blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2018-5-399-406blackmet-1331Research ArticleМАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕMATERIAL SCIENCEИССЛЕДОВАНИЕ ПОВЕДЕНИЯ ДЕФЕКТОВ МАКРОСТРУКТУРЫ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО ДЕФОРМИРОВАННОЙ В ЛИНИИ МНЛЗ НЕПРЕРЫВНОЛИТОЙ СОРТОВОЙ ЗАГОТОВКИ ПРИ ПРОКАТКЕRESEARCH OF THE BEHAVIOR OF MACROSTRUCTURE DEFECTS OF THE PRE-DEFORMED CONTINUOUS CAST BILLETS DURING ROLLINGСмирновЕ. Н.SmirnovE. N.

д.т.н., профессор кафедры металлургии и металловедения

Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Chair “Metallurgy and Metal Science”

СклярВ. А.SklyarV. A.

к.т.н., доцент кафедры металлургии и металловедения

Cand. Sci. (Eng.), Assist. Professor of the Chair “Metallurgy and Metal Science”

СмирновО. Е.SmirnovO. E.

магистр

MA Student

БелевитинВ. А.BelevitinV. A.

д.т.н. профессор кафедры автомобильной техники, информационных технологий и методики обучения техническим дисциплинам

Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Chair of Automotive Technics, Information Technologies and Teaching Methods of Technical Sciences

ПивоваровР. Е.PivovarovR. E.

аспирант

Postgraduate

Старооскольский технологический институт им. А.А. Угарова, филиал НИТУ «МИСиС»РоссияUgarov Stary Oskol Technological Institute of National University of Science and Technology “MISiS”Russian FederationЧенстоховский технический университетПольшаCzęstochowa University of Technology (CUT) (Politechnika Częstochowska)PolandЮжно-Уральский государственный гуманитарно-педагогический университетРоссияSouth Ural State Humanitarian Pedagogical UniversityRussian Federation201801062018615399406Copyright © Смирнов Е.Н., Скляр В.А., Смирнов О.Е., Белевитин В.А., Пивоваров Р.Е., 20182018Смирнов Е.Н., Скляр В.А., Смирнов О.Е., Белевитин В.А., Пивоваров Р.Е.Smirnov E.N., Sklyar V.A., Smirnov O.E., Belevitin V.A., Pivovarov R.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/1331

Наиболее значимой тенденцией последних десятилетий в области непрерывной разливки стальных слитков является частичный перенос процесса деформационного воздействия на него из области полного затвердевания (прокатный стан) в зону двухфазного (твердо-жидкого) состояния (технологическая линия МНЛЗ). Однако реализация подобной двухступенчатой деформации непрерывнолитого слитка приводит к необходимости изменения методологии физического моделирования поведения дефектов (поверхностных и объемных) в процессе последующей прокатки и, в первую очередь, в части правильного выбора их геометрической формы и пространственной ориентации. В работе представлены результаты исследования влияния фактора пространственной ориентации дефектов поверхности и  макроструктуры металла осевой области (сплошности) деформированной в линии МНЛЗ сортовой заготовки с использованием слоистых физических моделей. Экспериментальное исследование выполнено применительно к условиям деформирования редуцированной непрерывнолитой заготовки по двум схемам прокатки с масштабом моделирования 1:5. Работа проводилась в гладких валках, имитирующих процесс бескалибровой прокатки применительно к условиям первых двух клетей обжимной группы непрерывного среднесортного стана  300, а также в первой и второй парах прямоугольных калибров обжимной клети стана 500/370 ПАО «Донецкий металлопрокатный завод». Учитывая многовариантность решаемой задачи, была разработана универсальная конструкция физической модели, позволяющая имитировать пространственное расположение как поверхностных, так и внутренних дефектов. Проведенные исследования показывают, что в случае прокатки физических моделей с коэффициентом вытяжки более 2,0 и углом несоосности дефектов-имитаторов, близким к  60°, возможно их полное «залечивание». В свою очередь, уменьшение угла до 30° способствует большей вытяжке дефектов-имитаторов и лишь незначительному уменьшению их ширины. В случае полной несоосности дефектов-имитаторов (угол 90°) наблюдается лишь уширение дефектов и их осаживание до начальной длины после кантовки на 90°. Полученные экспериментальные данные позволили развить представления о механизмах «залечивания» дефектов сплошности металла в зависимости от величины суммарной вытяжки, угла несоосности продольной оси дефекта с направлением прокатки, а также от удаленности их залегания по отношению к продольно-поперечной плоскости симметрии.

