CC BY
66
5. Berglund Т., OlssonM. High velocity compaction and sintering of satellite 12 powders. Triple Steelix Swedish. Project No 87810. 2008.
6. SouriouD., GoeuriotP., Bonnefoy O. and others Comparison of conventional and HVC of alumina powders. Extended abstracts. 11th International Ceramics Congress and 4th Forum on New Materials, Acireale (Sicily, Italy). 2006.
7. Wang J.Z., Qu X.H., Yin H.Y. and others. High velocity compaction of electrolytic copper powder. // The Chinese journal of nouferrous metals. 2008. V.18. Issue 8. Pp. 1498-1503.
8. Wang J.Z., Yin H.Q., Qu X.H. and others. Effect of multiple impacts on high velocity pressed iron powder // Powder Technology. 2009. V.195. Pp. 184-189.
9. Wang J.Z., Yin H.Q., Qu X.H. and others. High velocity compaction of ferrous powder // Powder Technology. 2009. V.192. Pp. 131-136.
10. Investigation of forming the carbon wire surface layer submicrostructure for enhancing its mechanical properties / G.S. Gun, M.V. Chukin, D.G. Emaleyeva, N.V. Koptseva, Yu.Yu. Efimova, M.P. Baryshnikov // Vestnik of Nosov Magnitogorsk state technical university. 2007. № 3 (19). Pp. 84-86.
11. Peculiarities of construction steels reological properties / M.V. Chukin, G.S. Gun, M.P. Baryshnikov, R.Z. Valiev, G.I. Raab // Vestnik of Nosov Magnitogorsk state technical university. 2008. № 1 (21). Pp. 24-27.
12. Samodurova M.N., Barkov L.A., Ivanov V.A., and others Static and high-energy shaping of carbon-based powder composites // Metallurgist 2012. № 1. Pp. 87-91.
УДК 621.77
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ УПРАВЛЕНИЯ ШЕРОХОВАТОСТЬЮ ПОВЕРХНОСТИ ГОРЯЧЕКАТАНОЙ ТРАВЛЕНОЙ ЛЕНТЫ В ПРОЦЕССЕ ЕЕ ДРЕССИРОВКИ
Голубчик Э.М., Телегин В.Е., Хамутских К.С., Ильина Н.Н.
ФГБОУВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»
Значительную долю современного рынка занимает металлопродукция, обладающая глубокой степенью переработки, к которой можно отнести стальную ленту. В отечественной практике одним из лидеров по производству стальной ленты является ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат», который представлен широким спектром размерно-марочного сортамента производимой горячекатаной травленой и холоднокатаной ленты, включая упаковочную, а также ленту из высокоуглеродистых и легированных марок стали [1,2].
В последнее время все большую востребованность приобретает горячекатаная травленая стальная лента с особыми требованиями к поверхности, в частности, с регламентированной микротопографией поверхности. Это связано с новыми тенденциями в технологиях ее переработки, как в отечественном, так и зарубежном производстве, а также с совершенствованием процессов штамповки и нанесения современных покрытий на металлопродукцию. Кроме того, замещение холоднокатаной ленты горячекатаной травленой с нормируемой шероховатостью поверхности обусловлено также экономическими причинами. Причем данная линия реализуется мировыми производителями проката в направлении механических свойств и геометрических характеристик. При этом все более возрастают требования потребителей и к качеству поверхности горячекатаного травленого проката [3]. Для этого ведущими предприятиями используются различные системы очистки поверхности горячекатаного проката: травление, пескоструйная очистка, дробеструйная обработка, очистка гидросмесями и т.д. Предлагаемые на современном рынке инженерные системы очистки горячекатаного металлопроката позволяют достигать требуемого качества поверхности, не только очищен-
ной от окалины, но и управлять параметрами ее микротопографии. В научно-технической литературе имеются лишь отдельные исследования и публикации, отражающие специфику и влияние технологических факторов изготовления стальной горячекатаной травленой ленты с нормируемой шероховатостью поверхности.
