Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова, Магнитогорск, Россия:

А. Б. Сычков, профессор кафедры литейных процессов и материаловедения, докт. техн. наук, эл. почта: absychkov@mail.ru
А. Б. Моллер, профессор, зав. кафедрой технологий обработки материалов, докт. техн. наук, эл. почта: a.moller@magtu.ru
Г. Я. Атангулова, аспирант кафедры литейных процессов и материаловедения
Г. В. Агутин, аспирант кафедры литейных процессов и материаловедения

Представлен анализ методов упрочнения фасонного проката в потоке сортовых станов, проведена серия активных экспериментов, выполнен расчет прогнозирующих регрессионных уравнений зависимости механических свойств и показателей микроструктуры от геометрии профилеразмеров и технологических параметров охлаждения. Разработан алгоритм итерационного определения точности прогноза при помощи уравнений, обеспечивающий минимальную ошибку определения указанных характеристик. Микроструктура металла при различных режимах ускоренного водяного охлаждения в спокойной воде фасонного проката в потоке сортового стана подтверждает закономерности структурообразования и соответствует теории и практике металловедения и термической обработки металлов. Разработанная технология ускоренного водяного охлаждения обеспечивает для фасонного проката широкого сортамента и ответственного назначения, для судо- и вагоностроения повышение прочности до класса 600 МПа и выше. Вместо применения микролегирования стали такими элементами, как ванадий и ниобий, которые снижают размер аустенитного, а затем и действительного зерна металла, использование ускоренного охлаждения в спокойной воде фасонного проката дает значительный экономический эффект (80–100 долл. США на 1 т проката), повышает предел текучести и его отношение к временному сопротивлению разрыву, обеспечивая существенное упрочнение проката. Разработана эффективная технология для термического упрочнения фасонного проката в потоке сортового стана.