The most significant trend in recent decades in the field of continuous casting of steel billets is a partial transfer of the process of deformation of the exposure to the field of complete solidification (rolling mill) in the area of two-phase (solid-liquid)state (technological line of CCM). However, the implementation of such two-stage deformation of the continuous cast ingot leads to the need for changes to the methodology of physical simulation of the behavior of defects (surface and bulk) in the course of the subsequent rolling, first and foremost, in terms of the correct choice of their geometric shape and spatial orientation. The paper presents the results of a study of the influence of spatial orientation of the surface defects and continuity of the macrostructure of the metal axial region deformed in the line of the continuous casting machine using layered physical models. An experimental study performed in the conditions of deformation of reduced billets by two schemes with rolling simulation scale1:5: in smooth rolls, simulating the process of groоvelles rolling as applied to the first two stands of the crimp group of medium-section mill 300; in the first and second pairs of rectangular grooves of breakdown stand of the mill 500/370 of PJSC “Donetsk Metal Rolling Plant”. According to the multiplicity of the problem, the universal design of physical models was developed to simulate the spatial location of both surface and internal defects. Studies have shown that in case of rolling of physical models with extract ratio over 2.0 and an angle of misalignment defects imitators close to 60° their complete “healing” is possible. In turn, decrease in the angle to 30° contributes to greater extraction of the defect-simulator and only a small decrease in their width. In the case of total misalignment of defect-simulators (angle 90°) there is a broadening of the defects and their deposition to the initial length after tilting by 90°. The obtained experimental data allowed understanding of the mechanisms of “healing” defects integrity of metal depending on magnitude of the total extracts, the angle of misalignment of the longitudinal axis of the defect with the rolling direction and the distance of their occurrence from the longitudinal-transverse plane of symmetry.