В исследуемом процессе формирование шероховатости поверхности горячекатаной травленой полосы осуществляется в процессе ее прохождения через систему двухклетевого непрерывного прокатно-дрессировочного стана 630 (НПДС 630) ОАО «ММК». Для реализации способов управления шероховатостью поверхности горячекатаной травленой ленты в условиях НПДС 630 был проведен комплекс исследований по оценке влияния технологических режимов дрессировки с учетом исходного уровня шероховатости поверхности горячекатаной полосы.
Среди влияющих факторов в рамках экспериментальных исследований в условиях НПДС 630 были приняты следующие:
- относительное обжатие при дрессировке;
- исходная шероховатость поверхности горячекатаного травленого подката;
- сортаментная группа горячекатаного травленого подката.
Очевидно, что воздействие на исследуемый показатель шероховатости Яа оказывает также вид поверхности применяемых рабочих валков, а также скоростной режим работы НПДС 630. Однако для чистоты проводимого эксперимента при дрессировке травленой ленты использовались шлифованные валки с гладкой поверхностью (Яа2,5 < 0,8 мкм), при этом для обеспечения стабильного процесса дрессировка производилась на скоростях 5-8 м/с.
Стоит отметить, что в процессе проведения экспериментальных исследований производилась оценка изменчивости механических, геометрических характеристик ленты и уровня дефектности ее поверхности. Это обусловлено необходимостью определения границ возможных технологических воздействий при дрессировке, направленных на достижение требуемых параметров микротопографии при сохранении (улучшении) уровня качества ленты в целом.
Что касается сортаментных групп, то исследуемый марочный сортамент ЛПЦ № 8 был разделен на 3 условных категории (см. таблицу) по прочностным характеристикам. Исследуемые марки стали отражают максимально возможный номенклатурный ряд для возможного заказа потребителем, включая аналоги, обозначаемые в соответствии с нормами международных и национальных стандартов.
Марки стали по прочностным характеристикам
Категория Временное
прочности Марки стали сопротивление
подката разрыву, МПа
1 08Ю; 08кп; 08пс; БС01-04; до 400
2 Ст1-4; 10-70, 18ЮА, 07ГБЮ, 10ЮА, 401 -600
3 30Г2, 30-70; 65Г, СБбО от 601
Методика проведения эксперимента заключалась в следующем. Горячекатаные травленые рулоны, предназначенные для прокатки в условиях пятиклетевого непрерывного прокатного стана 630, передавались на участок задачи НПДС 630. Далее осуществлялась задача металлопроката на стан с последующей дрессировкой.
При проведении эксперимента производился отбор проб для подготовки образцов на испытания механических характеристик и для проведения замеров микротопографии поверхности (рис. 1). Отбор проб для определения механических характеристик осуществлялся до и после процесса редуцирования полосы в линии НПДС 630. Замеры шероховатости аналогично производились до и после технологического воздействия рабочих валков на поверхность ленты. Кроме того, изменяя параметры относительного обжатия от 0,5 до 2,5 % по
длине рулона, с выходом на новую его величину (примерно каждые 50 м) производилась оценка показателя Яа переносным прибором БигТхошс 25. Замер шероховатости поверхности образцов производился на стационарном приборе Профилограф-профилометр НОММЕЬ-ТЕБТЕЯ Т8000. Испытания по определению параметра шероховатости Яа проводились на образцах ленты толщиной 2,0 - 4,5 мм из марок стали: 08Ю, 08пс/кп, 10, Юпс, БС01, Ст1-3, 07ГБЮ, 20 - 70, 65Г, 30Г2 и т.д. Варьирование относительных обжатий производилось от меньшего к большему и наоборот, что продиктовано необходимостью оценки изменчивости механических свойств при различных обжатиях в процессе дрессировки.
Таким образом, были проведены исследования формирования показателя шероховатости Ка поверхности травленой ленты в зависимости от относительного обжатия, выделенной категории прочности, а также исходной шероховатости подката.
