CC BY
39
ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ОБРАЗОВАНИЯ ДЕФЕКТА «ПЯТНА ЗАГРЯЗНЕНИЙ, ОКСИДАЦИЯ» ПРИ ПРОКАТКЕ НА РЕВЕРСИВНОМ СТАНЕ Бахтин Алексей Сергеевич, студент (e-mail: sloomo@icloud.com) Липецкий государственный технический университет, г.Липецк, Россия Бахтин Сергей Васильевич, к.т.н., доцент, начальник отдела ПАО «НЛМК», г.Липецк, Россия (e-mail: bahtin_sv@nlmk.com)
В данной статье рассмотрены вопросы исследования механизма образования дефекта «пятна загрязнений, оксидация» после холодной прокатки на реверсивном стане. Показано влияние температуры и наличия остатков неудаленной эмульсии на образование дефектов.
Ключевые слова: реверсивный стан, холодная прокатка, пятна загрязнения, оксидация.
Холодная прокатка углеродистых и электротехнических сталей является одним из основных технологических процессов производства листового холоднокатаного проката, применяющегося в автомобилестроении, производстве «белой» техники, электротехнической промышленности и т д. При этом выпуск качественного проката требует от нее не только обеспечения высокой плоскостности и минимальной разнотолщинности, но и отсутствия поверхностных дефектов [1, 2]. Одним из дефектов, который может образовываться при холодной прокатке, является дефект «пятна загрязнений, оксидация» [3, 4].
Специфика проведения холодной прокатки на реверсивных станах связана с получением высокой температуры в очаге деформации и в отдельных случаях недостаточно полным удалением остатков эмульсии после проходов [5].
Температура оказывает значимое влияние на скорость процессов окисления стали. С повышением температуры процессы окисления металлов протекают значительно быстрее. Характер влияния температуры на скорость окисления металла определяется зависимостью от температуры протекания двух процессов - окисления железа и диффузии кислорода в поверхность металла.
Количественно эти процессы описываются уравнениями одного типа -уравнениями Аррениуса.
Для реакции окисления:
K(T) = Ko-exp(-E/RT), (1)
где Ко - константа скорости реакции окисления; Ер - энергия активации химической реакции.
Для диффузии:
В(Т) = Бо-вхр (-Ед/ЯТ), (2)
где Б0 - коэффициент диффузии;
Ед - энергия активации диффузии. С повышением температуры скорость окисления и диффузия резко возрастают (экспоненциальная зависимость).
Состав газовой среды также оказывает большое влияние на скорость окисления стали. Максимальное влияние оказывают кислород и водяные пары (вода). В присутствии воды скорость окисления стали увеличивается в 2 - 3 раза.
Согласно литературным данным [6], рост толщины оксидных пленок Ноксид при окислении железа в парах воды при температурах Т < 300-400оС происходит в соответствии с логарифмическим законом:
Ноксид ~ а-Ыф-Т), (3)
где а, Р - константы процесса.
Рисунок 1 - Факторы, влияющие на толщину окисной пленки и их взаимосвязь (В - увеличение значения фактора ведет к увеличению отклика)
Испарение
Уравнение реакции процесса оклслеши поверхности металла: Ье+0:+Н;0—^'е20зхН:0
Рисунок 2 - Схема образования окисной пленки при наличии воды на полосе (принятые обозначения: Нвп - толщина водной пленки; Ноп - толщина окисной пленки)
Таким образом, механизм образования окисной пленки, определяющий ее толщину, имеет следующие закономерности, представленные на рис. 12.
С целью подтверждения разработанного механизма образования дефекта «пятна загрязнений, оксидация» проведен эксперимент в промышленных условиях по холодной прокатке на реверсивном стане с высокой температурой проката в очаге деформации (более 200 оС, полное удаление эмульсии с поверхности полосы) и с неполным удалением эмульсии с поверхности полосы (с низкой температурой проката в очаге деформации, менее 200 оС). Прокатанные рулоны выдерживались в течение 72 часов. После выдержки была проведена их размотка, на поверхности полос отмечено наличие дефектов, их внешний вид представлен на рис. 3.
уча-
сток
!"Н|1|!!1||||!!1|1|П||1Г||ЩШ ■ ' ■ 1 1 1 щЖС1
уча-
■г. "ГСП ми'II:
_
II 1| 'I и
. ■ =
сток
высокая температура проката в очаге деформации неполное удаление эмульсии с поверхности полосы
Рисунок 3 - Внешний вид полученных дефектов после холодной прокатки
на реверсивном стане
На кромках рулонов, прокатанных с высокой температурой, выявлено наличие полос светло-желтого оттенка шириной до 20 мм. Спектральным методом анализа в кромочных участках золотистого цвета обнаружена окисная пленка толщиной до 0,014 мкм, содержащая и на светлом (бездефектном) участке толщина окисной пленки составляет до 0,007 мкм.
На рулонах, прокатанных с неполным удалением остатков эмульсии, отмечено наличие на поверхности по всей длине полос (хаотично по ширине) ярко выраженных дефектов «в виде пятен от рыжего до темно-коричневого цвета. На всей поверхности в углубленных участках (надрывах) микрозондовым методом анализа выявлены элементы, характерные для технологической жидкости: [№], [Ca], [Щ, Р]. Спектральным
методом анализа в участках темно-бурого цвета обнаружена окисная пленка толщиной до 0,033 мкм, в составе которой выявлены и на светлых участках толщина окисной пленки составляет до 0,013 мкм. Разницы в толщине окисной пленки в бездефектных участках в средней части полосы и кромочных областях не отмечено.
