CC BY
15
Снижения температурной неоднородности по сечению проката можно достичь увеличением количества и длины участков выравнивания температур при сохранении суммарной величины теплосъема. Эта задача решается увеличением количества более коротких секций водяного охлаждения.
Установлено, что для обеспечения эффективного и регулируемого междеформационного охлаждения на стане 150 перед чистовым блоком следует установить минимум две секции водяного охлаждения с длинами не менее одного метра каядая. Для последеформационного охлаждения на стане 150 рекомендуется устанавливать семь секций водяного охлаждения. Такая компоновка линии ускоренного охлаждения позволит минимизировать температурную неоднородность по сечению катанки и обеспечить широкие возможности управления процессом охлаждения.
Список литературы
1. Essadiqi Е., Jonas J.J. Effect of deformation on ferrite nucleation and growth in a plain carbon and micro alloyed steels //Metal. Trans. V.20A, (1989). 987-998.
2. Lange W.E., Enomoto M. and Aaronson H.I. The kinetics of ferrite nucleation at austenite grain boundaries in Fe-C alloys. //Metallurgical transactions. V. 19A. (1988). 427-440.
3. Pikkering F.B. Physical Metallurgy and the Design of Steel // Applied Science Pub. London. (1983).
4. Mathematikal modeling of plastik deformation process in section rolling / A. Morozov, B. Nikiforov, V. Salganik, A. Pesin, S. Platov, E. Trahtengertz // Pceeding of the 7th international conference on numerical methods in industrial forming process / Simulation of Materials Processing Theory, Methods and Applications. Numiform 2001, Toyohashi, Japan.
5. Урцев В.H., Рашников В.Ф., Морозов A.A., Капцан A.B., Сафронов М.Ф., Горностырев Ю.Н., Корнилов B.J1. Формирование структуры и механических свойств сталей. Серия «Сталь». Структура и свойства». Под ред. академика Рашникова В.Ф. Магнитогорск. 1998. 158 с.
6. Морозов С.А., Хабибуллин Д.М., Платов С.И. и др. Совершенствование охлаждения проката на мелко-сортно-проволочном стане // Сталь. 2003. № 8. С. 39-41.
7. Фундаментальные научные исследования как элемент стратегии технического развития металлургического предприятия / A.A. Морозов, P.C. Тахаутдинов, В.Н. Урцев, С.И. Платов // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2004. № 3 (7). С. 28-30.
8. Платов С.И. Моделирование процесса охлаждения катанки и мелкого сорта // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2005. № 3 (11). С. 51-53.
9. Совершенствование режимов охлаждения катанки из углеродистых сталей на мелкосортно-проволочных станах / С.И. Платов, В.Н. Урцев, С.А. Морозов, Д.В. Терентьев // Труды пятого конгресса прокатчиков. М.: АО «Черметинформация», 2004. С. 194-195.
10. Математическое моделирование процесса охлаждения металла при мелкосортной прокатке / В.Н. Урцев, С.И. Платов, С.А. Муриков и др. // Труды шестого конгресса прокатчиков, Липецк, 2005.
11. Прокатка углеродистых сталей в двухфазной области / С.А. Морозов, В.Н. Дегтярев, В.Н. Урцев, С.И. Платов, // Процессы и оборудование металлургического производства: сб. науч. тр. Магнитогорск, 1999. С. 161166.
12. Прокатка в двухфазной области катанки из сталей 1кп и 08Г2С. Результаты промышленного эксперимента на стане 150 ОАО БМК / В.Н. Дегтярев, В.Н. Урцев, С.А. Морозов, С.И. Платов // Фазовые и структурные превращения в сталях: Труды Всеросс. школы-семинара, вып. 1. Магнитогорск, 2001. С. 255-267.
13. Результаты промышленного эксперимента по двухфазной прокатке на стане 150 ОАО «БМК» / Урцев В.Н., Дегтярев В.Н., Платов С.И. и др.// Бернштейновские чтения по термомеханической обработке металлических материалов: науч.-техн. конф. М.: МИСиС, 2001. С. 102-107.
