АНОТАЦІЯ

Курпе О.Г. Розвиток наукових основ термомеханічної прокатки плоскої металопродукції з отриманням сучасного рівня показників якості. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису.

 

          Курпе О.Г. Розвиток наукових основ термомеханічної прокатки плоскої металопродукції з отриманням сучасного рівня показників якості. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису.

          Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 132 - Матеріалознавство (13 - Механічна інженерія). - Приазовський державний технічний університет, Маріуполь, 2020.

          Дисертаційна робота спрямована на розробку, впровадження та вдосконалення технології термомеханічної прокатки із забезпеченням рівня якості, згідно з вимогами Замовників, для виробництва товстолистового та рулонного прокату, конструкційного та трубного призначення на базі розвитку та практичної реалізації процесів комплексної побудови технічних взаємовідносин в системі «Замовник – Металургійна компанія – Замовник».

          Виконано аналіз сучасного стану, типових вимог Замовників та напрямків розвитку технології термомеханічної прокатки у світі. Здійснена оцінка стану основного устаткування вітчизняних товстолистових, безперервних станів гарячої прокатки та деяких закордонних товстолистового та стану Стеккеля, на наявність можливості впровадження або подальшого вдосконалення технології термомеханічної прокатки.

          Вперше запропоновано впровадження на металургійних компаніях знов збудованої системи «Замовник – Металургійна компанія – Замовник» яка включає Систему якості з елементами превентивного керування, Технологічну стратегію та Методологію освоєння нових продуктів.

Обґрунтовано здійснення проекту модернізації безперервного стану гарячої прокатки 1700 ММК «ІМЕНІ ІЛЛІЧА».

          Досліджено технологічні процеси, що відбуваються на різних стадіях гарячої прокатки, у тому числі при термомеханічній прокатці на широкосмугових, товстолистових станах та стані Стеккеля, шляхом аналітичного, математичного та фізичного моделювання. Вперше розроблено та промислово впроваджено технологію контрольованого повітряного охолодження рулонів, перед кінцевим природним охолодженням.

Розроблено та впроваджено низку технологічних рекомендації, із урахуванням вимог Замовників, по виробництву прокату розмірами 4×3125×16000 мм на товстолистовому стані 3200 заводу Trametal, Італія зі слябу товщиною 220 мм; по виробництву рулонного прокату товщиною 12 мм зі сталі марки Х65 на стані Стеккеля заводу Ferriera Valsider, Італія; впроваджено технологію термомеханічного прокату на стані 1700 ММК «ІМЕНІ ІЛЛІЧА» рулонного прокату зі сталі марок S355MC, S460MC, B, X52M. Виконано промисловий експеримент на стані 3600 «МК «АЗОВСТАЛЬ» із освоєння виробництва товстолистового прокату для суднобудування марки сталі EH36.

          Ключові слова: термомеханічна прокатка, товстолистові стани, безперервні стани, прокат трубного призначення, конструкційний прокат, температурний режим прокатки, моделювання технологічних процесів, скінчено-елементний метод, фізичне моделювання. 

 

          Курпе А.Г. Развитие научных основ термомеханической прокатки плоского металлопроката с получением современного уровня показателей качества. - Квалификационная научная работа на правах рукописи.

          Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 132 – Материаловедение (13 – Механическая инженерия). – Приазовский государственный технический университет, Мариуполь, 2020.

          Диссертационная работа направлена ​​на разработку, внедрение и совершенствование технологии термомеханической прокатки с обеспечением уровня качества, согласно требованиям Заказчиков, для производства толстолистового и рулонного проката, конструкционного и трубного назначения на базе развития и практической реализации процессов комплексного построения технических взаимоотношений в системе «Заказчик – Металлургическая компания – Заказчик».

