Совершенствование технологии горячей прокатки на основе анализа теплового состояния металла методами физического и компьютерного моделирования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Левыкина Анна Геннадьевна

• Левыкина Анна Геннадьевна
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Левыкина Анна Геннадьевна

ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Производство горячего проката перспективных марок сталей

1.2. Современное состояние производства горячего проката

1.3. Методы проведения исследований

1.4. Постановка цели и задач работы

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИВЫХ ТЕКУЧЕСТИ

2.1. Проведение исследований методом физического моделирования

на установке GLEEBLE

2.2. Обработка результатов экспериментальных исследований

2.3. Выводы

3. РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНОЙ МОДЕЛИ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ

3.1. Тепловое состояние металла в печах с шагающими балками

3.2. Моделирование прокатки металла в черновой группе клетей

3.3. Изменение теплового состояния металла на промежуточном рольганге

3.4. Моделирование прокатки металла в чистовой группе клетей

3.5. Адаптация компьютерной модели в линии НШСГП

3.6. Выводы

4. ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРИ ОСВОЕНИИ ПРОИЗВОДСТВАНОВЫХ ВИДОВ ПРОКАТА

4.1. Анализ температуры раската для различных режимов обжатий

в черновой группе клетей

4.2. Использование индукционного подогрева на промежуточном рольганге стана горячей прокатки

4.3. Анализ технологии производства горячего проката на литейно-прокатном агрегате по режимам порулонной и бесконечной прокатки

4.4. Исследование технологии производства тонколистового проката с кластерным распределением свойств в металле по ширине для его последующего раскроя под холодную штамповку

4.5. Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ПРИЛОЖЕНИЕ А1 - Справка о внедрении результатов диссертационного

исследования в ПАО «НЛМК»

ПРИЛОЖЕНИЕ А2 - Справка об использовании результатов исследований

для внедрения в учебный процесс

ПРИЛОЖЕНИЕ Б1 - Реологические свойства стали Э3А в ПК «DEFORM 3D»

ПРИЛОЖЕНИЕ Б2 - Реологические свойства стали S355J2 в ПК «DEFORM 3D»

ПРИЛОЖЕНИЕ Б3 - Реологические свойства стали 17ГС в ПК «DEFORM 3D»

ПРИЛОЖЕНИЕ Б4 - Реологические свойства стали 3сп в ПК «DEFORM 3D»

ПРИЛОЖЕНИЕ В - Графики изменения температур в линии НШСГП

ПРИЛОЖЕНИЕ Г - Фактические параметры прокатки из системы

слежения за металлом для стали Э3А

ПРИЛОЖЕНИЕ Д - Модульная схема горячей прокатки для стали Э3А

ПРИЛОЖЕНИЕ Е1 - Распределение температуры и накопленной

деформации металла при прокатке по режиму №1

ПРИЛОЖЕНИЕ Е2 - Распределение температуры и накопленной

деформации металла при прокатке по режиму №2

ПРИЛОЖЕНИЕ Е3 - Распределение температуры и накопленной

деформации металла при прокатке по режиму №3

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование технологии горячей прокатки на основе анализа теплового состояния металла методами физического и компьютерного моделирования»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Прокатное производство занимает особое место в металлургической промышленности. Листовой прокат находит широкое применение в машиностроительной, строительной, энергетической промышленностях, нефтегазовой отрасли и других сферах народного хозяйства. Освоение сортамента нового типа, отвечающего современным требованиям показателей качества готовой продукции, зачастую сталкивает производителей с проблемами в разработке технологии производства. В связи с этим появляется необходимость в обновлении подходов для решения комплекса производственных задач.

Весьма актуальным решением является использование физического моделирования, что позволяет работать с материалом, производимым на предприятии. Однако данный метод исследования зачастую сталкивает с затруднениями при воспроизведении реального процесса в уменьшенном масштабе ввиду значительных длин агрегатов. Это требует рассмотрения задачи в несколько этапов, затрудняя получение результатов о разрабатываемой технологии производства в целом. Использование компьютерного моделирования позволяет построить цепочку из последовательно идущих операций, которые описывают технологический процесс, происходящий в линии металлургического агрегата в соответствии с используемым оборудованием. В результате выстраивается схема «виртуального стана», позволяющая производить анализ технологии производства, начиная с нагрева сляба в методической печи и заканчивая смоткой полосы в рулон.

Таким образом, совместное использование методов физического и компьютерного моделирования позволяет сократить время на апробацию результатов на действующем производстве, а также позволяет прогнозировать получение результатов на конкретных участках в условиях изменяющейся технологии производства проката.

Цель работы и задачи исследования. Цель диссертационной работы заключается в разработке компьютерной модели горячей прокатки, реализующей модульное описание компоновок современных и перспективных станов горячей прокатки, для расширения марочного сортамента металлопродукции.

Для достижения указанной цели поставлены и решены следующие задачи:

1. Анализ современных и перспективных технологических схем производства тонколистового проката и подходов к освоению новых видов металлопродукции;

2. Определение реологических характеристик сталей в температурно-скоростных диапазонах деформирования, соответствующих интервалам горячей прокатки с использованием имитационного комплекса GLEEBLE 3800;

3. Разработка компьютерной модели горячей прокатки в программном комплексе «DEFORM 3D», реализующей модульное представление компоновок действующих и перспективных станов горячей прокатки;

4. Практическое применение разработанной компьютерной модели горячей прокатки для совершенствования технологии прокатки электротехнической марки стали в условиях непрерывного широкополосного стана горячей прокатки (НШСГП) 2000 ПАО «НЛМК», а также для реализации технических решений для перспективных станов горячей прокатки и прокатываемого сортамента.

Тематика работы. Выносимые на защиту результаты соответствуют следующим направлениям исследований: п.1. «Исследование и расчет деформационных, скоростных, силовых, температурных и других параметров разнообразных процессов обработки давлением металлов, сплавов и композитов», п.2. «Исследование способов, процессов и технологий обработки давлением металлов, сплавов и композитов с помощью методов физического и математического моделирования», п.4. «Оптимизация

5

способов, процессов и технологий обработки металлов давлением для производства металлопродукции с целью повышения характеристик качества продукции» паспорта специальности 2.6.4. Обработка металлов давлением.

Научная новизна. В диссертации получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:

1. Установлены зависимости для описания реологических свойств сталей Э3А, 17ГС, S355J2 и 3сп применительно к температурно-скоростным параметрам горячей прокатки (Т=700-1250 0С, ¿=0,1-150 с-1);

2. Разработана компьютерная модель горячей прокатки в программном комплексе «DEFORM 3D» для расчета теплового и напряженно деформированного состояния металла, отличающаяся от известных модульным описанием граничных условий, характеризующим компоновки станов горячей прокатки и используемых элементов оборудования, а также расчетом сопротивления деформации металла на каждом шаге моделирования по фактическим температурно-скоростным параметрам прокатки и установленным реологическим свойствам.

3. Предложена и обоснована технологическая возможность получения в длинномерных листовых изделиях кластерного распределения свойств за счет использования по ширине проката контролируемого охлаждения разной интенсивности.

Теоретическая и практическая значимость:

1. Полученные в ходе исследования закономерности для описания реологических свойств сталей могут быть использованы в качестве справочных при решении прикладных задач процессов горячей обработки металлов давлением, в том числе и при конечно-элементном моделировании.

