CC BY
66
мелкозернистой, а также обеспечиваются более высокие значения микротвердости медного сплава.
Вывод
В целом, проведенные исследования показали, что основной процесс измельчения структуры, вне зависимости от механизма пластичности, происходит в момент протекания пластического течения металла, а в дальнейшем происходит закрепление образовавшейся структуры. Сам факт уменьшения конечного зерна в случае попадания образца после обработки в условия быстрого охлаждения (закалка жидким азотом) свидетельствует о том, что процесс пластичности осуществляется через физико-химическое превращение металла с перекристаллизацией.
Список литературы
1. Рааб Г.И. Развитие научных основ технологии интенсивной пластической деформации и создание оборудования по схеме равноканального углового прессования для получения ультрамелкозернистых металлических полуфабрикатов: автореф. дис. ... докт. техн. наук: 05.16.05: защищена 19.11.2009 / Рааб Георгий Иосифович. Уфа, 2009. 36 с.
2. Устройство для обработки металлов давлением: пат. 2181314 Рос. Федерация / Г.И. Рааб, Г.В. Кулясов, В.А. Полозовский, Р.З. Валиев. 2002.
3. Нано- и микрокристаллические материалы, полученные методами интенсивного пластического деформирования: учеб.-метод. материалы по программе повышения квалификации / В.Н. Чувильдеев, О.Э. Пирожникова, М.Ю. Грязнов и др. Нижний Новгород. 2006.
УДК 621:771.23-022.532:621.785
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ КОНТРОЛИРУЕМОЙ ПРОКАТКИ НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ*
Салганик В.М., Полецков П.П., Бережная Г.А., Гущина М.С., Алексеев Д.Ю.
ФГБОУВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», Россия
Контролируемая прокатка представляет собой высокотемпературную обработку низколегированных сталей и предполагает определенное сочетание основных параметров деформации: температуры нагрева и конца прокатки, суммарной степени деформации, скорости охлаждения и т.д.
Одной из главных ее целей является получение в готовом прокате мелкозернистой структуры, обеспечивающей одновременное сочетание прочностных и пластических свойств.
В процессе контролируемой прокатки можно выделить несколько стадий, но наиболее продолжительной из них, особенно при прокатке небольших партий листов, является такой процесс, как межфазное охлаждение, поскольку падение температуры раската на спокойном воздухе варьируется в пределах 0,1-2 °С/с. Соответственно, на его остывание до температуры начала чистовой стадии прокатки приходится достаточно большой промежуток вре-
* Работа проведена при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках реализации комплексного проекта по созданию высокотехнологичного производства, выполняемого с участием российского высшего учебного заведения (договор 02.G25.31.0105).
мени от 2 до 25 мин. В промышленных условиях это обстоятельство существенно снижает общий темп прокатки и соответственно, производительность прокатного стана в целом.
Целью работы является оценка возможности снижения времени, затрачиваемого на процесс межфазного охлаждения. Исследования проводились при помощи физического моделирования на базе научно-производственного комплекса ООО «Термодеформ-МГТУ», а также ЦКП НИИ «Наносталей».
В составе оборудования ООО «Термодеформ-МГТУ», представленного на рис. 1, имеются две плавильные печи вместимостью по 30 и 60 кг, камерные печи для нагрева заготовок под прокатку, гидравлический пресс для моделирования черновой стадии прокатки усилием 250 т, реверсивный стан 500 «ДУО», а также установка ускоренного контролируемого охлаждения (УКО).
Рис. 1. Состав оборудования научно-производственного комплекса ООО «Термодеформ-МГТУ»
Была произведена выплавка опытной партии слитков трубной стали. Слитки резали на две части, а последующую термомеханическую обработку проводили следующим образом: одну часть охлаждали водой, а другую - на воздухе. Тем самым исключалось влияние колебаний химического состава на результаты эксперимента.