По результатам исследований были сделаны следующие выводы:
- с увеличением относительного обжатия при дрессировке шлифованными рабочими валками влияние исходной шероховатости поверхности травленой ленты снижается независимо от ее выделенных категорий прочности;
- с увеличением прочностных характеристик ленты при ее дрессировке шлифованными рабочими в рамках конкретных деформационных режимов отмечен рост влияния исходной шероховатости поверхности травленого подката;
- для выделенных категорий прочности ленты достаточное для нивелирования влияния исходной шероховатости травленого подката относительное обжатие различно.
Проведенные дополнительные исследования позволили установить, что значения шероховатости Яа нижней поверхности травленой ленты имеют больший порядок, чем верхней. Приращение по среднему значению составляет ДЯа = 0,3 - 0,5 мкм в зависимости от исследуемой ленты и особенностей ее производства.
На рис. 2 приведены распределения величин шероховатости поверхности Яа для первой категории (см. таблицу) горячекатаной травленой ленты при дрессировке шлифованными рабочими валками с относительным обжатием 8=1% при исходном уровне шероховатости травленого подката Яа 1,7-2,1 мкм.
Яа, ств, стт, 84
Рис. 1. Схема отбора образцов для испытаний механических свойств и мониторинга шероховатости поверхности Иа
30 25 20 15 10 5
0,8
1 1,2 1,4 1,6
мкм
а
б
Рис. 2. Распределение значений шероховатости поверхности Иа на верхней (а) и нижней (б) поверхностях травленной дрессированной ленты
Для остальных случаев сочетания влияющих факторов построены аналогичные распределения, произведена оценка их влияния (рис. 3).
йЯа.мкм
Рис. 3. Влияние относительного обжатия на неравномерность Иа между нижней и верхней поверхностями ленты для различных ее категорий
О
Анализ результатов исследований позволил сформулировать следующее:
1. Влияние исходной шероховатости травленого подката на формирование минимально возможного различия величин шероховатости верхней и нижней поверхностей дрессированной ленты несущественно.
2. С увеличением относительного обжатия при дрессировке шлифованными рабочими валками отмечено снижение различия величин шероховатости верхней и нижней поверхностей дрессированной ленты независимо от выделенных категорий прочности ленты (см. рис. 3).
4. Рост относительного обжатия при дрессировке шлифованными рабочими валками способствует стабилизации значений шероховатости в пределах исследуемой поверхности ленты.
Также в процессе исследования влияния деформационных режимов дрессировки на формирование шероховатости поверхности Ка травленой ленты производилось изучение неравномерности распределения значений данного показателя по длине рулона. Для оценки наиболее неравномерной структуры распределения шероховатости по длине рулона дрессировка осуществлялась с минимальным относительным обжатием 0,5 %. При этом для различных категорий ленты были подобраны травленые рулоны с неодинаковым исходным уровнем шероховатости полосы. Результаты исследований представлены на рис. 4.
Можно заметить, что из полученных графических отображений влияния выделенных факторов, распределение шероховатости поверхности по длине полосы имеет относительно равномерный вид. Разброс величин показателя Яа в пределах полосы достигает 0,3, 0,3 и 0,5 мкм для 1, 2 и 3 категории ленты, соответственно. С увеличением относительного обжатия свыше 0,5 % для ленты различных категорий разброс значений шероховатости полосы по ее длине будет уменьшаться, при этом максимальная интенсивность характерна для ленты 1 категории прочности, минимальная - для 3 категории.
2.9 2,6 2,3 2
Д Ra = 0,5 мкм
Д Ra = 0,3 мкм
Л Ra = 0,3 мкм
О ЬО 100 1ЬО 200 2ЬО 300 ЗЬО 400 4ЬО ЬОО ЬЬО 600 6Ь0 700 7ЬО 800 Длина рулона, м
* 1 категория, Rancx 1,3 -1.7 мкм 2 категория, Иаисх 1,7 - 2,1 мкм 3 категория, Каисх 2,1 2,Ь мкм
Рис. 4. Шероховатость поверхности Иа по длине рулона для различных категорий ленты и уровней ее исходной шероховатости Ка„сх
Анализируя полученные совокупные результаты, можно сделать следующие выводы.