          Выполнен анализ современного состояния, типичных требований Заказчиков и направлений развития технологии термомеханической прокатки в мире. Осуществлена ​​оценка состояния основного оборудования отечественных толстолистовых, непрерывных станов горячей прокатки и некоторых зарубежных толстолистового и стана Стеккеля на наличие возможности внедрения или дальнейшего совершенствования технологии термомеханической прокатки.

          Впервые предложено внедрение на металлургических компаниях вновь построенной системы «Заказчик – Металлургическая компания – Заказчик», которая включает Систему качества с элементами превентивного управления, Технологическую стратегию и Методологию освоения новых продуктов.

Обоснованно реализацию проекта модернизации непрерывного стана горячей прокатки 1700 ММК «ИМЕНИ ИЛЬИЧА».

          Исследовано технологические процессы, происходящие на различных стадиях горячей прокатки, в том числе при термомеханической прокатке на широкополосных, толстолистовых станах и станах Стеккеля, путем аналитического, математического и физического моделирования. Впервые разработана и промышленно внедрена технология контролируемого воздушного охлаждения рулонов перед окончательным естественным охлаждением.

Разработан и внедрен ряд технологических рекомендации, с учетом требований Заказчиков, по производству проката размерами 4×3125×16000 мм на толстолистовом стане 3200 завода Trametal, Италия со сляба толщиной 220 мм; по производству рулонного проката толщиной 12 мм из стали марки Х65 на стане Стеккеля завода Ferriera Valsider, Италия; внедрена технология термомеханической прокатки на стане 1700 ММК «ИМЕНИ ИЛЬИЧА» рулонного проката из стали марок S355MC, S460MC, B, X52M. Выполнен промышленный эксперимент на стане 3600 «МК«АЗОВСТАЛЬ» по освоению производства толстолистового проката для судостроения марки стали EH36.

          Ключевые слова: термомеханическая прокатка, Толстолистовые станы, непрерывные станы, прокат трубного назначения, конструкционный прокат, температурный режим прокатки, моделирование технологических процессов, конечно-элементный метод, физическое моделирование.

 

          Kurpe O.H. Development of scientific bases of thermomechanical rolling of the flat rolled products with obtaining the modern level of quality categories. - Qualifying scientific work on the rights of the manuscript.

The dissertation on competition of a scientific degree of the doctor of technical sciences on a specialty 132 - Material Engineering (13 - Mechanical Engineering). - Priazovsky State Technical University, Mariupol, 2020.

The dissertation is aimed at developing, implementing and improving the technology of thermomechanical rolling with level quality assurance, according to Customer requirements, for the production of plate and coil rolled products, structural and pipe purposes based on the development and practical implementation of complex processes of technical relationships in the system “Customer – Iron and Steel Company – Customer”.

          The analysis of the current state, standard requirements of Customers and directions of thermomechanical rolling technology development in the world is executed. The condition of the main equipment of domestic plate mills, continuous hot-rolling mills, and some foreign plate mills and Steckel mills has been assessed for the possibility of introduction or further improvement of thermomechanical rolling technology.

The existence of demand for the development of communication elements between individual plants, combinations of individual technological elements of different industries to ensure the overall effect within the newly built system “Customer - Iron and Steel Company - Customer” is justified, for example, the largest domestic Iron and Steel Company.

In order to master, improve technological processes and modernize equipment, which is based on a modern view of quality as a continuous process of improvement and savings, for the first time proposed the introduction of metallurgical companies newly built system “Customer - Iron and Steel Company - Customer” which includes Quality System (development of system approaches to preventive product quality management), Technological strategy and Methodology of new products development as a process aimed at ensuring continuous sustainable development of domestic Iron and Steel industry to the level of the best world producers, increasing mutually beneficial competition and reasonable dependence between manufacturer and Customer, introduction of the best international trust practices in relations.

By implementing the Technological Strategy, as a component of the new system "Customer - Iron and Steel Company - Customer", for the conditions of the Ukrainian metallurgical holding substantiated the implementation of the modernization project of continuous hot rolling mill 1700.