Обжатие слитков осуществляли по режимам контролируемой прокатки с применением гидравлического пресса, приведенным в табл. 1. Предварительно слитки высотой 300 мм были нагреты до температуры 1210 ± 10 °С, температура начала первой фазы составляла 1150 ± 60 °С, а конца - 1030 ± 60 °С. Слитки осаживались до 167 мм и дальнейшее межфазное охлаждение до температуры 830 ± 20 °С проводили двумя путями: на воздухе и с использованием моделирующей установки УКО, комбинированной с прессом, представленной на рис. 2. Далее слитки обжимали до толщины 25,8 мм, температура конца второй стадии прокатки составляла 820 ± 15 °С. Полученные раскаты подвергались ускоренному охлаждению в установке УКО до температуры 585 ± 15 °С.
По результатам лабораторных исследований была определена возможность снижения времени, затрачиваемого на межфазное охлаждение со 180 до 13 с.
В дальнейшем был осуществлен раскрой полученных раскатов для проведения испыта-ний на ударный изгиб, ударную вязкость и ударный изгиб падающим грузом для определе-ния количества (доли) вязкой составляющей. Результаты испытаний представлены в табл. 2.
Режимы деформации, межфазного охлаждения (МО) и УКО
Способ МО Воздушное Водяное
№ слитка 11 21 31 41 51 12 22 32 42 52
Высота, мм: начальная после 1 фазы конечная 300 167 25,8 300 167 25,8
Температура, 0С: нагрева начала 1 фазы конца 1 фазы начала 2 фазы 1210±10 1150±60 1030±60 830±20 1210±10 1150±60 1030±60 830±20
Длительность МО, сек 180 180 185 180 190 12 11 12 14 14
183 12,6
Температура конца МО, °С 840 835 840 820 815 850 820 825 835 840
830 834
Длительность ускоренного контролируемого охлаждения, сек 4 4 5 7 7 4 5 6 7 7
5,4 5,8
Температура конца ускоренного контролируемого охлаждения , 0С 595 600 580 590 585 600 580 585 575 590
590 586
Рис. 2. Установка УКО, комбинированная с прессом
Средние значения испытаний образцов
Способ МО Воздушное Водяное
Доля вязкой составляющей в изломе при ИПГ (при -20 0С), % 100 100
Норма по API 5L/ISO3183 90%
KCV-20 , Дж/см2 224,3 203,7
Норма по API 5L/ISO3183 >127,0
KCU-60, Дж/см2 207,2 212,2
Норма по API 5L/ISO3183 >78,0
Промышленные испытания проводились на стане 5000 ОАО «ММК». С этой целью была произведена выплавка стали в объеме трех плавок с последующим получением слябов размерами 300x2600x4020 мм. После чего осуществляли перекат слябов на раскаты с геометрическими размерами 25,8x4484x26722 мм. Прокатка производилась партиями по четыре раската. Промежуточное ускоренное охлаждение осуществлялось посредством дифференцированного включения секций установки ламинарного охлаждения по режимам, приведенным в табл.3.
Таблица 3
Параметры межстадийного охлаждения в установке УКО
№ партии Время межфазного охлаждения, сек Производительность, т/час
Исходная производительность 145
1 1202 163,8
2 1144 166,5
3 101 165,9
4 989 173,2
В результате применения предложенной технологии было уменьшено время, затрачиваемое на охлаждение раската с 20 до 16,5 минут с соответствующим увеличением производительности на 10 т/час.
Вывод
В результате проведенных исследований улучшена технология контролируемой прокатки, в частности, получены режимы межфазного охлаждения низколегированных сталей, позволяющие уменьшить время, требуемое для охлаждения раската. Фактическая длительность межфазного охлаждения по результатам лабораторных исследований уменьшилась в 14,5 раза, а по результатам промышленного опробования снижение времени составило 20 %. При этом показатели качества трубной стали удовлетворяют требованиям, предъявляемым к ним по показателям доли вязкой составляющей (100 %) и ударной вязкости (КСУ-20 224,3 и 203,7 Дж/см2, КСИ"60 207,2 и 212,2 Дж/см2 при охлаждении на воздухе и в воде, соответственно).
