Совершенствование технологии производства холоднокатаного оцинкованного проката низкоуглеродистых сталей на основе моделирования непрерывного отжига тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Жителев Павел Сергеевич

• Жителев Павел Сергеевич
• кандидат наук
• 2026

Оглавление диссертации кандидат наук Жителев Павел Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ПРОЦЕССЫ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ ГОРЯЧЕОЦИНКОВАННОГО ХОЛОДНОКАТАНОГО АВТОМОБИЛЬНОГО ЛИСТА И ИХ МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

1.1 Цифровые двойники

1.2 Полигонизация

1.3 Статическая рекристаллизация

1.4 Рост зерна

1.5 Деформационное упрочнение при холодной прокатке

1.6 Постановка задач исследования

ГЛАВА 2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ЭВОЛЮЦИИ МИКРОСТРУКТУРЫ ПРИ ДЕФОРМАЦИОННО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ И КИНЕТИКИ ПОЛИГОНИЗАЦИИ ПРИ ОТЖИГЕ

3.1 Расчет параметров микроструктуры и механических свойств при горячей прокатке

3.2 Моделирование деформационного упрочнения при холодной прокатке

3.3 Результаты исследования кинетики полигонизации

3.4 Математическое моделирование полигонизации

3.5 Выводы к главе

ГЛАВА 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ КИНЕТИКИ СТАТИЧЕСКОЙ РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ ФЕРРИТА

4.1 Сравнение результатов исследования кинетики рекристаллизации с использованием различных методик

4.2 Результаты исследований кинетики рекристаллизации феррита методом измерений твердости

4.3 Исследования кинетики рекристаллизации феррита методом EBSD-анализа

4.4 Анализ влияния различных факторов на кинетику рекристаллизации

исследуемых сталей

4.5 Моделирование рекристаллизации в зависимости от степени деформации, температуры отжига и химического состава

4.6 Выводы к главе

ГЛАВА 5 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КИНЕТИКИ НОРМАЛЬНОГО РОСТА РЕКРИСТАЛЛИЗОВАННОГО ЗЕРНА

5.1 Результаты исследования кинетики роста зерна феррита

5.2 Математическое моделирование кинетики роста зерна феррита

5.2.1 Основные уравнения модели

5.2.2 Калибровка модели и сравнение результатов моделирования с экспериментальными данными

5.3 Интегральная модель непрерывного отжига холоднокатанной стальной полосы

5.4 Выводы к главе

ГЛАВА 6 АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТИ СНИЖЕНИЯ ЛЕГИРОВАНИЯ СТАЛЕЙ С ПОМОЩЬЮ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ

6.1 Структура интегральной модели Cooling Rolling Place

6.2 Анализ возможности снижения легирования сталей с помощью интегральных математических моделей

6.3 Вывод к главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А. АКТ ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТ

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. СПРАВКА ОБ ЭКОНОМИЧЕСКОМ ЭФФЕКТЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование технологии производства холоднокатаного оцинкованного проката низкоуглеродистых сталей на основе моделирования непрерывного отжига»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Начало XXI века характеризуется ростом мощностей по производству стали и проката. Одной из причин увеличения данного показателя является активное развитие как промышленного, так и гражданского строительства, автомобилестроения и военной промышленности. Производство холоднокатаного оцинкованного проката играет ключевую роль в технологическом процессе получения стальной полосы различного назначения.

Одним из эффективных методов для оптимизации технологии производства оцинкованного проката является использование математического моделирования для изучения процессов изменения микроструктуры и механических свойств в ходе непрерывного отжига в линии агрегата оцинкования. Применение количественных математических моделей такого рода может значительно сократить время, необходимое для разработки новых типов оцинкованного проката, повысить выход качественной продукции в процессе промышленного производства и помочь в оперативном принятии решений по корректировке технологии.

Степень разработанности темы исследования. Большое количество работ выполнено в направлении исследования и моделирования процессов (поли-ганизации, рекристаллизации, роста зерна и аустенитизации), протекающих во время отжига оцинкованного проката. Для практического применения наиболее значимыми являются модели, которые учитывают влияние изменений химического состава. Такие модели могут стать полезным инструментом не только для оптимизации процессов отжига и составов сталей, но и для разработки новых материалов. Разработка таких моделей требует проведения систематических исследований кинетики моделируемых процессов с использование различных методик, а также современного высокоточного лабораторного оборудования, так же анализа получаемых микроструктур для сталей с максимально широким диа-

пазоном изменения по химическому составу и создания базы экспериментальных данных, необходимых для определения величин используемых эмпирических параметров.