2. Модульная компьютерная модель горячей прокатки позволяет проводить

расчет и анализ режимов обжатий и скоростей в черновой и чистовой

группах широкополосных станов с учетом особенностей и ограничений

используемого оборудования, а также при проектировании осуществлять

6

прогноз основных параметров процесса горячей прокатки на стадии проработки структурно-компоновочных решений.

3. Результаты расчета теплового состояния переданы в Дирекцию по разработке новых технологий процесса ПАО «НЛМК» для использования при освоении технологий горячей прокатки перспективных марок сталей на непрерывном широкополосном стане 2000.

4. Работа по теме исследования проводилась в рамках научного проекта, поддержанного грантом РФФИ №20-38-90232 «Цифровое представление теплового состояния металла для управления кластерным формированием структуры в длинномерных изделиях», по государственному заданию Министерства образования и науки России по проекту №11.1446.2017/4.6 «Исследование и имитационное моделирование структуры и свойств сталей и сплавов в условиях горячего формоизменения», научно-исследовательской практики (приказ МИНОБРНАУКИ России от 31.06.2020 г. № 850) в Ченстоховском политехническом университете (г. Ченстохова, Польша), а также по договорам с ПАО «НЛМК».

5. Материалы научно-квалификационной работы используются в учебном процессе ЛГТУ на кафедре обработки металлов давлением при подготовке специалистов по направлениям 22.03.02 «Металлургия» профиль «Обработка металлов давлением» и 22.04.02 «Металлургия» профиль «Инжиниринг инновационных технологий производства и обработки проката».

6. Полученные в диссертации результаты могут быть использованы на металлургических предприятиях, производящих горячекатаный тонколистовой прокат (ПАО «Северсталь», ПАО «ММК» и др.).

Методология и методы исследований. Достоверность результатов исследований обеспечивалась применением стандартных методов с использованием современного сертифицированного оборудования. Для теоретических исследований процесса горячей прокатки металла в работе применяли программный комплекс «DEFORM 3D». Экспериментальные

7

исследования определения реологических свойств сталей проводили на установке физического моделирования GLEEBLE 3800. Обоснованность теоретических выводов и результатов экспериментальных исследований подтверждается воспроизводимостью в условиях промышленного производства, практической реализацией и апробацией разработанных предложений в производственных условиях ПАО «НЛМК», а также непротиворечивостью информации открытых источников.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Методика и результаты описания реологических свойств сталей для расчета сопротивления деформации по фактическим температурно-скоростным параметрам прокатки.

2. Модульная компьютерная модель горячей прокатки, реализованная в программном комплексе «DEFORM 3D».

3. Результаты исследования теплового состояния металла в линии литейно-прокатного агрегата при порулонной и бесконечной прокатке.

4. Результаты анализа неоднородности температуры по сечению подката электротехнической стали при различных режимах нагрева и обжатиях в черновой группе НШСГП, в том числе при использовании реверсивных проходов.

5. Обоснование возможности получения в одной полосе различных свойств за счет использования по ширине проката контролируемого охлаждения разной интенсивности.

Апробация. Основные результаты исследования докладывались и обсуждались на следующих конгрессах, конференциях и семинарах:

- VII Международная конференция с элементами научной школы для молодежи «Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества» (г. Суздаль, 1-5 октября 2018г);

- Областной семинар «Школа молодых ученых» по проблемам технических наук. (г. Липецк, 15 ноября 2018г);

- IX Международная конференция физического и численного моделирования обработки материалов (г. Москва, 10-14 октября 2019 г);

- 30-я Юбилейная Международная конференция по металлургии и материалам «METAL 2021» (г. Брно, Чехия, 2021г);

- Всероссийский инженерный конкурс 2021/2022 (г. Москва, 31 мая - 2 июня 2022 г);

- VII Всероссийский форум «Наука будущего - наука молодых» (г. Новосибирск, 23-26 августа 2022г).

Публикации. По тематике диссертации публикованы 15 работ, в том числе 3 статьи в рецензируемых изданиях из перечня рекомендованных ВАК РФ и 4 статьи в журналах, включенных в международные наукометрические базы Scopus / Web of Science.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, 12 приложений. Список литературы содержит 104 наименования. Работа изложена на 132 страницах, содержит 77 рисунков и 15 таблиц.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 1.1. Производство горячего проката перспективных марок сталей

Листопрокатное производство занимает особое место в металлургической промышленности. Изучение вопросов технологии производства горячего проката с оценкой влияния основных технологических процессов и операций на качество готовой продукции, на возможности расширения марочного сортамента и эффективность производства - важное условие для повышения технического уровня и развития производства проката [1, 2]. Постоянно растущие требования к качеству готовой продукции и жесткая конкуренция на рынке сбыта требуют от металлургических компаний модернизации действующих и создания новых технологических систем, осуществляющих производственный процесс [2-5].

При производстве горячего проката особое внимание уделяется температурному режиму прокатки, т.к. это является одной из основ достижения стабильности механических свойств по длине и ширине прокатываемых полос [1, 6, 7]. На формирование свойств проката влияет ряд технологических параметров, сопровождающихся теплопередачей между заготовкой и рабочим валком, влияние гидросбива окалины, взаимодействие металла с окружающей средой [8, 9]. Микроструктура и механические свойства горячекатаной полосовой стали зависят от величины обжатий в последних чистовых клетях, а температура - от температурно-скоростного режима прокатки. С целью получения однородной структуры прокатку заканчивают в однофазной области (структура - аустенит), т.е. при [10,

11], относительные обжатия в последних клетях чистовой группы составляют не менее 10 %.

Учитывая современные требования стратегии развития отечественной

черной металлургии [12], направленные на переориентирование производства

на внутренние рынки сбыта с целью импортозамещения конкретных видов

продукции, металлургические предприятия активно внедряют инновационные

решения, направленные на разработку и освоение нового марочного

10

сортамента и технологий [12, 13]. Особое внимание уделяется таким маркам сталей, как электротехнические, высокопрочные, автомобильные стали нового поколения, трубные марки различного назначения (таблица 1.1).

Таблица 1.1 - Перспективные стали (пример) [14-24]

Название Марки сталей Назначение

Электротехнические Э3А, 0401, 0403, 0303, 0304, 0501Д, 0503Д, 0504Д и др. трансформаторы; генераторы; высоковольтная и низковольтная аппаратура; крупные электромашины; двигатели, генераторы и преобразователи высокой частоты; двигатели электровозов, кранов, лифтов и др.

Высокопрочные 17ГС, 8355М8, 8420МБ, 09Г2С, 10ХСНД и др. сварные конструкции; для изготовления гнутых профилей, трубопроводы, кузова самосвалов, вагоностроение и др.

Автомобильные нового поколения БР, ТШР, СР, МБ, ШЬА и др. несущая конструкция кузова: элементы для активной и пассивной безопасности

Трубные 17Г1С, Х70, Х80 и др. общего назначения, газопроводные, трубы большого диаметра, для арктического применения и др.

Листовая электротехническая сталь является важным материалом в

изготовлении различных частей электротехнических устройств, обладающих

высокими магнитными свойствами [25]. Наличие кремния в стали дает

возможность производить высокотемпературною обработку данного

материала, что является необходимым для управления структурой металла

[26, 27], однако в то же время это приводит к резкому снижению пластичности

[15], а значит может затруднять процесс деформации металла и получение

готовой продукции в целом. Производство электротехнических сталей

является весьма сложным и требует особого внимания как при производстве

горячего, так и при прокатке холодного металла. Однако информация по

11

производству электротехнических марок сталей ограничена ввиду важности производства данных марок для энергетической отрасли, а также закрытости информации в связи с большим спросом, связанным с развитием замены двигателей внутреннего сгорания на электродвигатели.

Высокопрочные марки сталей за счет своих структурных особенностей обладают высоким показателем прочности и твердости совместно с хорошей формуемостью и свариваемостью [22, 24]. Уникальное сочетание свойств достигается результатом подбора как химического состава, так и методов обработки.

Автомобильные марки сталей нового поколения (рисунок 1.1) обладают превосходным балансом пластичности и прочности, а также легкостью и отличной свариваемостью [19,28], что позволяет использовать в одной конструкции несколько марок сталей разной категории прочности, формируя таким образом «капсулу безопасности». При создании несущей конструкции кузова используют следующие марки сталей:

- DP-стали состоят из ферритной структуры с мартенситным включением в качестве второй фазы и используются в наиболее уязвимых зонах при столкновении транспортных средств [18, 21, 29];

- CP-стали имеют микроструктуру, состоящую из бейнита в дополнение к мартенситу и ферриту, что делает данную сталь более прочной с повышенной формуемостью [30-32]. Данный материал используются в автомобильных рамах;

- TRIP-стали вместе с ферритом и мартенситом содержат остаточный аустенит, который при деформации превращается в прочные мартенситные фазы [30, 32]. Как правило, TRIP-стали используются для поглощения энергии в конструкциях передней и задней зон транспортных средств;

- MS-стали являются самым твердым классом в семействе автомобильных марок нового поколения. Их прочность может достигать до 1700 МПа [18, 21, 33]. Эти стали обладают самой высокой прочностью за счет

мартенситнои структуры и используются в элементах кузова транспортных средств, где деформация должна быть ограничена.

0) 5 I О Z

S Ц

о

0

X

л Ц

1 и о

X I-

о

80 70 60 50 40 30 20 10 0

Обычные стали

Аустенитные

......стали

(отожжённые)

Прогрессивные высокопрочные стали (AHSS)

MS

MnB+ HF

200

1700

2000

500 800 1100 1400

Временное сопротивление разрыву, МПа

Рисунок 1.1 - Классификация сталей для автомобильной промышленности [34]

Производство высокопрочной трубной стали обусловлено перспективой применения труб большого диаметра, используемых при строительстве газопроводов, рассчитанных на высокое давление [22, 24]. Механические свойства данных сталей достигаются благодаря усовершенствованным технологиям производства, включая термомеханические контролируемые процессы [22]. При производстве трубных сталей существует множество технологических проблем, включая необходимость получения однородной микроструктуры и свойств, свариваемости, низкого отношения предела текучести к пределу прочности при растяжении, адекватного уровня ударной вязкости [24]. Учитывая сложные условия, в которых должны устанавливаться трубы (например, X70 и X80 рассчитаны на работу при - 60 °С), к данной марке стали предъявляются особые требования [35].

Разработка и освоение новых марок сталей бросает вызов традиционным технологиям производства горячего проката. Создание новых схем технологического процесса, а также выбор соответствующего оборудования, обеспечит большую гибкость при обработке новых материалов. Значимые инновации для прокатного производства могут быть реализованы за счет новых подходов в решении производственных задач, что необходимо не

только для удовлетворения требований сегодняшнего рынка сбыта, но также с точки зрения качества полосы, универсальности использования продукта, экономичности и производительности прокатного производства.

1.2. Современное состояние производства горячего проката

Современное листопрокатное развивается по пути совершенствования технологического процесса, направленного на создание гибкого и экономичного производства [36]. Перспективные компоновки прокатных станов способны обеспечить высокий уровень производительности в сочетании с широким ассортиментом марочного состава, обеспечивая при этом выпуск высококачественной продукции независимо от конфигурации стана.

Особенностью современного развития прокатного производства является также наращивание мощностей. Совершенствование технологий производства за счет рационального выбора сечения исходной заготовки и подбора скоростных и деформационных режимов прокатки способствует эффективной загрузке агрегата, а также повышению его производительности наряду с получением готовой продукции высокого качества [37].

Производство горячекатаного листа обычно завершается в аустенитной области, затем металл охлаждается и сворачивается в рулон при температуре ниже точки Лг1 [6, 10]. Современный процесс листовой прокатки позволяет получать горячекатаные стальные полосы толщиной 0,8-1,5 мм [38, 39], однако большинство действующих широкополосных станов горячей прокатки были спроектированы для производства полос толщиной более 1,25 мм [40, 41], и их оборудование не предназначено для прокатки более тонких полос. Принимая во внимание известные технологии производства горячего проката [10, 11, 22, 32, 42, 43], рассмотрим некоторые компоновки прокатного производства.

Традиционная компоновка прокатного стана (рисунок 1.2а) позволяет получить полосу толщиной до 1,25 мм и охватить широкий диапазон

марочного сортамента. Непрерывный широкополосный стан горячей прокатки ПАО «НЛМК» имеет в своем составе 5 нагревательных печей (в настоящее время 1 печь находится на реконструкции), 5 последовательно расположенных клетей, установку экранирования подката (УЭП) на промежуточном рольганге для снижения потери тепла при транспортировке металла в чистовую группу, непрерывную подгруппу из 7 прокатных клетей, установку ускоренного охлаждения (УУО) ламинарного типа, а также 3 высокоскоростные моталки. Широкополосные станы, спроектированные позднее, отличались от традиционной компоновки непрерывной подгруппой из трех последних клетей в черновой группе [40, 41].

Рисунок 1.2 - Компоновки оборудования станов горячей прокатки: а - НШСГП ПАО «НЛМК» [40]; б - прокатный стан ЖМК Ьа Ьоиушге (Бельгия) [44]; в - ЛПА Danieli QSP-DUE [38]

Широкое применение находят прокатные станы, оборудованные промежуточным перемоточным устройством (ППУ или «СойВОХ») [41, 44, 45], которое представляет собой устройство для намотки раската после черновой прокатки и непосредственно перед клетями чистовой группы (рисунок 1.2б). Назначение ППУ состоит в том, чтобы собрать полосу в виде рулона для создания равномерной температуры металла в передней и задней частях. После смотки полосы в рулон задний конец подается в чистовые клети.

Станы такой конфигурации обладают невысокой производительностью в сравнении с традиционной компоновкой, однако могут конкурировать ввиду возможности производства перспективных марок сталей, в том числе автомобильных сталей нового поколения [44].

Конфигурации вышеупомянутых прокатных станов имеют типичную схему производства горячекатаных полос, представляющую собой многостадийный технологический процесс, заключающийся в нагреве металла в методических печах и его последующую прокатку. Данный вид производства долгое время остается востребованным, однако стремление повысить производственные мощности сталкивает с проблемой перехода к бесконечному способу производства [37, 38]. Использование непрерывных и бесконечных процессов способствует повышению эффективности производства за счет снижения затрат на передел. Наряду с освоением новых видов продукции, разработка новых технологий открывает перспективу развития производства горячекатаного металла, по качеству и набору свойств не уступающего холоднокатаному [36, 38]. Данное решение является более экономически и энергетически выгодным, что делает продукцию более востребованной на рынке сбыта ввиду сокращения технологического цикла [46].

Объединение процессов разливки заготовок и горячей прокатки послужило предпосылкой создания литейно-прокатных агрегатов (рисунок 1.2в). Использование минимального сечения исходных заготовок, позволяет не только повысить скорость разливки, но и снизить расход энергии на передел, а также уменьшить диаметры рабочих валков и количество прокатных клетей [38, 47].

Все существующие компоновки ЛПА в своем составе имеют три

основных технологических участка: участок непрерывной разливки, участок

горячей прокатки и участок, объединяющий эти процессы [2, 48, 49]. На

участке непрерывной разливки происходит формирование плоской заготовки

из жидкого металла, применяя предварительное динамическое обжатие с

16

целью повышения качества непрерывнолитой заготовки. Участок совмещения служит для выравнивания температуры слитков по сечению, а также обеспечивает своевременную выдачу слябов в линию прокатного стана. На участке горячей прокатки формируются готовая продукция с заданными геометрическими параметрами и механическими свойствами.

В зависимости от конструкции ЛПА и выпускаемого сортамента продукции прокатка может осуществляться в нескольких режимах. Дискретный способ или порулонный (рисунок 1.3а) предусматривает порезку заготовки в процессе ее выдачи из МНЛЗ [39, 50], в результате прокатки из одного непрерывнолитого сляба получают один рулон полосы. Рекомендуется данный режим для производства полос толщиной свыше 1,5 мм, однако, применяя в линии стана промежуточного перемоточного устройства или индукционных подогревателей, можно обеспечить требуемые условия прокатки при производстве сверхтонких полос (толщиной менее 1 мм) [38, 47].

Рисунок 1.3 - Режимы прокатного производства в линии ЛПА [38]: а - порулонный; б - бесконечный.

Процесс производства полосы в бесконечном режиме (рисунок 1.3б) заключается в его непрерывности от разливки до горячей прокатки, разделение происходит только перед входом в моталку с помощью высокоскоростных ножниц. Для полной синхронизации всего ЛПА используют слябы толщиной 110 мм, что позволяет добиться скорости разливки выше 6 м/мин, а также способствует работе прокатных групп на высоких скоростях [35, 38, 47]. Таким образом, ЛПА способен производить полосы толщиной менее 1,5 мм, не теряя при этом производительность самого

агрегата. Однако при производстве отдельных марок сталей (например, электротехнических) требуется повышенное внимание к качеству поверхности слитка на этапе разливки [51, 52]. Добиться этого возможно за счет снижения скорости разливки, что способствует уменьшению трещинообразования.

Для снижения тепловых потерь в линии ЛПА используют индукционные нагреватели, способствующие поддержанию заданной температуры полосы, особенно при производстве сверхтонких полос (до 0,8 мм). Время действия индукционного нагрева зависит от протяженности системы и заправочной скорости в 1-й клети чистовой группы. Индукционные нагреватели фирмы Danieli состоят из 8 секций [53], расположенных на выдвижных рамах, что способствует регулированию зоны действия индукционного подогрева за счет его протяженности.

При производстве проката с особыми свойствами (например, по стандартам API) на ЛПА применяется режим термомеханической обработки (ТМО). Использование системы интенсивного охлаждения полосы в промежутках между деформацией, способствует формированию необходимой микроструктуры и свойств металла. В свою очередь, за счет ТМО можно сократить расход на легирующие добавки к стали, а также повысить прочностные характеристики металла [54].

Таким образом, производство горячего проката в условиях ЛПА, по сравнению с многоступенчатой традиционной технологией, позволяет сократить технологический цикл, и несмотря на небольшие объемы производства способны конкурировать с ШСГП по себестоимости выпускаемой продукции за счет особенностей компоновки оборудования и использования ресурсо- и энергосберегающих технологий.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Левыкина Анна Геннадьевна, 2022 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Mazur, I. Quality control system for a hot-rolled metal surface / I. Mazur, T. Koinov // Frattura ed Integrita Strutturale. - 2016. - Vol. 10, Num. 37. - P. 287296. - DOI 10.3221/IGF-ESIS.37.38. - EDN WPHBEP.

2. Левыкина, А.Г. Исследование теплового состояния металла при производстве горячего проката на литейно-прокатных комплексах: специальность 22.04.02 «Металлургия»: выпускная квалификационная работа магистра / А.Г. Левыкина. - Липецк : Липецкий государственный технический университет, 2018. - 58 с.

3. Sustainable development of the steel plate hot rolling technology due to energy-power process parameters justification / V. Chubenko, A. Khinotskaya, T. Yarosh, L. Saithareiev // E3S Web of Conferences : International Conference on Sustainable Futures: Environmental, Technological, Social and Economic Matters, ICSF 2020, Kryvyi Rih, 20-22 мая 2020 года. - Kryvyi Rih: EDP Sciences, 2020. - P. 06009. - DOI 10.1051/e3sconf/202016606009. - EDN KQPRNH.

4. Ataka, M. Rolling Technology and Theory for the Last 100 Years: The Contribution of Theory to Innovation in Strip Rolling Technology / M. Ataka // Tetsu-to-Hagane. - 2014. - Num. 100(1). - P. 94-107. -DOI: 10.2355/tetsutohagane.100.94.

5. Berger, K. Hot rolling of steel - Generation 6.0 / K. Berger, F. Holy // 52° Seminario de Lamina?ao: Conference. - Rio de Janeiro, 2015. - P. 224-232. -ISSN: 2594-5297. - DOI: 10.5151/1983-4764-26543.

6. Особенности температурного поля стальных полос при горячей прокатке / Ю.А. Мухин, С.М. Бельский, В.Б. Чупров [и др.] // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. - 2015. - Т. 58, №6. - С. 417-421.

7. Fizyczne modelowanie walcowania normalizuj^cego blach grubych ze stali S355J2G3. / J. Markowski, M. Knapinski, B. Koczurkiewicz, T. Fr^czek // Hutnik - Wiadomosci hutnicze. - 2017. - Vol. 74, Num. 6 . - P. 296-300.

8. The study of the thermal state of the metal in the production of the hot rolled strips in Deform 3D / A. G. Levykina, A. A. Chabonenko, V. V. Shkatov, I. P. Mazur // Journal of Physics: Conference Series, Suzdal, 01-05 октября 2018 года. - Suzdal: Institute of Physics Publishing, 2018. - P. 012034. - DOI 10.1088/1742-6596/1134/1/012034. - EDN RLQLCF.

9. Mazur, I. The mathematical model of the thermal state of the metal in the hot rolling mill / I. Mazur, A. Levykina, K. Laber // New technologies and achievements in metallurgy, material engineering, production engineering and physics: a collective monograph: XIX International Scientific Conference, Czestochowa, 2018 / edited by Marcin Knapinski. - Czestochowa, 2018.- Num. 78. - P. 168-173. - (Series: Monografie).

10. Коцарь, С.Л. Технология листопрокатного производства / С.Л. Коцарь, А.Д. Белянский, Ю.А. Мухин. - Москва: Металлургия, 1997. - 272 с.

11. Мазур, В.Л. Теория и технология тонколистовой прокатки (численный анализ и технические предложения) / В.Л. Мазур, А.В. Ноговицын. -Днепропетровск: РВА «Дншро-VAL», 2010. - 493 с.

12. Сводная стратегия развития обрабатывающей промышленности Российской Федерации до 2024 года и на период до 2035 года : Распоряжение Правительства Российской Федерации № 1512-р : утверждена 6 июня 2020. - Москва : Гарант.РУ, 2020. - 27 с. - URL: https://www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/74142592/ (дата обращения: 05.02.2022).

13. Buchmayr, B. Future Challenges in the Steel Industry and Consequences for Rolling Plant Technologies / B. Buchmayr, M. Degner, H. Palkowski // BHM Berg- und Hüttenmännische Monatshefte. - 2018. - Vol. 163. - P.1-8. - DOI: 10.1007/s00501 -018-0708-x.

14. ООО «ВИЗ-сталь» : НЛМК : официальный сайт. - Екатеринбург, 1998 - . -URL: https://viz-steel.nlmk.com/ru/ (дата обращения: 19.03.2022).

15. Пузанов, М. П. Исследование напряженно-деформированного состояния процесса листовой прокатки трансформаторной стали с учетом

97

анизотропии свойств: специальность 05.16.05 «Обработка металлов давлением» / М.П. Пузанов. - Екатеринбург : Уральский федеральный университет им. Б. Н. Ельцина, 2019. -134 с.

16. Avalia?ao da Soldabilidade do A?o Sincron EN 10025-4 S355M Aplicado na Fabrica?ao de Torres Eolicas com Processo de Soldagem de Alta Deposi?ao / T. Borba, R. Oliveira, H. Gama [и др.] // Soldagem & Inspe?ao. - 2017. - Vol. 22, Num. 4 . - P. 413-428. - DOI:10.1590/0104-9224/si2204.12.

17. Ivantsov, S. Effect of chemical composition of S420M steel on strength indicators / S. Ivantsov, A. Nesvietova, N. Kushnir // Bulletin of Prydniprovs'ka State Academy of Civil Engineering and Architecture. - 2020. - Num. 4. - P. 5158. - DOI: 10.30838/J.BPSACEA.2312.010920.60.655.

18. Татару, А.С. Исследование и разработка технологии производства горячекатаного высокопрочного автолистового проката из двухфазных ферритомартенситных сталей с заданными показателями механических свойств : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / А.С. Татару. - Москва, 2018. - 278 с.

19. Olsson, K. New advanced ultra-high strength steels for the automotive industry / K. Olsson, J. Sperle // AutoTechnology.- 2006. - Num. 6 (5). - P. 46-49.

20. Levykina, A. G. Cluster structure formation in long products / A. G. Levykina, A. I. Pozdnyakova, I. P. Mazur // Magnitogorsk Rolling Practice 2022 : Proceedings of the VI International Youth Scientific and Technical Conference, Magnitogorsk, May 31 - June 04 2022 years. - Magnitogorsk: Magnitogorsk State Technical University named after G.I. Nosov, 2022. - P. 57-58. - EDN QASFTA.

21. Prochenka, P. Crash Response of Laser-Welded Energy Absorbers Made of Docol 1000DP and Docol 1200M Steels / P. Prochenka, J. Janiszewski, M. Kucewicz // Materials. - 2021. - Num. 11. - P. 18.

22. Эфрон, Л.И. Металловедение в «большой» металлургии. Трубные стали / Л.И. Эфрон. — Москва : Металлургиздат, 2012. - 696 с.

23. Kawalek, A. Teoria i technologia asymetrzcynego procesu walcowania wyrobow plaskich / A. Kawalek. - Cz^stochowa : [without a publisher], 2016. -224 р. - (Seria: Monografie nr. 54).

24. El-Bitar, T. Metallurgical and mechanical investigation of tig arc weldments for API X60 steel pipes / T. El-Bitar, M. Elmeligy, M. Gamil // Acta Metallurgica Slovaca. - 2022. - Vol. 28. - P. 19-24.

25. Казаджан, Л.Б. Магнитные свойства электротехнических сталей и сплавов / Л.Б. Казаджан; под ред. В.Д. Дурнева. - Москва : Наука и технологии, 2000. - 223 с.

26. Modeling of temperature influence on resistance to plastic deformation of electrotechnical steels in hot rolling / A. A. Safronov, S. M. Belskiy, V. A. Chernyj, I. P. Mazur // Journal of Physics: Conference Series, Suzdal, 01-05 pazdziernika 2018 r. - Suzdal, 2018. - P. 012050. - DOI 10.1088/17426596/1134/1/012050. - EDN QEJIMX.

27. Физическое металловедение : в 3-х т. Т. 3: Физико-механические свойства металлов и сплавов / под. ред. Р.У. Кана, П.Т. Хаазена; пер. с англ. О.В. Абрамов. - 3-е изд. перераб. и доп. - Москва : Металлургия, 1987. - 663 с.

28. Davies, G. Materials for Automobile Bodies / G. Davies. - Oxford: Linacre House; Jordan Hill, 2003. - 368 p.

29. Fast algorithms for phase transformations in dual phase steels on a hot strip mill run-out table (ROT) / P. Suwanpinij, U. Prahl, W. Bleck, R. Kawalla // Archives of Civil and Mechanical Engineering. - 2012. - Num. 12. - P. 305-311.

30. Mekonnen, Asmare Fentahun Materials Used in Automotive Manufacture and Material Selection Using Ashby Charts / Asmare Fentahun Mekonnen, Ahsen Sava§ Mahmut // International Journal of Materials Engineering. - 2018. - Num. 8 (3). - P. 40-54. - DOI: 10.5923/j.ijme.20180803.02.

31. Гаврилов, В.Г. Анализ возможности применения различных материалов для изготовления деталей кузовов в практике автомобилестроения / В.Г. Гаврилов, М.В. Помазков, Н.Е. Караваева // Вестник Приазовского

государственного технического университета. Технические науки. - 2015. -№ 31.- С. 42-50.

32. Беняковский, М.А. Автомобильная сталь и тонкий лист / М.А. Беняковский, В.А. Масленников. - Череповец : Издательский Дом "Череповец", 2007. - 636 с.

33. Левыкина, А.Г. Кластерное формирование структуры в длинномерных изделиях / А.Г. Левыкина, Т.В. Редичкина, И.П. Мазур // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. - 2022. - № 7. - С. 357-361. - DOI: 10.24412/2071-6168-2022-7-357-361.

34. Samodajev, N. Advanced High Strength Steel (AHSS) for Stronger, Lighter and Safer Cars / N. Samodajev // Matmatch. - 2019. - June 3. - URL: https://matmatch.com/resources/blog/advanced-high-strength-steel-stronger-lighter-safer-cars/ (дата обращения: 15.06.2022)

35. Литье и прокатка тонких слябов из сталей категории API для применения в арктических условиях / М. Форнасье, К. Пьемонте, А. Пигани, А. Сатонин // Металлургическое производство и технология. - 2011. - №1. - С. 16-29.

36. Ракищев, Б.Р. Энергосбережение на литейно-прокатных агрегатах: учебное пособие / Б.Р. Ракищев, С.А. Машеков. - Алматы: КазНТУ имени К.И. Сатпаева, 2015. - 306 с.

37. Levykina, A. G. Hot rolling strips at the casting and rolling unit during coil-to-coil and endless rolling modes / A. G. Levykina, V. V. Shkatov, I. P. Mazur // Procedia Manufacturing. - 2019. - Vol. 37. - P. 472-477. - DOI 10.1016/j.promfg.2019.12.076. - EDN XBFGHJ.

38. Danieli Universal Endless (DUE): The New Evolution of Danieli Thin Slab Casting and Rolling Plant / A. Pigani, P. Bobig, M. Knights, S. Martinis // Berg-und Hüttenmännische Monatshefte. - 2016. - Vol. 161. - Р. 429-439.

39. Минаев, А.А. Совмещенные металлургические процессы: монография / А.А. Минаев. - Донецк : Технопарк ДонГТУ УНИТЕХ, 2008. - 552 с.

40. Чупров, В.Б. Реконструкция металлургических производств.

Широкополосные станы горячей прокатки / В.Б. Чупров, З.П. Каретный,

100

С.И. Мазур. - Москва : Металлургия, 2007. - 486 с.

41. Коновалов, Ю.В. Справочник прокатчика: в 2 кн. Кн. 1. Производство горячекатаных листов и полос / Ю.В. Коновалов. - Москва : Теплотехник, 2008. - 640 с.

42. Ginzburg, V.B. Flat-rolled steel processes: Advanced technologies / V.B. Ginzburg. - CRC Press, 2009. - 372 p.

43. Ненахов, В.А. Повышение эффективности производства горячекатаных полос за счет оптимизации производственной программы прокатки : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук /

B.А. Ненахов. - Липецк: ЛГТУ, 2007. - 194 с.

44. NLMK La Louviere : website. - Belgium. - 2008 - . - URL: https://eu.nlmk.com/en/strip/la-louviere/ (дата обращения: 02.07.2022)

45. Podobedov, N.I. The evaluation of effectiveness of the device «Coilbox» on the mill 1680 / N.I. Podobedov, V.V. Verenev, V. Korennoi // Fundamental and applied problems of ferrous metallurgy. - 2018. - Num. 32. - P. 300-308. - DOI: 10.52150/2522-9117-2018-32-300-308.

46. Скляр, О.В. Инновационные и ресурсосберегающие технологии в металлургии : учебное пособие / О.В. Скляр. - Донецк : ДонНТУ, 2014. -224 с.

47. Развитие технологий литейно-прокатных модулей (Danieli) // Металл-курьер. - 2016. - май. - С. 74-75.

48. Мазур, И.П. Развитие теории и совершенствование технологии производства листового проката на литейно-прокатных комплексах: диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / И.П. Мазур. - Липецк : ЛГТУ, 2003. - 399 с.

49. Эволюция совмещенного технологического процесса непрерывной разливки тонких слябов и прокатки полос / А. Пигани, П. Бобиг, М. Найтс,

C. Мартинис // Металлургическое производство и технология. - 2015. - № 2. - С. 22-30.

50. From CSP to CSP flex: the new concept for thin slab technology / C. Bilgen, C. Klein, C. Klinkenberg, J. Müller // Millennium steal. - 2012. - [without a number]. - Р. 90-96.

51. Continuous slab-casting of steel in Russia / V.M. Parshin, V.V. Busygin, A.D. Chertov [et al.] // Steel in Translation. - 2009. - vol. 39. - Р. 669. -D0I:10.3103/S0967091209080129

52. Surface microstructure control of microalloyed steel during slab casting / Xu Li-jun, Zhang Shu-lan, Qiu Chun-gen, Qiu Sheng-tao, Zhang Xing-zhong // Journal of Iron and Steel Research, International. - 2017. - vol. 24. - Р. 803-810. - DOI: 10.1016/S1006-706X(17)30120-6.

53. QHEAT: Induction heating system for long and flat products // Danieli Automation. - URL: http://www.dca.it/media/download/qheat.pdf (дата обращения: 24.03.2020)

54. Guagnelli, M. API grades toughness analysis for thermo-mechanical rolling in QSP Thin Slab Rolling plants / M. Guagnelli, P. Bobig // Metallurgia Italiana. -2014. - vol. 106. - P. 5-11.

55. Левыкина, А. Г. Оценка возможности получения горячекатаной полосы из двухфазной стали на существующем отводящем рольганге широкополосного стана горячей прокатки / А. Г. Левыкина, В. Н. Соловьев, И. П. Мазур // Черные металлы. - 2020. - № 8. - С. 10-14. - EDN ROKQNF.

56. Herman, J. C. Ultra-fast cooling in the hot-strip mill (Phase I). Final report / J. C. Herman, J. Lacroix, P. Riche // Rolling and product treatment. - 2002. - P. 71.

57. Levykina, A. Study of mechanical properties of electrical steel grade using methods of physical and mathematical modeling / A. Levykina, M. Knapinski, I. Mazur // METAL 2021: 30th Anniversary International Conference on Metallurgy and Materials. - Brno, Czech Rebublic, 2021. - P. 294-298. -DOI:10.37904/metal.2021.4102. - EDN IRJPRZ.

58. Сравнительный анализ испытаний на плоско-деформированное и одноосное сжатие при моделировании горячей деформации

высокопрочной автомобильной стали HC420LA / Т. С. Жучкова, С. А.

102

59. Dynamic Systems Inc // GLEEBLE : [website]. - URL: https://www.gleeble.com (дата обращения: 01.04.2021)

60. Physical Simulations of the Controlled Rolling Process of Plate X100 with Accelerated Cooling / M. Knapinski, H. Dyja, A. Kawalek [et al.] // Solid State Phenomena. - 2013. - Vol. 199. - P. 484-489. - DOI: 10.4028/www.scientific.net/SSP.199.484

61. Physical and numerical modelling of heat treatment the precipitation-hardening complex-phase steel (CP) / A. Kawalek, J. Rapalska-Nowakowska, H. Dyja, B. Koczurkiewicz // Metalurgija-Sisak then Zagreb. - 2013. - Vol. 52. - P. 23-26.

62. Dyja, H. Reologia metali odksztalcanych plastycznie / H. Dyja, A. Galkin, M. Knapinski. - Cz^stochowa : [without a publisher], 2010. - 371 р. - (Seria: Monografie nr. 190).

63. Physical and mathematical modeling of flow stress curves of low-alloyed structural steel during hot mormation / T. Zhuchkova, V. Shkatov, I. Mazur [ et al.] // New technologies and achievements in metallurgy, material engineering and production engineering: XV International Scientific Conference Cz^stochowa, 2014 year. - Cz^stochowa, 2014. - pp. 161-164.

64. Numerical simulation laboratory hot rolling process of a round bars in flat rolls / D. Demin, I. Zakhariev, T. Labutina, A. Levikina // Journal of Chemical Technology and Metallurgy. - 2018. - Vol. 53, Num. 2. - Р. 380-385.

65. Hirt, G. Selected Processes and Modeling Techniques for Rolled Products / G. Hirt , S. Senge // Procedia Engineering. - 2014. - Volume 81. - P. 18-27. - DOI: 10.1016/j.proeng.2014.09.124.

66. Аксенов, С.А. Автоматизированная система проектирования и анализа технологических процессов прокатки в калибрах: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / С.А. Аксенов; МГИЭМ. - Москва, 2010.

67. Deform 3D : website. - USA, 1991 - . - URL: https://www.deform.com (дата обращения: 03.08.2020)

68. Zvonov, S. The quality improvement in manufacturing «Screw» - parts using the DEFORM-3D software / S. Zvonov, A. Shlyapugin // Key Engineering Materials. - 2016. - [without a number] - P. 468-472.

69. Пчельников, А.В. Применение программы Qform при моделировании процессов ковки прутков / А.В. Пчельников, О.А. Казадаева // Теория и технология металлургического производства. - 2020. - №2(33). - С. 29-33.