Список литературы
1. Разработка принципиальной технологической схемы производства наноструктуриро-ванного высокопрочного листового проката / М.В. Чукин, В.М. Салганик, П.П. Полецков, М.С. Гущина, Г.А. Бережная, A.C. Кузнецова, П.А. Стеканов, Д.Ю. Алексеев // Естественные итехнические науки. 2014. № 9-10. С. 328-334.
2. Анализ технических требований, предъявляемых к наноструктурированному высокопрочному листовому прокату / М.В. Чукин, В.М. Салганик, П.П. Полецков, Г.А. Бережная, М.С. Гущина, A.C. Кузнецова, Д.Ю. Алексеев // Обработка сплошных и слоистых материалов. 2014. № 2 (41). С. 19-28.
3. Основные виды и области применения стратегического высокопрочного листового проката / М.В. Чукин, В.М. Салганик, П.П. Полецков, C.B. Денисов, A.C. Кузнецова, Г.А. Бережная, М.С. Гущина // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2014. № 4 (48). С. 41-44.
4. Эфрон Л.И., Морозов Ю.Д., Голи-Оглу Е.А. Исследование влияния температурно-деформационных режимов контролируемой прокатки на микроструктуру и механические свойства микролегированных сталей для газонефтепроводных труб большого диаметра // Металлург. 2011. № 1. С. 69-74.
5. Современные пути получения горячекатаного листа с особым сочетанием физико-механических свойств / В.М. Салганик, C.B. Денисов, П.П. Полецков, П.А. Стеканов, Г.А. Бережная, Д.Ю. Алексеев // Моделирование и развитие процессов обработки металлов давлением: междунар. сб. науч. тр. / под ред. В.М. Салганика. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2014. Вып. 20. С. 169-173.
6. Салганик В.М., Полецков П.П., Артамонова М.О. и др., Научно-производственный комплекс «Термодеформ» для создания новых технологий // Сталь. 2014. №.4. С. 104-107.
УДК 669.018.58.017
ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЫСОКОПРОЧНЫХ ИНВАРНЫХ СПЛАВОВ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ*
Барышников М.П.1, Голубчик Э.М.1, Копцева Н.В.1, Ефимова Ю.Ю.1, Кузнецова A.C.1, Гитман М.Б.2
1ФГБОУВПО «Магнитогорский государственный техническийуниверситет им. Г.И. Носова», Россия 2ФГБОУ «Пермский национальный исследовательский политехнический университет», Россия
На сегодняшний день в качестве основы многофункциональных сплавов инварного класса выступают Fe-Ni композиции традиционных составов. Для повышения их прочностных свойств в научно-технической литературе предложено несколько направлений. Одно из них, активно развивающееся, заключается в упрочнении железо-никелевых и железо-никель-кобальтовых сплавов за счет введения различных легирующих и микролегирующих элементов, а также углерода [1-3].
В ФГБОУ ВПО «МГТУ» совместно со специалистами ПАО «Мотовилихинские заводы» (г. Пермь) были разработаны высокопрочные инварные композиции, такие как 32НК,
* Работа проведена в рамках реализации комплексного проекта по созданию высокотехнологичного производства, выполняемого с участием российского высшего учебного заведения (договор № 02.025.31.0040);в соответствии с госзаданием Министерства образования и науки РФ Магнитогорскому государственному техническому университиту им Г.И. Носова по теме «Разработка технологии получения высокопрочных длинномерных профилей из материалов с ультрамелкозернистой структурой в условиях комбинирования процессов интенсивного пластического деформирования» (задание № 11.1525.2014Кот 18.07.2014).
