данных по сопротивлению деформации для уточнения параметров начальной настройки прокатных станов при расширении марочного сортамента металлопродукции.
В работе получены и выносятся на защиту следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:

Формула для определения коэффициента трения Р.Б. Симса и Д.Ф. Артура:
ц = 10-3е5,481' при V > 5,5 м/с, (29)
где V - скорость прокатки.
При V <2,15 м/с дана зависимость /и-/л^е ~Лу, где /л0 = 0
статический коэффициент трения, т.е. коэффициент трения при V = 0; Я -постоянный коэффициент [23].
Формула Д.И. Старченко, В.И. Кузьмина, С.А. Обернихина имеет вид:
ц = //0 ±и /(а + Ьу). (30)
В этой формуле знак «+» относится к условиям прокатки без смазки, а «-» - со смазкой, /*о ' коэффициент трения при малой скорости прокатки. Коэффициенты а и Ь отражают влияние на коэффициент трения степени обжатия и наклепа, эффективности смазки, шероховатости валков, теплового эффекта и ряда других факторов [23].
Рассматриваемая формула получена аппроксимацией экспериментальных данных прокатки на ленточном стане 300 в диапазоне окружных скоростей рабочих валков 4,5-30 м/с полос из стали Ст2кп (диаметр валков 290 мм) и стали 08кп (диаметр валков 288 мм) [56].
Формула Д.И. Старченко и В.И. Капланова [57]:
М =------------------------------------------------(31)
1-2(с - 1ёи) V 4ЛК'
где Я' - сплющенный радиус валка, V - скорость прокатки; Я - постоянный эмпирический коэффициент; с - коэффициент, учитывающий влияние степени деформации; к0 - толщина полосы на входе в очаг деформации.
При прокатке с эмульсией рекомендовано с = 0,38 + 0,17^1,5 [23].
Указанная формула получена в результате исследования опережения при холодной прокатке полос из стали 08кп со смазкой 2,5-; 5- и 10 % эмульсией.
Формула А.П. Грудева [51, 52]: