Общие данные об объекте

ОТЧЕТ

О ПАТЕНТНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ
ПО ТЕМЕ № 2015 – 34/ММК № 226078 от 22.09.2015 г.

«Разработка ускоренного охлаждения проката на стане 450 для получения комплекса механических свойств по ГОСТ 19281-2014 с возможностью исключения микролегирования стали»

Зав. кафедрой ТОМ М.В. Чукин

Начальник ПИО А.А. Астафьева

Общие данные об объекте

1. НИР и ОКР:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова».

Кафедра "Технологий обработки материалов".

2. Предприятие-изготовитель:

3. Организация-заказчик:

ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат».

4. Сроки выполнения исследования (разработки):

01.10.2015‑25.11.2015 г.

5. Назначение, область применения и краткое описание объекта:

Областью применения результатов поиска является технология ускоренного охлаждения фасонных профилей проката в потоке средне- и крупносортных станов с целью получения более высокого класса прочности с исключением микролегирования стали дорогостоящими химическими элементами и без уменьшения производительности станов, а также обеспечение эффекта правки профилей.

Выполняемая научно-исследовательская работа направлена на обеспечение формирования мелкозернистой структуры фасонного проката из низколегированных сталей типа 09Г2С в условиях сортовой прокатки. Мелкозернистая структура металла в определенном диапазоне размеров зерен (эффективный диапазон размеров действительного зерна феррита и перлита согласно уравнению Холла-Петча составляет № 7-9 по ГОСТ 5639-82) обусловливает в прокате формирование сочетания достаточно высокой прочности и пластичности и отношения значений предела текучести и временного сопротивления разрыву не менее 0,66.

На современных станах горячей прокатки сортового проката температура конца прокатки достигает высоких температур в диапазоне 1000-1100^оС. При такой высокой температуре формируется крупное аустенитное зерно, которое наследственно определяет и большой размер действительного зерна на уровне № 4-6 по ГОСТ 5639-82, который обусловливает повышенные значения временного сопротивления разрыву и пониженное значение предела текучести со снижением в некоторой степени показателей пластичности (относительного удлинения и относительного сужения, а также низкие значения отношения предела текучести к временному сопротивлению разрыва металла. При этом наблюдаются значения предела текучести ниже нормативных требований стандарта на технические условия поставки(например, ГОСТ 19281-2014) при вышеуказанном отношении показателей текучести и прочности на уровне 0,60-0,55. Кроме того, крупное зерно обусловливает низкие значения ударной вязкости металла, особенно при отрицательных температурах (повышается порог хладноломкости стали). Это, в конечном итоге, приводит к забракованию такой про-дукции.

В настоящее время имеется несколько способов измельчения зерна.

1. Микролегирование стали нитридо- и карбидообразующими элементами, такими как ванадий, ниобий, алюминий, титан, бор и др., что обусловливает измельчение аустенитного и, соответственно, действительного зерна за счет эффекта дисперсионного твердения или механизма зернограничного упрочнения металла. Этот способ, хотя очень эффективный в смысле измельчения зерна, но весьма дорогой.

2. Снижение температуры конца прокатки (температуры аустенитизации) тоже весьма действенный. Однако, для достижения значимого эффекта измельчения зерен необходимо обеспечение температуры конца прокатки (температуры аустенитизации) на уровне 900-850^оС и ниже, что обусловливает высокие энергосиловые параметры процесса прокатки, на которые современные прокатные станы не рассчитаны. Собственно говоря, процесс прокатки в таких условиях физически невозможен.

3. Применение ускоренного охлаждения металла (в режиме термической или термомеханической обработки) непосредственно сразу после окончания деформации металла с целью подавления собирательной (повторной) рекристаллизации стали, при которой происходит интенсивный рост зерен.

Простой анализ позволяет сделать выбор в пользу 3 способа измельчения зерен стали ввиду его дешивизны и высокой эффективности.

Дополнительно к процессу измельчения зерен стали и повышения значений предела текучести металла при термической обработке может быть обеспечен и эффект термической правки фасонных профилей путем подавления процессов формирования термических и структурных напряжений в межкритическом интервале температур (МКИТ) γ→α аустенитно-ферритного превращения, которое происходит на холодильнике прокатного стана и обусловливает местное и общее искривление раскатов в горизонтальной (дефект типа «серп») и вертикальной (дефект типа «лыжа») плоскостях. Применение эффективной совмещенной процедуры термического упрочнения и термической правки фасонных профилей проката (уголки равнополочные и неравнополочные, швеллер, тавр, двутавр, полособульбовый профиль и т.п.) позволит получить прокатный продукт высокого качества по механическим свойствам и прямолинейности с исключением отдельной механической правки проката.

Результатом работы будут являться научно-обоснованные решения по разработке оборудования для термической обработки фасонного проката и совершенствованию технологических режимов его охлаждения.

Выполняемая НИР имеет узкую направленность, и ее результаты будут применимы исключительно к стану 450 ОАО "ММК".

Список исполнителей

исполнители (должность, ученая степень, Ф.И.О. исполнителя НИР и ОКР,
ответственного за выполнение патентных исследований)

Научный руководитель:

- профессор, доктор технических наук Моллер Александр Борисович

Ответственные исполнители:

- доцент, кандидат технических наук Левандовский Сергей Анатольевич,

- доцент, кандидат технических наук Кинзин Дмитрий Иванович.

Исполнители:

- профессор каф. ЛПиМ, доктор технических наук Сычков Александр Борисович,

- аспирант каф. ЛПиМ Малашкин Сергей Олегович.

Соисполнители (должность, Ф.И.О. инженера-патентоведа, осуществляющего научно-методическое руководство патентными исследованиями):