3.7 Выводы по третьему разделу

1. Установлено, что при прокатке в продольно-клиновом стане происходит постепенное перераспределение интенсивности деформации от центра к средней части полосы, а затем в зону контакта валков с прокатываемой заготовкой;

2. Постепенный перенос интенсивности деформации от центра к поверхности проводит к более равномерному распределению накопленной деформации;

3. Равномерное распределение накопленной деформации при прокатке в продольно-клиновом стане позволяет постепенно выравнить размеры аустенитных зерен по всему сечению прокатываемой полосы;

4. Равномерное распределение интенсивности деформации и напряжений по высоте и длине прокатываемой полосы, тем самым равномерное структурообразование аустенитных зерен получается при прокатке в продольно-клиновом стане с единичным обжатием в первой, второй, третьей клетях - 20%, а в четвертой, пятой клетях соответственно – 15% и 10%.

4 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ ЛИСТА НА НЕПРЕРЫВНОМ ПРОДОЛЬНО-КЛИНОВОМ СТАНЕ

В настоящее время обеспечение высокого качества тонкого проката (0,6–2,0 мм) является наиболее перспективным направлением развития производства горячекатаных полос [95-100]. Горячекатаные полосы можно использовать взамен более дорогого холоднокатаного. При производстве сверхтонких холоднокатаных полос применение тонких горячекатаных полос в качестве подката, позволяет значительно снизить себестоимость последних (минимум на 20%) [101]. Однако замена холоднокатаных полос горячекатаным возможна лишь в том случае, когда горячекатаный прокат будет полностью удовлетворять ряду технологических требований, т.е. иметь удовлетворительную микроструктуру и требуемый уровень механических свойств и т.д.

Эффективным инструментом воздействия на формирование структуры и свойств стали является целенаправленная горячая прокатка листов на соответствующем стане в сочетании с контролируемым охлаждением [102]. Поэтому использование резервов повышения качества листов за счет совершенствования конструкции стана и температурно-деформационных режимов прокатки становится одной из важнейших задач, стоящих перед производителями проката.

Известно, что горячая деформация аустенита с контролируемым температурно-деформационным режимом и последующее охлаждение проката является одним из наиболее эффективных способов повышения свойств проката [103]. Разработаны и активно используются многочисленные схемы термомеханической обработки (ТМО) проката. При производстве углеродистых листов большой интерес представляют схема ТМО с получением структуры перлита, основанная на пластической деформации стали в аустенитном состоянии и последующем изотермическом превращении аустенита в перлитной области.

При прочих равных условиях увеличение скорости охлаждения приводит к повышению прочностных свойств прокатанного металла [104]. При этом снижается пластические свойства. При очень высокой скорости охлаждения на поверхности полосы образовывается подкаленный слой металла. К несоответствию механических свойств горячекатаного проката к требованиям стандартов, т.е. к получению брака, может привести неоднородность микроструктуры по толщине полосы, повышенная твердость и «хрупкость» подкаленной поверхности.

Таким образом, микроструктура горячекатаных тонких полос, произведенных на известных станах, часто характеризуется значительной разнозернистостью (крупное зерно на поверхности), что приводит при использовании такого металла для холодной штамповки к образованию различных дефектов [104, с.23 – 26]. Основной причиной разнозернистости тонких полос является неправильное назначение температурно-деформационных режимов прокатки и охлаждения.

Поскольку станы горячей прокатки существенно различаются между собой по конструкции (по количеству и расположению клетей, моталок, длине промежуточных и отводящих рольгангов, мощности главных приводов и др.), технология производства на них листовой продукции отличается. Технологические решения, эффективные для одного стана, часто оказываются неприемлемыми для другого [105]. Поэтому, исследование влияния температурных режимов прокатки и смотки, а также режимов охлаждения полос на качество горячекатаного проката, прокатанных на новом стане имеет большое значение.

Целью данной главы является исследование влияния температурно-деформационных режимов прокатки и охлаждения на закономерность формирования структуры полос из стали Ст3сп, прокатанных на новом продольно-клиновом стане.

4.1 Разработка технологии горячей прокатки листа на непрерывном продольно-клиновом стане с использованием метода физического моделирования

При деформировании металлических листов в условиях высоких температур активно протекают конкурирующие неравновесные процессы, связанные с их упрочнением и разупрочнением [106]. Основной вклад в упрочнение вносит увеличение в металле плотности дислокаций. Разупрочнение в сплаве происходит за счет динамического возврата, полигонизации и рекристаллизации [103]. В некоторых сплавах при определенных температурно-скоростных условиях деформации обеспечивается динамическое блокирование свободных дислокаций примесными атомами и включениями [108, 109], что приводит к росту напряжения деформирования.

Протекание упрочняющих и разупрочняющих процессов в сплаве приводит к изменению конечной микроструктуры сплава, что в свою очередь отражается на свойствах листовой продукции [106, с.47 – 129]. Поэтому для понимания и моделирования процессов, происходящих в ходе деформации материала, необходимо знать термомеханические условия возникновения упрочнения и разупрочнения.

Необходимо отметить, что положительный эффект применения ТМО основан на измельчении колоний и субколоний перлита, что приводит к повышению важнейших механических свойств проката (ударной вязкости, трещиностойкости и температуры хладноломкости) [110]. Однако определение рациональных режимов технологического процесса прокатки и его промышленное освоение по-прежнему вызывают значительные трудности. Решение этой проблемы возможно только при комплексном анализе процессов формоизменения и структурообразования в ходе прокатки и охлаждения стали.

В данной главе диссертации путем физического моделирования прокатки на новом продольно-клиновом стане определены рациональные режимы технологического процесса прокатки и охлаждения, способствующие получению полос высокого качества.