На основании изложенного можно заключить, что создание интегральной модели линии непрерывного горячего оцинкования, позволяющей предсказывать конечную микроструктуру, а также уровень механических свойств в зависимости от параметров работы и химического состава сталей, является актуальным.

Целью работы является совершенствование режимов отжига в агрегате непрерывного горячего оцинкования для сверхнизкоуглеродистых автомобильных и низкоуглеродистых конструкционных сталей с использованием интегральной математической модели эволюции микроструктуры и расчета конечных механических свойств.

Объектом исследования является технология производства холоднокатаного листа в агрегате непрерывного отжига.

Предмет исследования - химический состав автомобильных и конструкционных сталей, режимы прокатки и охлаждения листа на стане НШПС 2000, структурно-фазовое состояние металла после холодной прокатки и непрерывного отжига.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Разработать модель для расчета деформационного упрочнения при холодной прокатке в зависимости от соотношения структурных составляющих, размера зерна феррита, размера бейнитного пакета и температуры образования перлита.

2. Изучить процессы эволюции ферритной матрицы при непрерывном отжиге в зависимости от температуры, времени, химического состава и степени деформации холоднокатаного проката.

3. Разработать математические модели для количественного описания кинетики структурных превращений при отжиге.

4. Провести апробацию результатов моделирования процессов структурообразования при отжиге и расчета механических свойств холоднокатаного листа в агрегате непрерывного горячего оцинкования.

Научная новизна и теоретическая значимость работы:

1. Разработана методика оценки движущей силы процессов полигонизации и рекристаллизации, в которой движущая сила пропорциональна упрочнению при холодной прокатке.

2. Построена модель для определения среднего размера зерна при первичной рекристаллизации с учетом химического состава сталей, степени деформационного упрочнения при холодной прокатке, температуры и продолжительности отжига.

3. Построена методика расчета среднего размера зерна в процессе нормального роста с учетом размера зерна феррита при первичной рекристаллизации, химического состава сталей, температуры и продолжительности отжига.

Практическая значимость работы:

1. Разработан программный алгоритм для расчета параметров структуры и уровня механических свойств холоднокатаных сталей при термодеформационной обработке по заданным режимам.

2. Внедрение разработанного программного комплекса в процесс обработки проката в непрерывном агрегате горячего оцинкования привело к уменьшению концентраций легирующих и микро легирующих элементов холоднокатаных автомобильных сталей за счет оптимизации режимов отжига при сохранении заданного уровня механических свойств. Корректировка была сделана для следующих марок сталей, снижение составило: 004ГТ с 0,06 до 0,045 масс.% Тц 006ГТ с 0,7 до 0,5 масс.% Mn, с 0,06 до 0,05 масс.% Тц 08ГБТ с 0,02 до 0,015 масс.% №> и Т с 0,015 до 0 масс.%; 06ГБТ с 0,04 до 0,025 масс.% ЫЪ и Т с 0,015 до 0 масс.%; 09ГБТ с 0,8 до 0,6 масс.% Мп, с 0,06 до 0,045 масс.% №>

и Ti с 0,015 до 0 масс.%; 004БТ с 0,3 до 0,15 масс.% Mn; 004ГБТ с 0,6 до 0,4 масс.% Mn.

Экономический эффект от совершенствования технологии производства проката в цехе покрытий металла №3 ПАО «Северсталь» за 2024 год составил 13,4 млн. рублей.

Методология и методы диссертационного исследования:

Методологической основой исследования послужили труды ведущих российских (Золоторевский Н.Ю., Васильев А.А. и др.) и зарубежных (Humphreys, F.J., Zurob, H.S и др. ) ученых в области изучения процессов структурообразова-ния феррита во время термомеханической обработки сталей.

Достоверность результатов экспериментальных исследований обеспечивается их проведением на современном, сертифицированном и аттестованном оборудовании с использованием практически апробированных методик.

Достоверность результатов теоретической части работы определяется корректным применением физически обоснованных подходов к построению математических моделей исследуемых процессов, а также тщательным отбором достоверных экспериментальных данных.

Положения, выносимые на защиту:

- совокупность результатов, описывающих кинетику полигонизации, рекристаллизации и нормального роста ферритных зерен сверхнизкоуглеродистых и низкоуглеродистых микролегированных сталей при отжиге холоднодеформи-рованного проката;

- закономерности влияния различных факторов (типа и объемной доли структурных составляющих, среднего размера ферритных зерен и бейнитных пакетов, температуры образования перлита) на деформационное упрочнение сверхнизкоуглеродистых и низкоуглеродистых сталей при холодной пластической деформации;

- математическая модель прогнозирования структуры и механических свойств проката в процессе непрерывного отжига холоднокатаных сталей с

учетом комплексного легирования элементами замещения (Мп; Si; М; Мо; Сг; ЫЪ; Л; V), степени предварительной деформации, температуры и продолжительности отжига;

- результаты внедрения модели в агрегате непрерывного горячего цинкования ПАО «Северсталь» в качестве инструмента проектирования технологических режимов производства листового проката.

Содержание диссертации соответствует областям исследований паспорта научной специальности 2.6. 17 Материаловедение:

п. 6. Разработка и совершенствование методов исследования и контроля структуры, испытание и определение физико-механических и эксплуатационных свойств металлических, неметаллических и композиционных материалов и функциональных покрытий;

п. 8. Разработка и компьютерная реализация математических моделей физико-химических, гидромеханических, тепловых, хемореологических, фазовых и деформационных превращений при производстве, обработке, переработке и эксплуатации различны металлических, неметаллических и композиционных материалов. Создание цифровых двойников технологических процессов, а также разработка специализированного оборудования.

Степень достоверности результатов диссертации. Исследование является комплексным, основывается на современных представлениях о физике технологического процесса отжига и методах теплофизического и математического моделирования. Адекватность полученных экспериментальных данных подтверждается использованием современной экспериментальной техники и измерительных приборов, комплекса современных методов исследования, а также воспроизводимостью и непротиворечивостью результатов, полученных различными методами. Объективность результатов моделирования определяется корректным применением научно обоснованных подходов для построения матема-

тических моделей исследуемых процессов, статистически достоверной выборкой полученных экспериментальных данных при их калибровке и результатами аттестации механических свойств готовой продукции АО «Северсталь».

Личный вклад соискателя. Автор участвовал в постановке задач диссертации, в планировании и выполнении экспериментальных исследований, разработке, калибровке и верификации математических моделей на ПАО «Северсталь».

Апробация результатов работы. Материалы диссертации были доложены и обсуждены на «Неделя науки СПбПУ», Санкт-Петербург, 2015; IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Томск, 2016; XIV Международный конгресс прокатчиков, Череповец, 2024; XXI Российская ежегодная конференция молодых научных сотрудников и аспирантов «Физико-химия и технология неорганических материалов», Москва, 2024; Международная научно-техническая конференция XXVII Уральская школа металловедов-термистов «Актуальные проблемы физического металловедения сталей и сплавов», Екатеринбург, 2025.

Публикации: По теме диссертации опубликовано 13 научных работ, в том числе 6 статей опубликовано в рецензируемых научных изданиях, определенных ВАК РФ и Аттестационным советом УрФУ и входящих в международные базы цитирования Scopus и WoS, 1 патент РФ.

Структура и объем работы.

Диссертация изложена на 169 страницах, состоит из введения, 6 разделов, заключения, 2 приложений, в том числе 90 рисунков, 25 таблиц; список литературы включает 122 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.

1. ПРОЦЕССЫ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ ГОРЯЧЕОЦИНКОВАННОГО ХОЛОДНОКАТАНОГО АВТОМОБИЛЬНОГО ЛИСТА И ИХ МАТЕМАТИЧЕСКОЕ

МОДЕЛИРОВАНИЕ

В настоящее время стремление металлургических компаний сократить время выхода нового продукта и повысить производительность производства, стимулирует применять сложные интегральные математические модели, которые часто называют цифровыми двойниками. Данные модели благодаря цифро-визации производства, киберфизическим производственным системам, системному проектированию и растущими возможностями по сбору и обработке данных, все больше обогащаются производственными и эксплуатационными данными, что позволяет с большой точностью прогнозировать влияние производственных параметров на конечный результат при разработке продукта или процесса [1, 2, 3].

Настоящее исследование сфокусировано на анализе эволюционных изменений микроструктуры, происходящих в стали во время этапов холодной деформации и отжига в агрегатах непрерывного горячего оцинкования (АНГЦ). Эти процессы в основном определяют окончательную микроструктуру и механические характеристики оцинкованного проката. Среди ключевых процессов формирования структуры, происходящих в стали на этих этапах переработки, выделяются процессы упрочнения, термического разупрочнения, а также фазовых переходов, которые происходят как в процессе нагрева, так и при охлаждении. Деформационное упрочнение обусловлено искажением кристаллической решетки, повышением плотности дислокаций в металле во время холодной пластической деформации [4]. Термическое разупрочнение происходит за счёт протекания процессов возврата, рекристаллизации и роста зерна [5, 6, 7, 8, 9, 10] (рисунок 1.1). Во время процесса возврата происходит перераспределение дислокаций, уменьшение радиуса их кривизны и снижение плотности дислокаций с одинаковым знаком, а также возникновение дислокационной субструктуры.

