Шабалов Иван Павлович. Разработка научных основ, создание и реализация ресурсосберегающих технологий производства толстолистового проката с повышенными потребительскими свойствами для металлических конструкций

Короткий опис

Шабалов Иван Павлович. Разработка научных основ, создание и реализация ресурсосберегающих технологий производства толстолистового проката с повышенными потребительскими свойствами для металлических конструкций : диссертация ... доктора технических наук : 05.16.05 / Шабалов Иван Павлович; [Место защиты: ФГУП "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии"].- Москва, 2005.- 412 с.: ил.

Федеральное государственное унитарное предприятие «Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии
им. И.П. Бардина»

Президиум ВАК Рос г.:
На правах рукописи
(решениеот” ^ЙГг., No,
присудил ученую степень ДОКТОРА

ШАБАЛОВ ИВАН ПАВЛОВИЧ
iMca/A; _ наук

РАЗРАБОТКА НАУЧНЫХ ОСНОВ, СОЗДАНИЕ И РЕАЛИЗАЦИЯ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОИЗВОДСТВА ТОЛСТОЛИСТОВОГО ПРОКАТА С ПОВЫШЕННЫМИ ПОТРЕБИТЕЛЬСКИМИ СВОЙСТВАМИ ДЛЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ
КОНСТРУКЦИЙ
Специальности:
05.16.05 — «Обработка металлов давлением» ;
05.16.01 — «Металловедение и термическая обработка металлов»
ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени доктора технических наук
Научный консультант: доктор технических наук
Л. И. Эфрон
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 5
Глава 1. СОВРЕМЕННЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К СТАЛЯМ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ ДЛЯ
МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ 11
ф 1.1. Стандарты па прокат для металлических конструкций 11
1.1.1. Основные стандартные характеристики и параметры конструктивной прочности 11
1.1.2. Развитие требований к прокату 14
1.1.3. Действующие стандарты на стали для металлических конструкций 14
1.2. Общие требования к прокату для металлических конструкций 18
1.2.1. Требования по механическим свойствам на растяжение 18
1.2.2. Требования по ударной вязкости 21
1.2.3. Требования по сопротивлению переменным нагрузкам 26
1.2.4. Требования по сопротивлению к атмосферной коррозии 27
1.2.5. Требования по свариваемости 28
1.3. Зависимость требований к прокату от ответственности конструкций 33
1.4. О требованиях изготовителей конструкций 34
1.5. Требования к огнестойким сталям 35
ф 1.6. Требования, связанные с деградацией свойств сталей для металлических
конструкций 36
1.7. Требование технологичности стали на стадии металлургического производства
проката 40
1.8. Экономические аспекты применения проката с различными требованиями 41
1.9. Выводы по главе 1 42
Глава 2. РАЗРАБОТКА НАУЧНЫХ ОСНОВ И РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТАЛЛОСБЕРЕ¬ГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОКАТКИ ТОЛСТЫХ ЛИСТОВ 44
2.1. Особенности прокатки толстых листов па реверсивных станах 44
2.2. Формоизменение раскатов 44
2.3. Способы улучшения формы раскатов 46
2.4. Исследование формоизменения раскатов па толстолистовом стане 2800 49
2.5. Эффективность обжатия полосы в вертикальных валках 63
2.6. Исследование формоизменения металла при прокатке полосы с обжатиями в вертикальных и горизонтальных валках 66
2.6.1. Методика исследования 66
ф 2.6.2. Особенности формоизменения металла при прокатке в вертикальных валках с
последующим обжатием в горизонтальных валках 72
2.6.3. Изменение коэффициента эффективности обжатия вертикальными валками подлине зон пеустановившегося процесса прокатки 74
2.6.4. Зависимости коэффициента эффективности обжатия вертикальными валками, удлинения центральных слоев полосы, длины зоны неустановившегося процесса прокатки от толщины, ширины заготовки и длины дуги захвата
металла в вертикальных валках 76
2.7. Разработка методики расчета режимов переменного бокового обжатия слябов 82
2.8. Ограничения при прокатке слябов с переменным боковым обжатием в клети с
вертикальными валками 86
. 2.9. Технологическая эффективность прокатки толстых листов с переменным боковым ® обжатием слябов в клети с вертикальными валками 87
2.10. Качество поверхности листов при прокатке с переменным боковым обжатием
слябов в клети с вертикальными валками 96
2.11. Дефектообразование на боковой грани заготовок и переход металла с боковой
грани сляба на основные поверхности раската 99
2.11.1. Дефектообразование па боковой грани слябов при прокатке 99
2.11.2. Переход металла с боковых граней сляба на основные поверхности раската 100
2.11.3. Исследование перехода металла с боковых граней сляба на основные поверхности раската на тол стол истовом стане 2800 101
2.11.3.1. Методика исследований 101
