Исследование структурообразования при производстве листовой стали на установке непрерывного литья и деформации
https://doi.org/10.17073/0368-0797-2022-4-278-284
Аннотация
В статье рассматривается основная проблема повышения качества стальных листов для сварных труб, описываются основные причины, снижающие качество стальных листов для сварных труб, полученных на станах толстолистовой прокатки. Существует возможность улучшения качества стальных листов, используя технологические ресурс установки совмещенного процесса непрерывного литья и деформации. Поставлена и решена задача определения напряженного состояния металла в очаге циклической деформации. В работе приводятся результаты получения листовой стали марки 09Г2С на опытно-промышленной установке непрерывного литья и деформации. Напряжения в очаге циклической деформации при получении на установке стальных листов были определены для сварных труб. Авторы представляют результаты экспериментального исследования процесса получения стальных листов на опытно-промышленной установке совмещенного процесса непрерывного литья и деформации. В статье рассматриваются результаты исследования микроструктуры, определения микротвердости и микроанализа химического состава исследуемой стали в различных зонах поперечного сечения полученной полосы. Интерпретировано развитие структурной неоднородности в ферритно-перлитной стали по толщине листа в условиях комбинированной термомеханической обработки металла, затвердевшего в кристаллизаторе. В центральной светлой прослойке полосы образуется преимущественно ферритная микроструктура по сравнению с основным металлом, характеризующаяся резким снижением в ней концентрации углерода. Существует возможность возникновения подобного структурообразования на первой стадии кристаллизации в ходе ковки низкоуглеродистой стали, когда избыточная фаза высокотемпературного феррита, которая затвердевает первой, располагается в основном по центру полосы. Размер зерен перлита в светлой прослойке соизмерим с зеренной структурой перлита в основном металле полосы, и не образует выделений реечной морфологии, повышающих склонность стали к хрупким разрушениям.
Ключевые слова
Об авторах
О. С. ЛеховРоссия
Олег Степанович Лехов, д.т.н., профессор кафедры инжиниринга и профессионального обучения в машиностроении и металлургии
Россия, 620012, Екатеринбург, ул. Машиностроителей, 11
Б. Н. Гузанов
Россия
Борис Николаевич Гузанов, д.т.н., профессор, заведующий кафедрой инжиниринга и профессионального обучения в машиностроении и металлургии
Россия, 620012, Екатеринбург, ул. Машиностроителей, 11
А. В. Михалев
Россия
Александр Виктрович Михалев, к.т.н., генеральный директор
Россия, 623107, Свердловская обл., Первоуральск, ул. Сакко и Ванцетти, 28
Д. Х. Билалов
Россия
Дамир Харасович Билалов, доцент кафедры инжиниринга и профессионального обучения в машиностроении и металлургии
Россия, 620012, Екатеринбург, ул. Машиностроителей, 11
Список литературы
1. Эфрон Л.И. Металловедение в «большой» металлургии. Трубные стали. М.: Металлургиздат, 2012. 696 с.
2. Вюнненберг К. Производство непрерывнолитых заготовок отвечающих высшим требованиям качества. В кн.: Труды шестого международного конгресса железа и стали. Т. 3. М.: Машиностроение, 1990. С. 364–376.
3. Fujii Н., Ohashi Т., Hiromoto Т. On the formation of the internal cracks in continuously cast slabs // Transactions of the Iron and Steel Institute of Japan. 1978. Vol. 18. No. 8. P. 510–518. https://doi.org/10.2355/isijinternational1966.18.510
4. Sorimachi K., Emi Т. Elastoplastic stress analysis of bulging as a major cause of internal cracks in continuously cast slabs // Tetsu-to-Hagane. 1977. Vol. 63. No. 8. P. 1297–1304. https://doi.org/10.2355/tetsutohagane1955.63.8_1297
5. Лехов О.С., Михалев А.В. Установка непрерывного литья и деформации для производства стальных листов и сортовых заготовок. Екатеринбург: Изд-во УМЦ УПИ, 2020. 307 с.