Рисунок 1.1 - Эволюция микроструктуры при отжиге: возврат, рекристаллизация и рост зерна [5].

В процессе отжига при температурах ниже критической точки Лл протекает рекристаллизация феррита, скорость которой во многом определяется степенью предварительного наклепа, температурой и составом материала.

Настоящая глава посвящена обзору методик исследования данных процессов эволюции микроструктуры при отжиге холоднокатаных автомобильных марок сталей, а также их математическому описанию.

1.1 Цифровые двойники

Создание сталей с высоким комплексом свойств позволяет обеспечить ускоренное развитие различных отраслей добычи и транспортировки энергоносителей, автомобилестроения, машиностроения, авиастроения, ракетной и космической техники. Во всем мире, в первую очередь в промышленно развитых странах, инвестируются большие средства в исследования процессов структуро-образования, формирования свойств, разработку новых технологий. Технологические параметры обработки - это внешние условия, которые непосредственно влияют на структуру, внутреннее строение сталей, а структура в свою очередь, определяет конечный уровень свойств. Отсюда вытекает следствие: если хочешь

получить новые свойства - проектируй и обновляй технологическое оборудование, обеспечивающее новые, более высокие технологические параметры обработки [11] .

С применением новых технологий и оборудования, современная металлургия ориентируется на строгие требования клиентов к качеству готовой продукции. Отличные механические свойства и одновременно рентабельность технологии производства являются ключевыми факторами успешных металлургических компаний. Поэтому крайне важно контролировать все параметры процесса обработки и определять наиболее оптимальные химические составы для удовлетворения требований клиентов. Компьютерное моделирование служит эффективным средством для оптимизации состава сплавов и настройки параметров обработки [12].

В связи этим последние десятилетия был разработан ряд моделей, описывающих процессы, протекающие при горячей прокатке. Первая модель для прогнозирования эволюции микроструктуры и механических свойств горячекатаной полосы была разработана в начале 1980-х годов [13, 14]. После этого был представлен еще ряд математических моделей подобного типа [15, 16, 17, 18, 19]. В середине 90-х годов американский институт чугуна и стали (AISI), совместно с министерством энергетики США (DOE) и американскими производителями стали финансировали разработку модели прогнозирования микроструктуры и механических свойств, которая являлась основой для создания программы HSMM (Hot Strip Mill Model), разработанной в 2001 году корпорацией INTEG.

Модель HSMM - легкий в использовании и ценный инструмент. Пользователи могут создать свою конфигурацию прокатного стана, которая может включать нагревательные печи, черновые клети, оборудование для экранирования металла или подогрева, чистовые клети, приемный стол с системой охлаждения и намоточные устройства. При помощи HSMM можно смоделировать прокатку полос и плит разных марок сталей на реверсивных,

последовательных, непрерывных станах, а также станах Стекеля. ИБММ позволяет моделировать прокатку стали от нагревательной печи к уборочной группе стана, отслеживая голову, середину и хвост полосы. Программа ШММ включает два ключевых компонента: блок термомеханических расчетов и блок, предназначенный для анализа эволюции микроструктуры. Взаимодействие этих блоков иллюстрируется на рисунке 1.2 [20].

Рисунок 1.2 - Блок-схема HSMM [20].

Аналогичная модель, составляет ядро системы контроля качества горячекатаного стального листа VAI-Q Strip, которая является цифровым двойником 7 клетьевого стана горячей прокатки VOEST-ALPINE Stahl Linz. Основа данной системы -это физическое описание процессов структурообразования во время горячей прокатки: рост зерна, аустенита, рекристаллизация аустенита, фазовое превращение, выпадение и растворение частиц второй фазы и т.д. (рисунок 1.3) [21]. Модуль прогнозирования механических свойств позволяет быстро провести точную оценку свойств горячекатаной полосы сразу после смотки.

Рисунок 1.3 - Процессы, протекающие при горячей прокатке и соответствующие им математические модели [21].