2.11.3.2. Влияние неравномерности нагрева слябов 103
2.11.3.3. Влияние режимов прокатки в горизонтальных валках 107
2.11.3.4. Влияиие режимов прокатки в вертикальных валках 117
2.12. Разработка методики выбора оптимальной массы сляба и оптимальной условно¬номинальной толщины листа при прокатке толстолистовой стали 123
2.12.1. Разработка методики расчета распределения ряда длин условно-годной части раската при данной массе сляба 126
2.12.2. Разработка методики расчета оптимальной условно-номинальной толщины листа и оптималыюй массы сляба при прокатке толстолистовой стали с учетом качества ее поверхности 129
2.12.3. Результаты расчета распределения длины условно-годной части раската 134
2.12.4. Результаты расчета оптималыюй условно-номинальной толщины листа, расходного коэффициента и объема беззаказной продукции 141
2.12.5. Выводы по главе 2 145
Глава 3. ФОРМИРОВАНИЕ ЗАДАННЫХ ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ СВОЙСТВ ПРОКАТА ЗА СЧЕТ ОПТИМИЗАЦИИ ТЕРМОДЕФОРМАЦИОННЫХ РЕЖИМОВ ПРОКАТКИ 148
3.1. Общая классификация процессов упрочнения 148
3.2. Термическое улучшение 150
3.3. Упрочнение с использованием тепла прокатного нагрева 150
3.3.1. Эффекты термомехапической обработки 150
3.3.2 Упрочнение с прокатного нагрева ! 151
3.3.3. Прокатка по контролируемым режимам 152
3.4. Процессы ускоренного охлаждения проката 154
3.5. Повышение комплекса свойств листовых сталей за счет оптимизации режима прокатки 155
3.5.1. Горячая прокатка 155
3.5.2. Нормализующая прокатка 161
3.5.3. Термомеханическая прокатка 170
3.6. Выводы по главе 3 209
Глава 4. ОСВОЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВА ТОЛСТОЛИСТОВОГО ПРОКАТА С ПО¬ВЫШЕННЫМИ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫМИ СВОЙСТВАМИ ИЗ СТАЛЕЙ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ СВОЙСТВ ПРОКАТА . .211
4.1. Разработка и освоение па ООО «Уральская сталь» (ОХМК) хладостойких сталей повышенной коррозионной стойкости нового поколения для труб газо-и нефтепроводов 211
4.2. Разработка и освоение массового производства проката из сталей нового поколения
для мостостроения и строительства 245
4.3. Разработка и освоение производства сталей и проката с повышенной огнестойкостью для металлических конструкций 262
4.4. Разработка и освоение производства проката из высокопрочных свариваемых
сталей 281
4.5. Выводы по главе 4 301
Глава 5. ВНЕДРЕНИЕ РАЗРАБОТОК В ПРОИЗВОДСТВО, ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИ¬МЕНЕНИЯ НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ НА ПРОКАТНОМ ПЕРЕДЕЛЕ И ВИДОВ ПРОКАТА 305
Выводы по главе 5 311
Глава 6. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РЕКОНСТРУКЦИИ ТОЛСТОЛИС¬ТОВЫХ СТАНОВ И РАЗРАБОТКА НАУЧНЫХ ОСНОВ ПЕРСПЕКТИВНЫХ РЕ¬СУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОИЗВОДСТВА ПРОКАТА 313
6.1. Разработка перспективных направлений реконструкции реверсивных толстолистовых станов для производства конкурентоспособного толстолистового проката 313
6.1.1. Толстолистовые станы 2800 313
6.2. Разработка научных основ ресурсосберегающей технологии производства проката
по схеме : «Слябовая МНЛЗ - планетарный стаи горячей прокатки» 322
6.2.1. Современные планетарные станы 322
6.2.2. Кинематические и деформационные особенности планетарной прокатки 328
6.2.3. Энергосиловые параметры процесса планетарной прокатки 330
6.2.4. Частные деформации при полосовой планетарной прокатке 334
6.2.4.1. Методика определения частных деформаций 336
6.2.4.2. Величина частных деформаций и характер их распределения по длине зоны обжатия 341
6.2.5. Нормальные напряжения на контактной поверхности валков 345
6.2.5.1. Коэффициент напряженного состояния с учетом мощности внешних
осевых сил 345
6.2.5.2. Коэффициент напряженного состояния без учета мощности внешних
осевых сил 351
6.2.6. Экспериментальные исследования энергосиловых параметров при планетарной прокатке 357
6.2.6.1. Исследования энергосиловых параметров на стане 80 357
6.2.6.1.1. Методика экспериментальных исследований 357
6.2.6.1.2. Влияние технологических факторов на энергосиловые условия прокатки 362
6.2.6.2. Исследование энергосиловых параметров на стане 600 368
6.2.6.2.1. Конструкция стана 600 для планетарной прокатки различных сталей и сплавов....368
6.2.6.2.2. Данные экспериментальных исследований 373
6.2.6.2.3. Сравнение результатов экспериментальных и теоретических исследований 377
6.2.7. Свойства металла после планетарной прокатки 379
6.2.7.1. Влияние режимов контролируемой прокатки на планетарном стане на свойства
стали Ст 3, 09Г2ФБ и 10Г2ФБ 380
6.3. Выводы по главе 6 388
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 392
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 398
ПРИЛОЖЕНИЯ 428