Влияние относительного обжатия в исследуемых диапазонах на изменение показателей механических свойств ленты для выделенных категорий ее прочности несущественно, исключением является только показатель предела текучести для ленты 1 и 2 категорий прочности. Для данных видов ленты при относительном обжатии 2,0 - 2,5 % наблюдается его увеличение на ~ 40-50 и -20-35 МПа, соответственно. Использование же меньших деформаци-
онных воздействий не приводит к заметным изменениям. Стоит также отметить, что в случае с лентой 1 категории при относительном обжатии свыше 0,5 % площадка текучести отсутствовала. Для ленты категорий 2 и 3 минимально достаточное обжатие для исключения площадки текучести составило 1 и 1,5 %.
Проведенные комплексные исследования подтвердили принципиальную возможность управления параметрами микротопографии поверхности горячекатаной травленой ленты в процессе ее дрессировки, а также возможность обеспечения нормируемых показателей шероховатости Ra обеих поверхностей дрессированной ленты в заданных интервалах.
Список литературы
1. Куницын Г. А., Голубчик Э.М., Смирнов П.Н. Возможности оперативного управления поперечной разнотолщинностью в процессе холодной прокатки ленты из стали повышенной прочности // Сталь. 2009. № 10. С. 58-60.
2. Особенности производства горячекатаной травленой ленты с управляемой шероховатостью поверхности / В.Л. Корнилов, В.Е. Телегин, П.Н. Смирнов, В.Д. Яхонтов, Э.М. Голубчик // Сталь. 2012. № 2. С. 51.
3. Metallurgy qualimetry theory design and develorment / G.S. Gun, G.Sh. Rubin, M.V. Chukin, I.G. Gun, I.U. Mezin, A.G. Korchunov // Vestnik of Nosov Magnitogorsk state technical university. 2013. № 5 (45). P. 67-69.
References
1. Kunitsyn G.A., Golubchik E.M., Smirnov P.N. Operational control possibilities of transverse gage interference in cold rolling strip steel process // Steel. 2009. № 10. pp. 58-60.
2. Production peculiarities of hot rolled pickled strip with controlled surface roughness / V.l. Kornilov, V.E. Telegin, E.M. Golubchik, P.N. Smirnov, V.D. Yahontov // Steel. 2012. № 2. P. 51.
3. Metallurgy qualimetry theory design and develorment / G.S. Gun, G.Sh. Rubin, M.V. Chukin, I.G. Gun, I.U. Mezin, A.G. Korchunov // Vestnik of Nosov Magnitogorsk state technical university. 2013. № 5 (45). P. 67-69.
УДК 621.771
МОДЕЛИРОВАНИЕ УПРУГОГО ПОСЛЕДЕЙСТВИЯ МЕТАЛЛА ПРИ ВОЛОЧЕНИИ
Гун Г.С., Корчунов А.Г., Пивоварова К.Г., Ульянов А.Г.
ФГБОУВПО «Магнитогорский государственный
технический университет им. Г. И. Носова», г. Магнитогорск, Россия
Из производственной практики известно, что диаметр калиброванной стали после волочения несколько больше диаметра калибрующей зоны волоки в ненагруженном состоянии вследствие явления упругого последействия металла. Для определенных сочетаний технологических факторов процесса волочения величина упругого последействия металла сопоставима с полем допуска на квалитеты точности. В промышленных условиях задача обеспечения заданного квалитета точности калиброванной стали осложняется тем, что в научно-технической литературе еще нет необходимых обобщений материалов и методик по вопросу количественной оценки величины упругого последействия металла в зависимости от технологических факторов процесса волочения. Это затрудняет