деформациясортовая прокатканепрерывнолитая заготовкакалибрклетьфизическая модельпроцесс «залечивания»дефекты макроструктурыdeformationsection rollingbilletgroovestandphysical modelprocess of “healing”defects of macrostructureДанная работа выполнена в рамках гранта на проведение научно-исследовательских работ по приоритетным направлениям социально-экономического развития Белгородской области за счет средств областного бюджета Белгородской области, номер проекта  –  2015.01.5.This work was performed within the framework of  the grant for carrying out research work on the priority areas of social and economic development of the Belgorod Region at the expense  of the regional budget of the Belgorod Region, the project number is  2015.01.5.ReferencesTarmann B., Von Baar H. AIMI. Born // Steel Continuous processing. 1966. Vol. 21. P. 361.Tarmann B., Von Baar H. AIMI. Born. Steel continuous processing.  1966, vol. 21, pp. 361.Thome R., Ostheimer V., Ney G. etc. Soft reduction in the continuouscasting of billets // Millennium steel. 2007. Р. 112 – 118.Thome R., Ostheimer V., Ney G. etc. Soft reduction in the continuous casting of billets. Millennium steel. 2007, pp. 112–118.Василев Я.Д., Минаев А.А. Теория продольной прокатки. – Донецк: УНИТЕХ, 2009. – 488 с.Vasilev Ya.D., Minaev A.A. Teoriya prodol’noi prokatki [Theory of  longitudinal rolling]. Donetsk: UNITEKh, 2009, 488 p. (In Russ.).Погоржельский В.И. Контролируемая прокатка непрерывноли-того металла. – М.: Металлургия, 1986. – 151 с.Pogorzhel’skii  V.I.  Kontroliruemaya prokatka nepreryvnolitogo metalla  [Controlled  rolling  of  continuous  cast  metal].  Moscow:  Metallurgiya, 1986, 151 p. (In Russ.).Saiga I., Fukuy K., Punakisiy Yo. etc. The quality of the ingots ob tained by combining continuous casting and rolling // Tetsu-To-Hagane. 1974. Vol. 60. No. 7. Р. 990 – 999.Saiga  I.,  Fukuy  K.,  Punakisiy Yo.  etc.  The  quality  of  the  ingots  obtained  by  combining  continuous  casting  and  rolling.  Tetsu¬To-Hagane. 1974, vol. 60, no. 7, pp. 990–999.Peretyat’ko V.N., Mart’yanov Yu.A., Umanskii A.A., Fedorov A.A. Distortion of longitudinal defects in rolling on a continuous small-bar mill // Steel in translation. 2008. Vol. 38. No. 8. Р. 599 – 602.Peretyat’ko V.N., Mart’yanov Yu.A., Umanskii A.A., Fedorov A.A.  Distortion of longitudinal dtfects in rolling on a continuous small-bar mill. Steel in Translation. 2008, vol. 38, no. 8, pp. 599–602.Smirnov Y., Sklyar V. Features of deformation of partly crystal-lization blooms at their two-stage soft reduction // Materials Science Forum. 2012. No. 704. Р. 1 – 5.Smirnov Y., Sklyar V. Features of deformation of partly crystallization blooms at their two-stage soft reduction. Materials Science Forum.2012, no. 704, рр. 1–5.Лубенец А.Н., Смирнов Е.Н., Щербачев В.В. Опыт производства судовых профилей из непрерывнолитой заготовки // Сталь. 2002. № 8. С. 102 – 106 .Lubenets  A.N.,  Smirnov  E.N.,  Shcherbachev  V.V.  Production  of  ship  sections  from  continuous  casting  billets.  Stal’.  2002,  no.  8,  рр.  102–106. (In Russ.).Smirnov A.N., Khobta A.S., Serov A.I. etc. Casting of steel from the tundish of a continuous caster with a sliding gate // Russian Metallurgy (Metally). 2012. No.12. Р. 1 – 5.Smirnov A.N., Khobta A.S., Serov A.I. etc. Casting of steel from the  tundish of a continuous caster with a sliding gate. Russian Metallurgy (Metally). 2012, no. 12, рр. 1–5.Cabai G., Cabai F. Continuous casting of steel. Some principles and practical notes. – STS s.r.l., 2010. – 112 p.Cabai G., Cabai F. Continuous casting of steel. Some principles and practical notes. STS s.r.l., 2010, 112 p.Smyrnov Y.N., Skliar V.A., Belevitin V.A. etc. Defect healing in the axial zone of continuous-cast billet // Steel in translation. 