На первом этапе система использовалась для уменьшения количества испытаний на растяжение, затем последовала ее доработка с целью оптимизации химического состава конструкционных сталей, в частности, снижение содержания марганца, что привело к значительной экономии легирующих элементов. Так же система была применена для контроля температуры смотки, чтобы компенсировать возможные отклонения механических свойств от заданного уровня [22].

Новолипецкий металлургический комбинат (НЛМК) и липецкий государственный технический университет (ЛГТУ) разработали и используют автоматизированную систему прогнозирования структуры и механических свойств стана горячей прокатки (SPSMPHS) [23, 24]. Данная система используется для аудита существующих технологий и последующей корректировки режимов прокатки и охлаждения полосы, гарантирующие получение требуемых механических свойств. Это позволит расширить круг проблем, которые могут быть решены, а передача статистических данных механических свойств, позволяет значительно увеличить точность предсказания модели.

Наиболее заметных успехов в данной области, среди российских научных центров, удалось добиться коллективу лаборатории «Исследования и моделирования структуры и свойств металлических материалов» СПбПУ, который уже более 10 лет работает над созданием и внедрением программ подобного типа. Их уникальность состоит в том, что для расчетов конечной структуры и механических свойств используются современные физически обоснованные математические модели структурообразования [11].

Наиболее успешной из разработанных коллективом лаборатории СПбПУ интегральных моделей по заказу ПАО «Северсталь» (СТАН 2000, СТАН 2800/1700, СТАН 5000), является модель широкополосного стана 2000 Череповецкого металлургического комбината. Схематичное изображение модели стана горячей прокатки представлено на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4 - Структурная схема модели горячей прокатки

Данная модель прогнозирует конечные механические свойства стали на основе рассчитанного набора микроструктурных параметров: объемных долей структурных компонентов, средних размеров ферритного зерна и бейнитного пакета, характерных температур превращения, объемных долей и размеров карбо-нитридов в микролегированных сталях. Математическая модель для оценки механических свойств современных сталей со сложной микроструктурой, реализованная в настоящей программе, описана в работе [25]. Данная модель была отка-

либрована с использованием базы данных механических свойств для ряда практически важных горячекатаных сталей на стане 2000 при различных режимах прокатки.

Модель позволяет количественно описывать влияние различных режимов охлаждения на конечную микроструктуру и механические свойства стали. Использование разработанной модели STAN 2000 значительно сократило время и затраты на оптимизацию текущих режимов прокатки, а также режимов ускоренного охлаждения, направленных на производство полос с требуемыми свойствами [26].

Все интегральные модели, представленные в данном разделе, относятся к переделу горячей прокатки, результаты которых представлены в работах сотрудников СПбПУ «Петра Великого» [27, 28]. Это дает основу для дальнейшего развития итегральных моделей эволюции микроструктуры и предсказания механических свойств на более поздних переделах производства холодного проката, в частности модели непрерывного отжига.

При разработке интегральной модели непрерывного отжига в первую очередь необходимо изучить основные процессы эволюции микроструктуры, рассмотреть экспериментальные методики их исследования, а также математические модели процессов структурообразования при отжиге холоднокатаных сталей.

1.2 Полигонизация

Полигонизация является одним из процессов разупрочнения холоднокатаного металла при его нагреве. Полигонизация обычно предшествует рекристаллизации, но может протекать и параллельно с ней. Он значительно влияет на развитие микроструктуры металлов в процессе непрерывного отжига холоднокатаных сталей. Для построения физически обоснованных математических моделей описания кинетики полигонизации в металлических материалах особое внимание необходимо уделить экспериментальным исследованиям данного процесса.

Результаты экспериментальных исследований и теоретического описания полигонизации обобщены в монографиях [8, 29, 30, 31, 32, 33], диссертациях [34, 35, 36] и обзорах [37], научных работах [38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47] [48]. Отметим, что опубликованных в настоящее время работ по экспериментальному исследованию и математическому моделированию полигонизации в сталях, сравнительно немного [38, 39, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48]. Тем не менее, в последние годы наблюдается рост исследовательского интереса в данной области, что связано с потребностью в совершенствовании и развитии промышленных технологий производства холоднокатаного листа для автомобильных сталей. Прежде чем перейти к обсуждению работ, непосредственно относящихся к теме диссертации, кратко остановимся на общей характеристике возврата.

Полигонизация — это релаксационная перестройка дислокационной структуры, стадии эволюции показаны на рисунке 1.5 [8]. В процессе полигони-зации формируются субзерна разного размера и ориентации. Он предшествует рекристаллизации и продолжается в нерекристаллизованных областях, используя упругую энергию, связанную с плотностью дислокационной структуры.