70. Khader, I. Modelling Wear Using the Finite Element Method in Abaqus / I. Khader // Wear in Advanced Engineering Applications and Materials / Luis Rodríguez-Tembleque, Jesús Vázquez, M H Ferri Aliabadi. - London, 2022. - P. 173-204 . - DOI: 10.1142/9781800610699_0007.

71. Кучеряев, Б. В. Моделирование процессов и объектов в металлургии. Моделирование и оптимизация процессов листовой прокатки : учебное пособие / Б. В. Кучеряев, В. Б. Крахт, П. Ю. Соколов. — Москва : МИСИС, 2009. — 63 с.

72. Конечно-элементное моделирование технологических процессов ковки и объемной штамповки : учебное пособие / А. В. Власов, С. А. Стебунов, С. А. Евсюков [и др.]. — Москва : МГТУ им. Баумана, 2019. — 384 с.

73. Фокин, В.Г. Метод конечных элементов в механике деформируемого твердого тела: учебное пособие / В.Г. Фокин. - Самара: Самарский государственный технический ун-т, 2010. - 131 с.

74. Measurement of flow stress in hot plane strain compression tests / M. Loveday, G.J. Mahon, B. Roebuck [et al.] // Materials at High Temperatures. - 2006. - Vol. 23. - P. 85-118. - DOI: 10.3184/096034006782739394.

75. Kowalski, B. Identification of rheological parameters on the basis of plane strain compression test on specimens of various initial dimensions / B. Kowalski, C. M. Sellars, M. Pietrzyk // Computational Materials Science.- 2006. - Vol. 35. -P. 92-97.

76. Szeliga, D. Inverse analysis for identification of rheological and friction models in metal forming / D. Szeliga, E. Gawad, M. Pietrzyk // Computer methods in applied mechanics and engineering. - 2006. - Vol. 195. - PP. 6778-6798.

77. Influence of strain and strain rate inhomogenity on constitutive equations determined from plane strain compression tests / B. Kowalski, W. Wajda, M. Pietrzyk, C. M. Sellars // Proceedings of 4th ESAFORM Conference on Materials Forming, Liege, 2001. - Liege, 2001. - P. 561-564.

78. Study of development of strain in plane strain compression test / K. Drozd, J. Horsinka, J. Kliber [et al.] // METAL - 20th International Conference on Metallurgy and Materials. - 2011. - [without a number]. - P. 1-6.

79. Sztangret, M. Applications of plane strain compression tests for identification of flow stress models of materials and for physical simulation of metal forming processes / M. Sztangret, M. Pietrzyk // Vestnik of Nosov Magnitogorsk State Technical University. - 2013. - Num. 5. - P.16-23.

80. Kliber, J. Numerical study of deformation characteristics in plane strain compression test (PSCT) volume certified following microstructure / J. Kliber, S. Aksenov, R. Fabik // Metalurgija. - 2009. - Vol. 48 (4). - P. 257-261.

81.Левыкина, А.Г. Изучение механических свойств электротехнической марки стали с использование методов физического и цифрового моделирования // Наука будущего - наука молодых: сборник тезисов докладов участников VII Всероссийского моложёного форума, г. Новосибирск, 23-26 августа. -Новосибирск, 2022. - С. 189.

82. Асимметричная прокатка листов и лент: история и перспективы развития / А.М. Песин, Д.О. Пустовойтов, О.Д. Бирюкова, А.Е. Кожемякина // Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». - 2020. - Т. 20, № 3. - С. 81-96. DOI: 10.14529/met200309

83. Мунтин, А.В. Разработка технологии прокатки толстого листа с заданными свойствами из трубных марок стали на стане 5000 специальность 05.02.09 «Технологии и машины обработки давлением»: диссертация на соискание

84.Качанов, Л.М. Основы теории пластичности / Л.М. Качанов. - Москва : Наука, 1969. - 420 с.

85.Numerical simulation laboratory hot rolling process of a round bars in flat rolls / D. Demin, I. Zakhariev, T. Labutina, A. Levikina // Journal of Chemical Technology and Metallurgy. - 2018. - Vol. 53, No 2. - Р. 380-385.

86. Грудев, А.П. Теория прокатки: учебник для вузов / А.П. Грудев. - Москва : Металлургия, 1988. - 240 с.

87. Лыков, А.В. Теория теплопроводности / А.В. Лыков. - Москва : Высшая школа, 1967. - 600 с.

88. Коновалов, Ю.В. Расчет параметров листовой прокатки: справочник / Ю.В. Коновалов, А.Л. Остапенко, В.И. Пономарев. - Москва : Металлургия, 1986. - 430 с.

89.Левыкина, А.Г. Неоднородность нагрева слябов в печах с шагающими балками / А.Г. Левыкина, И.П. Мазур // Тенденции развития современной науки: сборник тезисов докладов научной конференции студентов и аспирантов ЛГТУ, 24-26 апреля 2017 г. : в 2-х частях. Ч. 1. - Липецк : ЛГТУ, 2017. - С. 95-98.

90. Левыкина, А.Г. Нагрев слябов перед горячей прокаткой / А.Г. Левыкина, И.П. Мазур // Повышение эффективности металлургического производства: сборник тезисов докладов XXV областной научно-технической конференции. - Липецк: ЛГТУ, 2017. - С. 46-49.

91. Исследование теплового состояния металла с использованием методов физического и математического моделирования / А.Г. Левыкина, К.С. Горбунов, А.И. Позднякова, В.Н. Соловьев // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. - 2021. -Т.19., №3. - С. 102-108. - DOI: 10.18503/1995-2732-2021-19-3-102-108.

92.Левыкина, А.Г. Моделирование теплового состояния металла в черновой

группе клетей непрерывного широкополосного стана горячей прокатки /

106

A.Г. Левыкина, И.П. Мазур // Повышение эффективности металлургического производства: сборник тезисов докладов XXVI областной научно-технической конференции. - Липецк : ЛГТУ, 2018. - С. 94-96.

93.Лабейш, В.Г. Жидкостное охлаждение высокотемпературного металла /

B.Г. Лабейш. - Липецк : ЛГТУ, 1983. - 172 с.

94.The study of the thermal state of the metal in the production of the hot rolled strips in «Deform 3D» / A.G. Levykina, A.A. Chabonenko, V.V. Shkatov, I.P. Mazur // Journal of Physics: Conference Series. - 2018. - № 1134 (1). - Р. 012034.

- DOI: 10.1088/1742-6596/1134/1/012034.

95.Левыкина, А.Г. Математическое моделирование теплового состояния металла при горячей прокатке в программном комплексе «Deform 3D» / А.Г. Левыкина, А.А. Фетисов, И.П. Мазур // Сборник материалов XV Всероссийской научно-практической конференции студентов и аспирантов в 2-х томах. Т1. - Старый Оскол : СТИ НИТУ «МИСиС», 2018. - С. 53-55.

96. Стриженко, А.О. Исследование изменения температуры валка после вывалки из клети / А.О. Стриженко, А.А. Астахов, И.П. Мазур // Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». - 2016. - Т.16, №2. - С. 133-136.

97. Кононов, А. А. Влияние режимов горячей прокатки на размер зерна анизотропной электротехнической стали / А.А. Кононов // Материаловедение. Энергетика. - 2014. - №2 (195). - С. 128-133.