6. Лехов О.С., Гузанов Б.Н., Лисин И.В., Билалов Д.Х. Исследование совмещенного процесса непрерывной разливки и циклической деформации для получения листов из стали // Сталь. 2016. № 1. С. 52–62.
7. Лехов О.С., Михалев А.В., Шевелев М.М. Нагруженность и напряженное состояние бойков установки непрерывного литья и деформации полосы при получении листов из стали для сварных труб. Сообщение 1 // Известия вузов. Черная металлургия. 2018. Т. 61. № 4. С. 268–273. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2018-4-268-273
8. ANSYS. Structural Analysis Guide. Rel. 15.0.
9. Богатов А.А., Нухов Д.Ш., Пьянков К.П. Конечно-элементное моделирование процесса толстолистовой прокатки // Металлург. 2015. № 2. C. 19–23.
10. Takashima Y., Yanagimoto I. Finite element analysis of flange spread behavior in H-beam universal rolling // Steel Research International. 2011. Vol. 82. No. 10. P. 1240–1247. https://doi.org/10.1002/srin.201100078
11. Karrech A., Seibi A. Analytical model of the expansion in of tubes under tension // Journal of Materials Processing Technology. 2010. Vol. 210. No. 2. P. 336–362. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2009.09.024
12. Kazakov A.L., Spevak L.F. Numeral and analytical studies of nonlinear parabolic equation with boundary conditions of a special form // Applied Mathematical Modelling. 2013. Vol. 37. No. 10-11. P. 6918–6928. https://doi.org/10.1016/j.apm.2013.02.026
13. Kobayashi S., Oh S.-I., Altan T. Metal Forming and Finite-Element Method. New York: Oxford University Press, 1989. 377 p.
14. Jansson N. Optimized sparse matrix assembly in finite element solvers with one-sided communication // High Performance Computing for Computational Science – VECPAR 2012. Berlin; Heidelberg: Springer. 2013. P. 128–139.
15. Matsumia Т., Nakamura Y. Mathematical model of slab bulging during continuous casting. In: Applied Mathematical, and Physical Models in Iron and Steel Industry. Proceedings of the 3rd Process Tech. Conf., Pittsburgh, Pa, 28-31 March 1982. New York. P. 264–270.
16. Park C.Y., Yang D.Y. A study of void crushing in large forgings II. Estimation of bonding efficiency by finite-element analysis // Journal of Materials Processing Technology. 1997. Vol. 72. No. 1. P. 32–41. https://doi.org/10.1016/S0924-0136(97)00126-X
17. Ефименко Л.А., Прыгаев А.К. Определение фактических механических свойств металла трубопроводов на основе измерения твердости. М.: Изд-во РТУ нефти и газа, 2007. 18 с.
18. Кудря А.В. Критические факторы металлургического качества сталей повышенной прочности. В кн.: Перспективные материалы. Т. V. Тольятти: изд. ТГУ, 2013. С. 332–362.
19. Казаков А.А., Киселев Д.В. Современные методы оценки качества структуры материалов на основе панорамных исследований на основе анализатора изображений TXIXOMET. В кн.: Перспективные материалы. Т. V. Тольятти: изд. ТГУ, 2013. C. 270–329.
20. Nallathambi A.K., Specht E., Bertram A., Kaymak Y. Sensitivity of material properties on distortion and residual stresses during metal quenching process // Journal of Materials Processing Technology. 2010. Vol. 210. No. 2. P. 204–211. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2009.09.001
Рецензия
Для цитирования:
Лехов О.С., Гузанов Б.Н., Михалев А.В., Билалов Д.Х. Исследование структурообразования при производстве листовой стали на установке непрерывного литья и деформации. Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия. 2022;65(4):278-284. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2022-4-278-284
For citation:
Lekhov O.S., Guzanov B.N., Mikhalev A.V., Bilalov D.Kh. Structure formation during sheet steel production in a unit of continuous casting and deformation. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2022;65(4):278-284. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2022-4-278-284