The technological processes occurring at different stages of hot rolling technology, including thermomechanical rolling, are studied.

          The change in the temperature field of the strip cooled in the process of thermomechanical rolling using the finite-difference recurrent mathematical model, which is improved by taking into account the influence of convective heat flux ∂Q and using the developed dependences for continuous calculation of physical and thermophysical metal properties such as linear expansion coefficient  , mean heat capacity c, coefficient of conductivity λ applicable to steel grades produced by thermomechanical method.

          The methodology for approximating recrystallization diagrams and software in the Borland C ++ Builder 4 package (Recrystallization program) has been developed and automated for the design or operational selection of thermomechanical roughing rolling schedule, which allows controlling the grain size of austenite. For the first time, the dependence of the yield strength of steel grade 06G2DB (X65) produced by thermomechanical rolling, calculated by the Hall-Petch formula, on the austenite grain diameter, by combining experimental data on austenite grain diameter and high-temperature plastometric studies of steel properties.

For the first time, a comparison of the properties of lead, which were obtained in the laboratory at engineering strain 0.1-0.54, with the properties of the alloy 0Х18MFT and steel grades 15Х25Т, DD11, 65G, Х80, Х70, St3sp. The regularity of deformation resistance change of steel grades (alloy) - analogues in two-dimensional system strain - temperature is studied. Based on the obtained regularity, the coefficients of deformation resistance change  from temperature are calculated, the combination of which with the coefficients of proportionality  significantly expands the possibilities and allows to model rolling processes and transfer the results of experiments with lead to the listed steel grades (alloy) - analogues under the following conditions: strain temperature 1200-1000 ℃, strain rate , engineering strain 0.1-0.54.

For the first time, by studying the processes of hot rolling by the finite-element method implemented in the Abaqus CAE system, the limit of the beginning of deformation penetration through the entire thickness of the semi-rolled product at the roughing rolling was established. It is established that the beginning of deformation penetration on all thickness of the semi-rolled product at roughing rolling of structural steel grade S355JR+AR, occurs at a reduction of 14 %.

For the first time, the technology of controlled air cooling of coils, before the final natural cooling, was developed and industrially implemented in order to reduce the formation of a layer of air scale after thermomechanical rolling with accelerated cooling.

As part of the implementation of the newly built system “Customer - Iron and Steel Company – Customer” developed and implemented a number of technological recommendations.

Technological recommendations for the production of relatively thin rolled products with dimensions of 4×3125×16000 mm at the plate rolling mill 3200 Trametal plant, Italy from a slab thickness of 220 mm produced by AZOVSTAL Iron and Steel Works was developed.

Technological recommendations for the production of coil rolled product with a thickness of 12 mm from steel grade X65 at the Steckel mill of the Ferriera Valsider plant, Italy have been developed.

For the first time by industrial experiments the technology of thermomechanical rolling was introduced and the production at the rolling mill 1700 ILYICH Iron and Steel Works of coiler rolled product of structural product-mix from steel grades S355MC, S460MC according to EN 10149-2 and requirements of Customers, and production of coiler rolling product for pipes from steel grades X52M in accordance with the requirements of the API-5L standard and the requirements of the Customers, as well as performed an industrial experiment on the mill 3600 AZOVSTAL Iron and Steel Works to master the production of plate rolled products for shipbuilding from steel grade EH36.

Possibilities of further development of technology and improvement quality of rolled product at the existing equipment of rolling mill 3200 Trametal plant, Italy, Steckel mill of Ferriera Valsider plant, Italy, 1700 ILYICH Iron and Steel Works, rolling mill 3600 of  AZOVSTAL Iron and Steel Works are established.

          Keywords: thermomechanical rolling, plate rolling mills, continuous rolling mills, rolling products for pipe, structural rolling products, temperature rolling schedule, modeling of technological processes, finite-element method, physical modeling.