98. Study of thermal behaviour of continuously cast billets / L. Klimes, J. Stetina, L. Parilak, P. Bucek // Engineering MECHANICS. - 2013. - Vol. 20, Num. 3/4.

- P. 237-246.

99. Homberg, D. Optimal control of multiphase steel production / D. Homberg, K. Krumbiegel, N. Togobytska // Journal of Mathematics in Industry. - 2019. - Num. 9(6). - P. 32.

100. Bhattacharya, D. Microalloyed steels for the automotive industry / D. Bhattacharya // Tecnologia em Metalurgia Materiais e Minera?ao. - 2014. - Num. 11. - P. 371-383.

101. Chengning, L. Mechanism of Microstructural Control and Mechanical Properties in Hot Rolled Plain C-Mn Steel during Controlled Cooling / L. Chengning, G. Yuan, J. Fengqin // ISIJ International. - 2015. - Num. 55. - P. 1721-1729.

102. Hot cracking investigation during laser welding of high strength steels with multi-scale modelling approach / H. Gao, A. Gautam, M. Amirthalingam, M. Hermans // Science and Technology of Welding and Joining. - 2017. - Num. 23.

103. Krajewski, S. Dual-phase steels microstructure and properties consideration based on artificial intelligence techniques / S. Krajewski, J. Nowacki // Archives of Civil and Mechanical Engineering. - 2013. - Num.14. - P. 278-286.

104. Левыкина, А.Г. Исследование теплового состояния металла при производстве горячекатаных полос в программном комплексе «Deform 3D» / А.Г. Левыкина, В.В. Шкатов, И.П. Мазур // Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества : сборник материалов VII Международной конференции с элементами научной школы для молодежи, г. Суздаль, 1-5 октября 2018 г. - Москва, 2018. - С. 469-471.

«УТВЕРЖДАЮ»

1ии по разработке Sjjt процесса

2_Д.А. Ковалев

2022 г.

СПРАВКА

об использовании результатов диссертационной работы аспиранта кафедры обработки металлов давлением ФГБОУ ВО ЛГТУ Левыкиной А.Г.

По результатам компьютерного моделирования с использованием программного комплекса «Deform 3D», выполненного в ходе выполнения диссертационного исследования на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 2.6.4 «Обработка металлов давлением», разработана цифровая модель теплового состояния металла в линии НШСГП 2000 ПАО «НЛМК», учитывающая теплообмен между поверхностью металла и окружающей средой в линии стана, влияние гидросбива окалины, теплообмен при контакте металла с валками, а также разогрев металла за счет пластической деформации. Разработанная модель имеет модульный алгоритм расчета температуры металла при горячей прокатке, что позволяет формировать «виртуальный» стан с различной комбинацией оборудования для анализа теплового состояния металла, как существующих, так и перспективных компоновок станов горячей прокатки. Материалы переданы в Дирекцию по разработке новых технологий процесса для использования при освоении технологий горячей прокатки перспективных марок статей на стане 2000 ПАО «НЛМК».

Работа выполнена в рамках договоров №76094 от 26.02.2020 г. и №10136 от 13.05.2021 г. с ПАО «НЛМК», по государственному заданию Министерства образования и науки России по проекту №11.1446.2017/4.6 и при поддержке РФФИ в рамках проекта №20-38-90232.

От ФГБОУ ВО ЛГТУ Научный руководитель, заведующий кафедрой ОМД

Руководитель технологических проектов, к-т техн. наук

От ПАО «НЛМК»

И.П. Мазур

В.А. Пименов

А.Г. Левыкина

Таблица - Химический состав стали Э3А, %

C Si Mn S P Al Cr Ni Cu Ti N Sn

0,033 3,16 0,31 0,006 0,013 0,018 0,02 0,02 0,54 0,003 0,012 0,004

Таблица - Химический состав стали S355J2, %

C Si Mn S P Al Cr Ni Cu Ti N

0,15 0,33 1,365 0,03 0,017 0,03 0,05 0,089 0,03 0,002 0,009

Flow Stress

Flow Stress

0.1 0.394 0.688 0.982 1.276 1.57 Strain

Таблица - Химический состав стали 17ГС, %

C Si Mn S P Al Cr Ni Cu N Ca

0,18 0,17 0,31 1,35 0,007 0,054 0,02 0,01 0,02 0,005 0,0021

Таблица - Химический состав стали 3сп, %

C Si Mn S P Al Cr Ni Cu N Ti

0,18 0,28 0,44 0,017 0,009 0,037 0,03 0,03 0,04 0,005 0,001

Рисунок 1 - График изменения температур в контрольных точках стали 25ГЮ черновой группы клетей (дата и время прокатки 21.02.2020 11:06)

1350

1300

1250

1200

1150

и

о 1100

я

а К Си 1050

5 в. 1000

и

=

£ 950

и

Н

900

850

800

750

700

№1 №2 №3 №4 №5 J.

О ОТ

О О о О!

--— Г Г"

С' ( I

Г/ 1 Г/с 4

-И ,ентр

-Поверхность Г/ 2

О 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280

Длина агрегата, м

Рисунок 2 - График изменения температур в контрольных точках стали

0504Д в черновой группе клетей

Рисунок 3 - График изменения температур в контрольных точках передней части полосы из стали 0504Д на промежуточном рольганге

Рисунок 4 - График изменения температур в контрольных точках задней части полосы из стали 0504Д на промежуточном рольганге

Рисунок 5 - График изменения температур в контрольных точках стали 0504Д передней части полосы в чистовой группе клетей

Рисунок 6 - График изменения температур в контрольных точках стали 0504Д задней части полосы в чистовой группе клетей

-Центр ^—Поверхность

Рисунок 7 - График изменения температур в контрольных точках стали 15

в черновой группе клетей

Рисунок 8 - График изменения температур в контрольных точках стали 15 в чистовой группе клетей

-Центр -Поверхность

Рисунок 9 - График изменения температур в контрольных точках стали 835512 в черновой группе клетей

Рисунок 10 - График изменения температур в контрольных точках стали Б35512 в чистовой группе клетей

ПРИЛОЖЕНИЕ Г - Фактические параметры прокатки из системы слежения за металлом для стали Э3А

ПРИЛОЖЕНИЕ Д - Модульная схема горячей прокатки для стали Э3А

Рисунок 1 - Алгоритм моделирования горячей прокатки в черновой группе клетей для стали Э3А

Рисунок 2 - Алгоритм моделирования горячей прокатки в чистовой группе клетей для стали Э3А

Рисунок 1 - ТС и НДС в клети №1 (1 проход)

Рисунок 2 - ТС и НДС в клети №1 (2 проход)

Рисунок 3 - ТС и НДС в клети №1 (3 проход)

Рисунок 4 - ТС и НДС в клети №2

Рисунок 5 - ТС и НДС в клети №3

Рисунок 6 - ТС и НДС в клети .№4

Рисунок l - ТС и НДС в клети .№5

Рисунок 1 - ТС и НДС в клети №1

Рисунок 2 - ТС и НДС в клети №2

Рисунок 3 - ТС и НДС в клети №3

Рисунок 4 - ТС и НДС в клети №4

Рисунок 5 - ТС и НДС в клети №5 130

Рисунок 1 - ТС и НДС в клети № 1

Рисунок 2 - ТС и НДС в клети №2

Рисунок 3 - ТС и НДС в клети №3

Рисунок 4 - ТС и НДС в клети №4

Рисунок 5 - ТС и НДС в клети №5

132