2016. Vol. 46. No. 5. Р. 325 – 328.Smyrnov Y.N., Skliar V.A., Belevitin V.A, Shmyglya R.A., Smyrnov  O.Y. Defect healing in the axial zone of continuous-cast billet.  Steel in Translation. 2016, vol. 46, no. 5, pp. 325–328. Смирнов Е.Н., Серов А.И., Скляр В.А. и др. Анализ качества металла непрерывнолитой сортовой заготовки из сталей 45 иSmirnov E.N., Serov A.I., Sklyar V.A. etc. Analysis of the quality of  continuous cast steel billets of steel 45 and U7 steel. In: Problemy chernoi metallurgii – 2015: sbornik trudov konferentsii [Problems  of  Ferrous  Metallurgy  –  2015:  Proceedings  of  the  Conference].  Cherepovets: ChGU, 2016, рр. 40–47. (In Russ.).У7 // Проблемы черной металлургии – 2015: Сб. тр. конф. – Череповец: ЧГУ, 2016. С. 40 – 47.Kandaurov L.E., Nikiforov B.A., Morozov A.A. etc. Beskalibrova-ya prokatka sortovykh profilei [Groovelles rolling of section bars].  Magnitogorsk: Magnitogorskii dom pechati, 1998, 128 p. (In Russ.).Бескалибровая прокатка сортовых профилей / Л.Е. Кандауров, Б.А. Никифоров, А.А. Морозов и др. – Магнитогорск: Магнитогорский дом печати, 1998. – 128 с.Janadzava T., Tanaka T., Noda A. etc. Development of groovelles  rolling. Transaction of the Iron and Steel Institute of Japan. 1983,  vol. 22, no. 8, pp. 710–715.Janadzava T.,Tanaka T., Noda A. etc. Development of groovelles rolling // Transaction of the Iron and Steel Institute of Japan. 1983. Vol. 22. No. 8. Р. 710 – 715.Krakht V.B., Pratusevich A.E., Shlyakhov N.A. Improving the efficiency  of  products  of  small-medium-section  mill  350  at  Oskol  Electro metallurgical  Plant.  Proizvodstvo prokata.  2003,  no.  5,  pp.  19–21. (In Russ.).Крахт В.Б., Пратусевич А.Е., Шляхов Н.А. Повышение эффективности сортамента мелкосортно-среднесортного стана 350 Оскольского электрометаллургического комбината // Произ-водство проката. 2003. № 5. С. 19 – 21.Tarnovskii  I.Ya.,  Pozdeev  A.A.,  Lyashkov  V.B.  Deformatsiya metalla pri prokatke [Metal  deformation  during  rolling].  Sverdlovsk: Metallurgizdat, 1956, 287 p. (In Russ.).Тарновский И.Я., Поздеев А.А., Ляшков В.Б. Деформация металла при прокатке. – Свердловск: Металлургиздат, 1956. – 287 с.Loginov Yu.N., Eremeeva K.V. Rolling of the billet with a single  pore  located  in  the  metal  volume. Zagotovitel’noe proizvodstvo v mashinostroenii. 2009, no. 11, pp. 33–37. (In Russ.).Логинов Ю.Н., Еремеева К.В. Прокатка заготовки с одиночно расположенной в объеме порой // Заготовительное производство в машиностроении. 2009. № 11. С. 33 – 37.Zil’berg Yu.V. The study of regularities of forming of surface defects at rolling. Stal’. 1997, no. 10, pp. 44–46. (In Russ.).Зильберг Ю.В. Исследование закономерностей формоизменения поверхностных дефектов при прокатке // Сталь. 1997. № 10. С. 44 – 46.Peretyat’ko V.N., Rogov Yu.E., Zhuravlev B.K., Nefedov V.M. The  development  of  surface  defects  in  box  passes.  Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy.  2011,  no.  2, pp. 26-29. (In Russ.).Перетятько В.Н., Рогов Ю.Е., Журавлев Б.К. и др. Выработка поверхностных дефектов в ящичных калибрах // Изв. вуз. Черная металлургия. 2011. № 2. С. 26 – 29.Utkin G.S., Rezvov B.S., Khramtsov V.V. etc. Intensification of the  generation of surface defects at billets production. Proizvodstvo pro-kata. 2003, no. 4, pp. 10–20. (In Russ.).Уткин Г.С., Резвов Б.С., Храмцов В.В. и др. Интенсификация выработки поверхностных дефектов при производстве заготовок // Производство проката. 2003. № 4. С. 10 – 20.Уткин Г.С., Резвов Б.С., Храмцов В.В. и др. Интенсификация выработки поверхностных дефектов при производстве заготовок // Производство проката. 2003. № 4. С. 10 – 20.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.