Вятский государственный университет, Киров, Россия

М. З. Певзнер, профессор, эл. почта: mikhailpevzner@yandex.ru

Рассматривали возможности повышения эффективности производства, в частности снижения энергопотребления при термообработке проката латуни Л63 до мягкого состояния путем совершенствования режима отжига в поперечном магнитном поле (TFIH). Прокат латуни Л63 получали полунепрерывной отливкой, горячей, а затем холодной прокаткой с промежуточным отжигом полос разной толщины. Промежуточный отжиг проводили как в садочной печи, так и в последовательно расположенных двух или четырех трехфазных TFIH-индукторах промышленной частоты, состоящих из нижних и верхних магнитопроводов. При движении от индуктора до моталки полосы быстро охлаждались водяным душем или относительно медленно на воздухе, а затем совсем медленно в рулоне. Контролировали закономерности изменения температуры полосы в процессе TFIH-отжига и охлаждения при движении к моталке, а также охлаждения рулона. Полученные по разным технологиям холодной прокатки и отжига полосы прокатывали в ленты, непрерывно контролируя толщину. Варьирование параметров TFIH и охлаждения нагретого проката позволило установить условия достижения в результате непрерывного отжига достаточно равновесного состояния. Это дало основание для уточнения параметра, определяющего конечные структуру и свойства мягкого проката, получаемого по энергосберегающей технологии, — минимальной температуры его смотки перед началом медленного остывания в рулоне — 560 ^oC. Для установления режима TFIH-отжига, необходимого для получения такой температуры в условиях используемого оборудования, приведено влияние режима на температуру проката конкретного типоразмера на выходе из индуктора и ее влияние на температуру смотки. Технология нагрева в поперечном магнитном поле с последующим медленным охлаждением позволяет при минимальном энергопотреблении получать мягкий отожженный прокат, а при последующей прокатке — точную ленту.