14. Морозов С.А., Хабибуллин Д.М., Платов С.И. и др. Совершенствование охлаждения проката на мел-косортно-проволочном стане // Сталь. 2003. № 8. С. 39-41.
УДК 621.778.011
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ВОЛОЧЕНИЯ ПРОВОЛОКИ ТРАПЕЦИЕВИДНОГО СЕЧЕНИЯ В МОНОЛИТНОЙ ВОЛОКЕ
Железков О.С., Мухаметзянов И.Ш., Барышников М.П., Малаканов С.А.
ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», г. Магнитогорск, Россия
Проволока трапециевидного сечения используется в качестве исходной заготовки для последующего получения пружинных шайб методом навивки. Пружинные шайбы широко используются в различных отраслях промышленности и, в частности, в конструкции верхнего строения железнодорожного пути для крепления рельсов к железобетонным шпалам. Рассматривался процесс волочения проволоки трапециевидного профиля № 10 по ГОСТ 11850-72 с регламентированными параметрами:
- радиусы г скругления углов не должны превышать 1,5 мм;
- временное сопротивление ив = 580-780 МПа;
- относительное удлинение д - не менее 15 %.
На рис. 1 представлено поперечное сечение трапециевидного профиля и основные параметры, согласно ГОСТ 11850-72.
Ь
Рис. 1. Поперечное сечение трапециевидного профиля по ГОСТ 11850-72
На качество проволоки по геометрическим параметрам влияют такие факторы, как диаметр исходной заготовки, коэффициент трения между заготовкой и инструментом, схема напряженно-деформированного состояния, чистота поверхности исходной заготовки и др. [1].
В настоящее время существуют две технологические схемы получения проволоки: волочение в четырех-роликовых волоках (рис. 2), волочение в монолитных волоках (рис. 3).
Рис. 2. Технологическая схема волочения проволоки в четырехроликовой волоке
/7
Рис. 3. Технологическая схема волочения проволоки в монолитной волоке
В качестве объекта исследования была выбрана технологическая схема получения проволоки в монолитной волоке. Проведены теоретические и экспериментальные исследования процесса волочение проволоки трапециевидного профиля № 10 по ГОСТ 11850-72 из стали марки 40С2А. При этом варьировался диаметр исходной круглой заготовки в диапазоне 11-ь13 мм и оценивалось качество проволоки по радиусу г скругления углов.
При компьютерном моделировании процесса волочение проволоки трапециевидного профиля использовали метод конечных элементов [2] на базе программного комплекса «БЕРСЖМ-ЗО». Приняты следующие допущения: материал заготовки изотропный, пластический; процесс является изотермическим; заготовка не имеет внутренних и внешних дефектов; условие пластичности по Губеру-Мизесу; силы внешнего трения учитываются применением закона трения Амонтона - Кулона; эволюция микроструктуры не учитывается; все объекты, кроме заготовки, несжимаемые (абсолютно жесткие).
На основании смоделированных процессов волочения получена информация об энергосиловых параметрах, напряженно-деформированном состоянии в очаге деформации, в частности, на рис. 3 показана интенсивность напряжений при волочении
По результатам компьютерного моделирования получена информация об энергосиловых параметрах, напряженно-деформированном состоянии в очаге деформации. На рис. 4 показаны график изменения усилия волочения и поля распределения интенсивности деформации в сечении при волочении заготовки диаметром 13 мм.
5»е*5-Е1Теа1«ММРа>
I
-
: 7 / \ \ \
V Г 7
ОСП; Мг.
1100 м».
Рис. 4. График усилия волочения исходной заготовки 0 13 мм; поля распределения интенсивности деформаций в пластической зоне
Экспериментальные исследования процесса волочения проводились на кафедре «Машиностроительные и металлургические технологии» ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технического университета им. Г.И. Носова» с использованием универсальной испытательной машины модели ЭДЦ-20 («Завод испытательных машин», Лейпциг, Германия). При этом использовалась монолитная твердосплавная волока конструкции фирмы «ТехноВАК» (г. Череповец).