1. Бровкин В. Л., Анурова Т. В., Радченко Ю. Н., Коваленко В. В. Анализ существующих технологий ускоренного охлаждения сортового проката и его влияние на структуру и механические свойства металла // Металлургическая теплотехника. 2010. № 2(17). С. 14–22.
2. Громов В. Е., Филиппов Ю. Ф., Ефимов О. Ю. и др. Закономерности и механизмы термомехаического упрочнения проката из малоуглеродистой стали // Успехи физического металловедения. 2011. Т. 12. С. 241–268.
3. Сычков А. Б., Шекшеев М. А., Малашкин С. О., Камалова Г. Я. Технология термического упрочнения — термической правки фасонных профилей проката // Литейные процессы. 2016. № 15. С. 73–88.
4. Швейкин В. П., Федорова А. А. Основные параметры высокотемпературной термомеханической обработки, влияющие на свойства проката // Сборник научных трудов. — Екатеринбург : УрФУ им. первого Президента РФ Б. Н. Ельцина, 2014. С. 159–164.
5. Kiefer B. V., Krejdovsky W. P. Thermomechanical processing for quality products in highspeed rod rolling mills // Wire Journal International. 2013. Vol. 46. No. 9. P. 56–62.
6. Тулупов О. Н., Наливайко А. В., Сычков А. Б., Моллер А. Б., Камалова Г. Я. Термическое упрочнение фасонного проката в потоке сортового стана // Сталь. 2019. № 4. С. 64–70.
7. Yung S. H., Yun M. S., Koo B. S., Lee K. K. Influence of non-uniform water cooling on the shape of rolled h-shaped beam // HSLA Steels 2015, Microalloying 2015 and Offshore Engineering Steels. 2015. P. 411–417.
8. Пат. 2101369С1 РФ. Способ и устройство термической обработки профилированного проката / Проскавец Г., Поинтер П., Мозер А.; опубл. 10.01.1998.
9. Белов Е. Г. Влияние упрочняющих обработок на структуру и свойства фасонного стального проката и чугунных валков: дисс. … канд. техн. наук. — Новокузнецк : Сибирский государственный индустриальный университет, 2010. — 174 с.
10. Fujibayash Akio, Omata Kazuo. JFE steels advanced manufacturing technologies for high performance steel plates // JFE Technical Report. 2005. No. 5. P. 68–72.
11. Эйсмонд К. Ю. Разработка и внедрение в производство устройств термоупрочнения проката регулируемым охлаждением на основе анализа процессов теплообмена: дисс. ... канд. техн. наук. — Екатеринбург : Уральский федеральный университет имени первого Президента Росси Б. Н. Ельцина, 2011. — 170 с.
12. Jiang L.-Y., Yuan G., Wu D., Wang G.-D. Analysis of heat transfer coefficients during high intensity cooling processes of hot rolled strips after rolling // Journal of Northeastern University. 2014. Vol. 35. No. 5. P. 676–680.
13. Sychkov A. B., Moller A. B., Nazarov D. V., Kamalova G. Ya., Malashkin S. O. Simulation of structure formation in shaped rolled steel in the process of its heat treatment // Metallurgist. 2018. Vol. 62. No. 3-4. P. 193–202.
14. Стародубов К.Ф., Узлов И. Г., Савенков В. Я. и др. Термическое упрочнение проката. — М. : Металлургия, 1970. — 368 с.
15. Бернштейн М. Л., Займовский В. А., Капуткина Л. М. Термомеханическая обработка стали. — М. : Металлургия, 1983. — 352 с.
16. Узлов И. Г., Парусов В. В., Гвоздев Р. В., Филонов О. В. Управление термическим упрочнением проката. — Киев : Техника, 1989. — 118 с.
17. Громов В. Е., Ефимов О. Ю., Костерев В. Б., Юрьев А. Б., Чинокалов В. Я. Структурно-фазовые состояния и свойства упрочненных стального проката и чугунных валков. — Новокузнецк: Интер-Кузбасс, 2011. — 324 с.
18. Сарычев В. Д., Невский С. А., Ильященко А. В. О механизме ускоренного охлаждения при термоупрочнении проката // Известия вузов. Черная металлургия. 2017. Т. 60. № 12. С. 1005–1007.
19. Юрьев А. В. Упрочнение строительной арматуры и прокатных валков. – Новосибирск : Наука, 2006. — 292 с.
20. Сарычев В. Д., Громов В. Е., Грановский А. Ю., Шляпников С. С., Ильященко А. В. Математическая модель расчета температурных полей при прерывистом охлаждении проката // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2016. № 3. С. 339–342.
21. Сарычев В. Д., Хаимзон Б. Б., Невский С. А., Ильященко А. В. Математические модели механизмов ускоренного охлаждения проката // Известия вузов. Черная металлургия. 2018. Т. 61. № 4. С. 326–332.
22. Сычков А. Б., Тулупов О. Н., Моллер А. Б., Левандовский С. А., Кинзин Д. И. Формирование структуры и свойств фасонного проката путем поточной термической обработки // Моделирование и развитие процессов обработки металлов давлением. 2019. № 3(30). С. 11–17.
23. ГОСТ 19281–2014. Прокат повышенной прочности. Общие технические условия. — Введ. 01.01.2015. — М. : Изд-во стандартов, 2014.
24. ГОСТ 1497–84. Металлы. Методы испытаний на растяжение. — Введ. 01.01.1986. — М. : Изд-во стандартов, 1984.
25. ГОСТ 9454–78. Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах. — Введ. 01.01.1979. — М. : Изд-во стандартов, 1978.
26. ГОСТ 9450–76. Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников. — Введ. 01.01.1977. — М. : Изд-во стандартов, 1976.
27. ГОСТ 30415–96. Сталь. Неразрушающий контроль механических свойств и микроструктуры металлопродукции магнитным методом. — Введ. 01.01.1998. — М. : Изд-во стандартов, 1996.
28. ГОСТ 5639–82. Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна. — Введ. 01.01.1983. — М. : Изд-во стандартов, 1982.
29. ГОСТ 5640–68. Сталь. Металлографический метод оценки микроструктуры листов и ленты. — Введ. 01.01.1970. — М. : Изд-во стандартов, 1968.