1. Lupi S., Forzan M., Aliferov A. Induction and direct resistance heating: theory and numerical modeling. Switzerland : Springer, 2015. 370 p.
2. Wiser I. F., Mannens R., Feuerhack A., Trauth D. et al. An analytical approach for the determination of the temperature distribution in the cross section of a sheet metal caused by inductive heating. Procedia Manufacturing. 2019. Vol. 29. pp. 353–360.
3. Pevzner M. Z., Shirokov N. M., Khayutin S. G. Continuous induction heat treatment of bands and strips. Moscow : Metallurgiya, 1994. 128 p.
4. Feng Li, Jinqiang Ning, Steven Y. Liang. Analytical modeling of the temperature using uniform moving heat source in planar induction heating process. Applied Sciences. 2019. No. 9. 1445.
5. Rashchepkin A. P., Krutilin V. A., Vishtak P. A., Kondratenko I. P. et al. Induction heat treatment of rolled non-ferrous metals and alloys. Tsvetnye Metally. 1989. No. 1. pp. 104–107.
6. Park H ong-Seok, Dang Xuan-Phuong. Optimization of the in-line induction heating process for hot forging in terms of saving operating energy. International Journal of Precision Engineering and Manufacturing. 2012. Vol. 7, No. 13. pp. 1085–1093.
7. Yan C., Wang Y., Liu C., Wu S. Influence of transverse flux induction heating excitation parameters on steel strip temperature and heater optimization. Heat Treatment of Metals. 2021. Vol. 46, Iss. 5. pp. 87–94.
8. Wu J. C., Wang S. P., Wang Y. H., Liu C. Sensitivity analysis of design parameters in transverse flux induction heating device. IEEE Transactions on Applied Superconductivity. 2020. Vol. 30, Iss. 4. 8998171.
9. Nacke B., Muhlbauer A., Nikanorov A., Nauvertat G. et al. Transverse flux heating in modern energy saving lines for metal rolling and treatment. Modelling for Saving Resources : International Scientific Colloquium. Riga, May 17–18, 2001. pp. 147–152.
10. Schulze M., Nikanorov A., Nacke B. Hierarchical shape optimization of one-sided transverse flux heating induction coil. COMPEL: The International Journal for Computation and Mathematics in Electrical and Electronic Engineering. 2020. Vol. 39, No. 1. pp. 73–80.
11. GOST 2208–2007. Brass foil, ribbons, strips, sheets and plates. Specifications. Introduced: 01.07.2008.
12. Pevzner M. Z., Sergeev D. G. The structure and mechanical properties formed in the soft L63 brass band commercially produced using transverse flux induction heating. Tsvetnye Metally. 2021. No. 8. pp. 69–76.
13. Pevzner M. Z., Sergeev D. G. Effect of impurities on the properties of brass L63 and preventive control of commercial batches of continuously annealed ribbon at the Kirov plant for processing nonferrous metals. Metal Science and Heat Treatment. 2021. Vol. 63, No. 1-2. pp. 53–59. DOI: 10.1007/s11041-021-00646-0
14. Fan W. Y., Song R. B., Zheng R. W., Yao P. S. Study on continuous annealing process for ultrathin cold-rolled SPCC steel. Materials Science Forum. 2015. Vol. 817. pp. 268–272.
15. Banis A., Duran E. H., Bliznuk V., Bliznuk V. et al. The effect of ultrafast heating on the microstructure, grain size and texture evolution of a commercial low-C, medium-Mn DP steel. Metals. 2019. Vol. 9, No. 8. p. 877.
16. Wu Y., Wang Q., Zhao X. Effect of high magnetic field on recrystallization behavior of cold rolled H70 brass. Journal of Physics: Conference Series. 2017. Vol. 827. National Conference on Theory of Magnetism. 8–11 March 2016. Hefei, China. 012020.
17. Goins P. E., Murdoch H. A., Hernandez-Rivera E., Tschopp М. А. Effect of magnetic fields on microstructure evolution. Сomputational Materials Science. 2018. Vol. 150. pp. 464–474.
18. Nicolay A., Franchet J. M., Cormier J., Logé R. et al. Influence of joule effect heating on recrystallization phenomena in inconel 718. Metallurgical and Materials Transactions A: Physical Metallurgy and Materials Science. 2021. Vol. 52, Iss. 10. pp. 4572–4596.
19. Nobakht S., Kazeminezhad M. Electrical annealing of severely deformed copper: microstructure and hardness. International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials. 2017. Vol. 24, No. 10. pp. 1158–1168.
20. Molodov D. A. Grain boundary dynamics under an applied stress. Materials Science Forum. 2013. Vol. 753. pp. 101–106.
21. GOST 15527–2004. Pressure treated copper zinc alloys (brasses). Grades. Introduced: 01.07.2005.
22. Osintsev O. E., Fedorov V. N. Copper and copper alloys. National and foreign grades : Reference book. Moscow : Mashinostroenie, 2004. 336 p.
23. Pugacheva N. B. Structure of commercial α + β brasses. Materialovedenie i termicheskaya obrabotka metallov. 2007. No. 2. pp. 23–29.
24. Efremov B. N. The role of phase transition for the structure and properties of (α + β) brasses. Optimized properties and rational use of brasses and aluminium bronzes. Moscow : Metallurgiya, 1988. pp. 19–26.
25. Xiao Z., Yang X., Wang J., Fang Z. et al. Influence of Fe addition on annealing behaviors of a phosphorus containing brass. Journal of Alloys and Compounds. 2017. Vol. 712. pp. 268–276.
26. Avdyushkin O. A., Efremov B. N., Pevzner M. Z., Filippov A. A. Treatment of L63 brass in induction annealing lines and structural features. Production, Application and Properties of General and Special Purpose Copper Alloys: Proceedings of the All-Union Conference. Moscow, 1990. 49 p.
27. Kirikov S. V., Perevezentsev V. N., Svirina Yu. V. Computer modelling of the accumulation kinetics of primary mesodefects at grain boundaries and boundary intersections. Deformatsiya i razrushenie materialov. 2018. No. 3. pp. 20–25.
28. Huang K., Logé R. E., Marthinsen K., Zhao Q. The double-edge effect of second-phase particles on the recrystallization behaviour and associated mechanical properties of metallic materials. Progress in Materials Science. 2018. Vol. 92. pp. 284–359.
29. Pevzner M. Z. Method of continuous heat treatment of l63 brass plane rolling in the transverse magnetic field. Patent RF, No. 2661297. Applied: 31.03.2017. Published: 13.07.2018. Bulletin No. 20.
30. Zheleznov Yu. D., Kotsar S. L., Abiev A. T. A statistical study of accuracy in thin sheet rolling. Moscow : Metallurgiya, 1974. 240 p.
31. Bikmetov M. Z., Martynov A. M., Pevzner M. Z., Ryaposov A. I. Results of introduction and questions of the improvement of statistical monitoring in sheet rolling manufacture. Tsvetnye Metally. 2009. No. 4. pp. 84–88.