Исходные заготовки (сталь марки 40С2А) круглого поперечного сечения (диаметр 11-5-13 мм) с заостренным концом пропускалась через волоку, установленную на верхнюю подвижную траверсу испытательной машины, и жестко зажималась зажимами нижней неподвижной траверсы (рис. 5). Подвижной траверсе сообщалось движение вверх и осуществлялся процесс волочения, в ходе которого фиксировалось усилие волочения.
Рис. 5. Размещение волоки и проволоки ла испытательной машине ЭДЦ-20
В ходе экспериментов осуществлялось калибрование 5 образцов. По результатам проведения экспериментов получены максимальные значения усилий, затрачиваемых на волочение проволоки в монолитной во-
На основании данных, полученных при теоретическом и экспериментальном исследовании, были построены графики распределения максимальных усилий волочения в зависимости от диаметра заготовки (рис. 6).
71000 ЦгИ-69000 67000 65000 63000 61000 59000 57000 55000 53000 5X000 49000 47000 45000 43000 41000 39000 37000
10,5
♦ Расчетное
А jKCIK'PUMCHIUllbHUl.'
12.S
d, мм
Рис. 6. График усилия волочения при различном диаметре исходной заготовки
Полученные результаты экспериментов использовать для оценки адекватности результатов теоретических исследований.
Анализ результатов компьютерного моделирования и данных, полученных при проведении эксперимента [3-6], показал, что расхождение между усилием волочения, полученным при испытаниях и при моделировании, составило менее 10 %. Это позволяет сделать вывод о достоверности результатов моделирования процесса и возможности использования программного комплекса «DEFORM-3D» для проведения дальнейших исследований, в том числе распространить данный метод на моделирование процесса волочения в роликовых волоках.
Список лит ерат уры
1. Перлин И.Л., ЕрманокМ.З. Теория волочения. М.: Металлургия, 1971. 447 с.
2. Галлагер Р. Метод конечных элементов.: Пер. с англ. М.: Мир, 1984. 428 с.
3. Железков О.С., Малаканов С.А., Мухаметзянов И.Ш. Исследование процесса волочения в монолитной волоке проволоки трапециевидного сечения / Моделирование и развитие процессов обработки металлов давлением. Сб. науч. тр. под ред. В.М.Салганика.- Магнитогорск, Изд-во Магнитогорск, гос. техн. ун-та. им. Г.И.Носова.2011. С.132-134.
4. Моделирование процессов волочения трапециевидной проволоки в монолитной и роликовой волоках / О.С. Железков, С.А. Малаканов, И.Ш. Мухаметзянов и др. // Моделирование и развитие процессов обработки металлов давлением: Междунар. сб. науч. тр. под ред. В.М. Салганика. Изд-во Магнитогорск, гос. тех. ун-та им. Г.И.Носова, 2012. С. 44-46."
5. Железков О.С., Малаканов С.А., Мухаметзянов И.Ш. Исследование процесса формирования трапециевидного профиля волочением в монолитных и роликовых волоках // Тезисы доклада Международного форума «Реконструкция промышленных предприятий - прорывные технологии в металлургии и машиностроении». Челябинск: Изд-во Магнитогорск, гос. техн. ун-та. им. Г.И.Носова. 2011. С. 51-55.
6. Железков О.С., Мухаметзянов И.Ш., Малаканов С.А. Исследование процесса волочения трапециевидного профиля / Материалы 72-ой международ, науч. техн. конф. «Актуальные проблемы науки, техники и образования». Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск, гос. тех. ун-та им. Г.И.Носова, 2014. Т. 1. С. 147-148.
УДК 669.771
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА
НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОПРОКАТА
ИЗ ВЫСОКОПРОЧНЫХ ДВУХФАЗНЫХ МИКРОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ
Голубчик Э.М., Тарасов П.П.
ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.П.Носова», г. Магнитогорск, Россия
Интерес к низколегированным двухфазным сталям как к штампуемому материалу повышенной прочности возник еще в середине 1970-х годов [1]. Однако к концу 1980-х годов интерес к использованию этих сталей
