Совершенствование широкополосной прокатки трубных сталей на основе моделирования поведения поверхностных трещин непрерывнолитого сляба

• Автор: Пустовойтов, Денис Олегович
• Шифр специальности: 05.16.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Магнитогорск
• Количество страниц: 148 с. : ил.

1. Состояние вопроса и задачи исследования

1.1. Виды дефектов и причины их образования на слябах,

получаемых на машинах непрерывного литья заготовок.

1.2. Способы улучшения качества поверхности непрерывнолитой заготовки

1.2.1. Совершенствование режимов охлаждения непрерывнолитой заготовки в потоке МНЛЗ

1.2.2. Применение огневой зачистки слябов.

1.3. Дефекгообразование на боковой грани сляба при толстолистовой горячей прокатке

1.3.1. Расположение трещин на профиле широкополосной стали, прокатанной из непрерывнолитых слябов, имеющих дефекты

1.3.2. Факторы, обусловливающие смещение трещин от края

к середине раската.

1.3.3. Условия поперечной деформации литых слябов

в черновой группе широкополосных станов
1.4. Возможные способы ограничения смещения поверхностных дефектов от края к середине раската при черновой прокатке.
1.4.1. Изменение формы инструмента
1.4.2. Изменение режимов обжатий
1.5. Формоизменение и развитие поверхностных трещин при прокатке
1.5.1. Экспериментальные исследования трансформации поверхностных трещин при прокатке
1.5.2. Численные исследования трансформации поверхностных дефектов при прокатке
1.5.3. Выбор критерия развития трещин в процессе пластической деформации.
1.6. Постановка цели и задач исследования.
2. Выбор, адаптация и экспериментальная проверка адекватности математической модели процесса горячей прокатки слябов
с дефектами поверхности в виде трещин
2.1. Основные положения математической модели процесса
горячей прокатки слябов с поверхностными трещинами.
2.2. Постановка задачи математического моделирования поведения поверхностных трещин непрерывнолитого сляба
при широкополосной горячей прокатке.
2.3. Математическое моделирование процесса горячей прокатки сляба
с поперечной угловой трещиной
2.4. Экспериментальная проверка адекватности математической модели.
2.4.1. Методика проведешя эксперимента
2.4.2. Анализ результатов лабораторного эксперимента и численного моделирования.
Выводы
3. Исследование поведения поверхностных трещин сляба при прокатке
в черновой группе широкополосного стана
3.1. Математическое моделирование поведения поперечных трещин сляба при прокатке в горизонтальных валках.
3.2. Математическое моделирование поведения продольных трещин сляба при прокатке в горизонтальных валках.
3.3. Математическое моделирование поведения поперечных трещин сляба при прокатке в системе вертикальные горизонтальные валки
3.4. Лабораторное исследование поведения поперечных трещин сляба
при прокатке в системе вертикальные горизонтальные валки
3.5. Математическое моделирование закономерностей перехода металла
с боковых граней сляба на широкие поверхности раската
Выводы.
4. Математическое моделирование и определение рациональных
технологических режимов широкополосной прокатки трубных сталей
4.1. Зависимость величины перехода металла с боковых граней сляба на широкие поверхности раската от основных параметров процесса черновой широкополосной прокатки.
4.2. Исследование влияния факторов черновой прокатки на величину перехода металла с боковых граней сляба на широкие
поверхности раската
4.3. Исследование влияния формы валков вертикального окалиноломателя на возможность снижения поверхностного дефектообразования
при черновой прокатке.
4.4. Разработка рациональных технологических режимов, ограничивающих смещение поверхностных дефектов
от кромок в направлении середины ширины полос
Выводы.
Заключение
Библиографический список.
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3
Приложение 4
Приложение 5
Введение


В условиях формирования непрерывнолитого слитка трещины подразделяются по местоположению в сечении на поверхностные, промежуточные, угловые и осевые . Основным видом дефектов поверхности слябов из микролегированных трубных сталей являются сетчатые, продольные и поперечные трещины, которые могут возникать как на широких и узких гранях, так и в районе углов слитка рис. Выявляются трещины, как правило, только после огневой зачистки или глубокого травления. Нарушение сплошности слитка и образование трещин является наиболее опасными дефектами непрерывнолитой заготовки. Таблица 1. Рис. Продольные трещины это несплошности металла на поверхности сляба, преимущественно на широкой грани . Они имеют вид сплошных или прерывистых линий, ориентированных вдоль оси вытягивания сляба. Глубина проникновения в тело слитка до мм. Полость горячих трещин, образующихся при температурах близких к температуре кристаллизации, заполнена окалиной, иногда шлаком. Они возникают в кристаллизующейся оболочке слитка изза неравномерности усадки, обусловленной изменением интенсивности отвода тепла по периметру оболочки. Вероятность возникновения горячих трещин возрастает в случае разливки перегретого металла с повышенной скоростью вытягивания слитка, применения шлакообразующей смеси ШОС с неоптимальными вязкостными характеристиками. Поперечные трещины имеют вид сплошных или прерывистых линий на поверхности широкой грани сляба, совпадающих со следами качания . Трещины располагаются перпендикулярно к поверхности сляба и могут иметь или не иметь выход на поверхность, глубина залегания до мм. Полость трещины может быть покрыта окалиной. Трещина может проходить по местам скопления неметаллических включений. Они образуются под действием растягивающих напряжений при торможении вытягивания слитка. ШОС, несоосность секций машины, неравномерность вторичного охлаждения. Склонность к образованию трещин возрастает при наличии дефектов по следам качания шлаковые включения, заворот от следа качания. Вследствие придания кристаллизатору колебательного осциллирующего движения на поверхности непрерывнолитого сляба возникают следы осцилляции в виде более или менее глубоких насечек, которые могут являться исходным состоянием для появления по этим следам поперечных трещин, возникающих при значительных растягивающих напряжениях в поверхностном слое отливаемой заготовки при прохождении ее по роликовой проводке МНЛЗ. На рис. Рис. Использование возвратнопоступательного движения качания кристаллизатора позволяет стабилизировать процесс непрерывной разливки и повысить скорость разливки. По мнению авторов , оптимальным является синусоидальный закон движения кристаллизатора, при котором его скорость и снижение ускорения при изменении направления движения изменяется плавно. На рис. Заштрихованная область на графике рис. Качество поверхности заготовки определяется глубиной и загрязненностью складки от качания, а также глубиной заворота от складки. Многочисленными исследованиями установлено, что увеличение частоты и снижение амплитуды качания кристаллизатора снижают глубину складки . Влияние амплитуды качания на глубину заворота от следа качания не установлено, но с увеличением частоты качания она значительно снижается. Для конкретных условий разливки существует оптимальный режим качания кристаллизатора. Однако предел оптимизации параметров качания амплитуды и частоты ограничен жесткостью механизма качания. Анализ литературных данных показал, что оптимальная частота качания может достигать 0 качаний в мин. Амплитуда качания в основном находится в интервале мм. Произвольное увеличение частоты качания кристаллизатора недопустимо, так как получение качественной поверхности заготовки зависит от времени образования складки, которое происходит при опережении слитка кристаллизатором. В начальный период освоения технологии разливки в условиях ККЦ ОАО ММК значительная часть горячекатаных листов из среднеуглеродистых и микролегированных сталей отсортировывалась изза образования на их поверхности трещин и плен.