При прокатке с высокой температурой проката в очаге деформации (полное удаление эмульсии с поверхности полосы) основным фактором,
оказывающим влияние на образование окисной пленки, является высокая температура металла (более 200 оС). В центральной части полос отмечается образование окисной пленки толщиной 0,007 мкм. Получение большей толщины окисной пленки на кромке (до 0,014 мкм) обусловлено более легким доступом атмосферного кислорода к поверхности металла за счет кромочного утонения.
При наличии остаточной влаги на поверхности полосы в смотанном рулоне происходит окисление металла-основы за счет атмосферного кислорода, растворенного в воде пленки. При прокатке с неполным удалением эмульсии преобладающим фактором становится наличие остаточной влаги на прокатанном металле. При этом, данный фактор является преобладающим по сравнению с температурным фактором, что подтверждается большей толщиной пленки как в дефектных, так и в бездефектных участках (0,013 и 0,033 мкм соответственно) и отсутствием утолщений окисной пленки в кромочных зонах. Количественная оценка, сделанная на основе толщины окисной пленки после испарения остаточной влаги и завершения процессов активного окисления, показывает, что толщина оксидов пропорциональна исходному количеству воды на поверхности прокатанного рулона.
Заключение
1. Разработан механизм образования дефектов «пятна загрязнений, оксидация» после холодной прокатки на реверсивном стане, учитывающий процессы окисления железа и диффузии кислорода в поверхность металла.
2. Основными факторами, оказывающими влияние образования дефектов «пятна загрязнений, оксидация» являются температуры в очаге деформации и наличие остатков неудаленной эмульсии.
Список литературы
1. Коренев М.В., Бахтин С.В., Черных А.М., Бахтин А.С. Влияние режимов второй холодной прокатки на магнитные свойства и неплоскостность готовой электротехнической анизотропной стали// Труды X конгресса прокатчиков (Липецк, 14-16 апреля 2015 г.) - Т. I. - Липецк: Тип. ООО «Новолипецкий печатный дом», 2015.- С. 107-110.
2. Пименов В.А., Бабушко Ю.Ю., Бахтин С.В. Разработка технологии холодной прокатки на реверсивном стане тончайшего проката высококремнистой стали// Труды X конгресса прокатчиков (Липецк, 14-16 апреля 2015 г.)- Т. I. - Липецк: Тип. ООО «Новолипецкий печатный дом», 2015.- С. 103-107.
3. Бахтин А.С., Бахтин С.В. Исследование причин образования дефекта «окисление в виде полос» в готовой электротехнической анизотропной стали// Современные материалы, техника и технологии.- № 2(10).- ЗАО «Университетская книга».- 2017 г.- С. 2025.
4. Горлов И.В., Князев В.В., Челядинов А.А., Бахтин С.В. Освоение технологии использования СОЖ на основе эмульсола «Квакерол №6-Ь-Б88» на реверсивном стане 1200 ПТС ОАО «НЛМК» взамен технологической смазки на основе пальмового масла// Труды X конгресса прокатчиков (Липецк, 14-16 апреля 2015 г.) - Т. II. - Липецк: Тип. ООО «Новолипецкий печатный дом», 2015.- С. 116-118.
5. Пименов В.А., Бабушко Ю.Ю., Бахтин С.В. Математическое моделирование и разработка энергосиловых и тепловых режимов реверсивной холодной прокатки тонко-
го высококремнистого проката// Сборник научных трудов международной научно-практической конференции «Современная металлургия нового тысячелетия. К 80-летию НЛМК. Кадры для регионов» 17-21 ноября 2014 г.- Часть I. - Липецк: ЛГТУ, 2014.- С. 44-51.
6. Бенар Ж. Окисление металлов. Т. 1. Теоретические основы.- М.:Металлургия, 1968.- 499 с.
Bakhtin Alexey Sergeevich, student
(e-mail: sloomo@icloud.com)
Lipetsk State Technical University, Lipetsk, Russia
Bakhtin Sergey Vasilevich, Cand.Tech.Sci., associate professor
JSC NLMK, Lipetsk, Russia
(e-mail: bahtin_sv@nlmk.com)
RESEARCH QUESTIONS OF THE MECHANISM OF DEFECT FORMATION, "SPOTS OF DIRT, OXIDATION" AFTER COLD ROLLING REVERSING MIL Abstract: This article describes the research questions of the mechanism of defect formation, "spots of dirt, oxidation" after cold rolling reversing mill. Shows the effect of temperature and residuals neudenau emulsion on the formation of defects Key words: revers mill, cold rolling, spots of contamination, oxidation
РАЗРАБОТКА ЭКСПЕРТНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИИ НА ОСНОВЕ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ Бойбутаев Санжар Бахритдинович, старший преподаватель Кадиров Ёркин Баходирович, старший преподаватель Саттаров Олим Усмонкулович, старший преподаватель (e-mail: navdki@mail.ru), Навайинский государственный горный институт, г Навоий, Узбекистан
В статье разрабатывается оптимальная система управления процессом измельчения и классификации цеха измельчения на базе искусственного интеллекта (нейронные сети) с целью максимально возможной переработки руды при обеспечении заданного качества её помола. Концепция построения системы управления процессом измельчения и классификации принята на основании условия значительной нестабильности вещественного состава и технологических свойств поступающей на переработку руды, поскольку построение системы управления на базе «жесткой» логики типа «задание - фактическое значение - рассогласование - регулирующее воздействие» заведомо не обеспечивает оптимальности управления.
Ключевые слова: измельчения, классификация, входные воздействия, расход руды, гранулометрический состав, спирального классификатор нейромоделей, нейросети.
Задача измельчения руды как подготовительной операции состоит в обеспечении наиболее полного раскрытия поверхности зерен извлекаемых
