ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»:

М. А. Матвеев, инженер, e-mail: matveev_ma@inbox.ru
И. А. Шишов, канд. техн. наук, инженер

В. В. Мишин, канд. техн. наук, ассистент
П. А. Глухов, инженер

ОАО «Северсталь», Центр технического развития и качества:

А. М. Корчагин, канд. техн. наук, ст. менеджер

Изложена новая методика оценки возможности разрушения металла при горячей прокатке, предусматривающая совместное использование методов физического и математического моделирования. Представлены результаты применения методики при прокатке трубной стали категории прочности К60 на реверсивном толстолистовом стане 5000. Для определения горячей пластичности стали использовали комплекс Gleeble-3800, позволяющий выполнить моделирование большинства процессов термомеханической обработки материалов, для определения предельных значений критерия разрушения Кокрофта–Латама (К.–Л.) и анализа вероятности разрушения металла при прокатке — компьютерную программу Deform-3D. С помощью программы AusEvol+ выполнены исследования релаксационных процессов, протекающих во время черновой и чистовой стадий прокатки для кромочных и среднемассовых температур. Таким образом, установлено, что при математическом моделировании режимов прокатки в программе Deform-3D и определении предельных значений критерия разрушения К.–Л. по среднемассовой температуре на черновой стадии прокатки необходимо учитывать степень протекания релаксации напряжений. В связи с этим при расчете К.–Л. значения накопленной интенсивности деформации обнуляли после каждого прохода на черновой стадии прокатки. При моделировании режима и расчете К.–Л. для чистовой стадии прокатки, а также для кромочной области раската на черновой стадии прокатки (когда релаксация напряжений не происходит) учитывали накопление деформаций. В результате работы установлено, что сталь обладает высокой пластичностью на всем протяжении горячей прокатки, разрушение металла в целом по объему и в кромочной области раската происходить не должно. Однако разрушение металла при горячей прокатке возможно из-за присутствия дефектов в исходном слябе изначально и вследствие нарушения температурно-деформационного режима. Предлагаемая методика может быть использована и при других видах обработки металлов давлением.

1. Либерман А. П., Кан Ю. Е., Миронова H. A. Трансформация дефектов поверхности непрерывнолитых заготовок при горячей прокатке // Сталь. 1984. № 9. С. 28–36.
2. Сычков А. Б., Жигарев М. А., Перчаткин А. В. Трансформация дефектов непрерывнолитой заготовки в поверхностные дефекты проката // Металлург. 2006. № 2. С. 60–64.
3. Леклерк Т., Поллак В. Дефекты непрерывнолитых слябов, влияющие на качество конечного продукта, и меры по их предотвращению // Непрерывное литье стали. — М. : Металлургия, 1982. С. 112– 125.
4. Казаков А. А., Ковалев П. В., Чигинцев Л. С. и др. Природа дефектов горячекатаного листа из трубных марок стали. Часть II. Дефекты, образовавшиеся на этапе прокатного производства // Черные металлы. 2008. № 11. С. 10–14.
5. Crowther D. N. The Eff ects of Microalloying Elements on Cracking During Continuous Casting // Proceed. of the Vanitec Symposium. — Beijing (China), 2001. P. 99–131.
6. Mintz B. Hot Ductility of Steels and It’s Relationship to the Problem of Transverse Cracking During continuous Casting // Int. Mater. Rev. 1991. Vol. 36. P. 187–217.
7. Suzuki H. G., Nishimura S., Yamaguchi S. Characteristics of Hot Ductility in Steels Subjected to the Melting and Solidifi cation // Transactions ISIJ. 1982. Vol. 22. P. 48–56.
8. Никитушкин С. И., Дождиков В. И. Влияние различных факторов на пластичность низкоуглеродистых сталей при температурах 600–1000 оС // Вести учебных заведений Черноземья. 2008. № 2. С. 93–97.
9. Колбасников Н. Г., Зотов О. Г., Мартяшов И. С., Сулягин Р. В. Влияние отдельных стадий изготовления труб большого диаметра на формирование их конечных свойств и использованием метода физического моделирования // Сталь. 2012. № 12. С. 53–58.
10. Колбасников Н. Г., Зотов О. Г., Мартяшов И. С., Сулягин Р. В. Исследование эффекта Баушингера. Физическое моделирование формирования свойств микролегированной стали в процессе изготовления труб // Сталь. 2012. № 8.
11. Лунев В. А., Шишов И. А., Глухов П. А., Беляев А. А. Тепловые потери при прокатке толстого листа на стане 5000. Часть. 1. Теплопотери на операциях, предшествуюших прокатке // Научно-технические ведомости СПбГПУ. 2013. № 1. С. 146–152.
12. Колбасников Н. Г., Шишов И. А., Глухов П. А., Беляев А. А. Тепловые потери при прокатке толстого листа на стане 5000. Часть 2. Теплопотери на этапах черновой прокатки, подстуживания, чистовой прокатки // Научно-технические ведомости СПбГПУ. 2013. № 3. С. 183–192.
13. Свидетельство о государственной регистрации программы AusEvol+ для ЭВМ. Рег. № 2011615304 от 13 мая 2011 г.
14. Госконтракт «Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров в области металлургических технологий». Шифр 2010-1.1-233-068 по теме: «Управление структурой и свойствами трубных микролегированных сталей при прокатке толстого листа с использованием методов физического и математического моделирования» (шифр заявки 2010-1.1-233-068-003).
15. Cockcroft M. G., Latham D. J. Ductility and the Workability of Metals // J. Institute of Metals. 1968. Vol. 96. Р. 33–39.
16. Колбасников Н. Г., Мишин В. В., Шишов И. А., Кистанкин И. С., Забродин А. В. Разработка неразрушающих режимов теплой прокатки нанокристаллического бериллия с помощью методов математического моделирования // Деформация и разрушение материалов. 2013. № 9. С. 14–24.