Рисунок 1.5 - Схематическое представление этапов полигонизации: [8]: а - начальная дислокационная структура;

Ь - образование ячеек;

с - снижение плотности дислокаций

ячеек;

d - образование субзерен; e - рост субзерен.

(a) Dislocation tangles (b) Ceti formation

dislocations within cells

Полигонизация приводит к изменению физических свойств металла (рисунок 1.6). В этот период наблюдается снижение твердости и значительное уменьшение предела текучести. Электросопротивление падает, а плотность увеличивается из-за снижения концентрации точечных дефектов и уменьшения плотности дислокаций. Размеры субзерен растут, особенно перед рекристаллизацией. Изменяются магнитные характеристики, а также форма рентгеновских пиков: их ширина уменьшается, а интенсивность возрастает. Эти изменения служат основой для экспериментального изучения кинетики полигонизации.

Рисунок 1.6 - Кривые изменений твердости, электросопротивления, размера ячеек, плотности и тепла, выделяемого в процессе нагрева деформированного

металла [31].

В большинстве работ при исследовании процессов разупрочнения при отжиге холоднокатаной стали применяют методику, основанную на изменении значений твердости. На рисунке 1.7 представлены данные по изменению твердости холоднокатаной низкоуглеродистой стали в процессе отжига при разных температурах [43]. Из рисунка видно, что при температурах ниже 600°С, даже при больших длительностях отжига, твердость практически не изменяется.

Recovery

Temp.

Рисунок 1.7 - Изменение твердости холоднокатаной низкоуглеродистой стали (степень обжатия 84%) в процессе отжига при разных температурах [43].

Результаты работы [46] показывают, что при более высоких температурах отжига (650, 750 °С) холоднокатаной малоуглеродистой стали на стадии полигонизации твердость также уменьшается, но весьма незначительно в пределах погрешности измерения прибора (рисунок 1.8).

а) б)

Рисунок 1.8 - Изменение твердости холоднокатаной низкоуглеродистой микролегированной стали со временем отжига при температурах 650 и 700 °С.

Стрелками (0% и 100%) отмечены моменты начала и окончания рекристаллизации. Деформация в процессе холодной прокатки составляет 40%

(а) и 70% (б) [46].

На основании представленных данных можно заключить, что данная методика применима для исследования кинетики рекристаллизации феррита во время отжига при высоких температурах, но для количественного исследования кинетики полигонизации, особенно при низких температурах отжига, метод измерения твердости - малопригоден.

Степень полигонизации поликристаллических металлов является высокой только после малых деформаций и возрастает, при прочих равных условиях, с увеличением энергии дефекта упаковки [8, 31]. Это объясняется уменьшением степени расщепленности дислокаций, которое, облегчая их поперечное скольжение, приводит к росту скорости аннигиляции дислокаций и, соответственно, ускоряет полигонизацию и повышает ее степень. Данный факт подтверждается результатами классического исследования полигонизации в а-железе высокой чистоты (металл с высокой энергией дефекта упаковки), выполненного в работе [38] (рисунок 1.9).

Рисунок 1.9 - Кинетические кривые возврата зонно-очи-щенного железа, деформированного на 5% при 0 °С и изменение энергии активации полигонизации в процессе его развития после разных степеней деформации [8] (1-Я -доля исходного упрочнения).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Жителев Павел Сергеевич, 2026 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

[1] «Leu, M.C. CAD Model Based Virtual Assembly Simulation, Planning and Training/M.C.Leu, H.ElMaraghy, A.Nee, S.K.Ong, M.Lanzetta, M.Putz, W.Zhu, A.Bernard//CIRP Annals - Manufacturing Technology.-2013.-V.41.-No.2.-P.799-822.».

[2] «Roy, R. Continuous Maintenance and the Future - Foundations and Technological Challenges/R.Roy,R. Stark,K.Tracht,S.Takata,M.Mori//. -2016.-V.65.-No.2.-P.667-668.».

[3] «Altintas, Y. Virtual Process Systems for Part Machining Operations/Y.Altintas,P.Kersting,D.Biermann,E.Budak,B.Denkena,I.Lazoglu//CI RP Annals - Manufacturing Technology.-2014.-V.63.-No.2.-P.585-605.».

[4] «Колбасников, Н.Г. Физические основы пластической обработки металлов давлением / Н.Г. Колбасников. - СПб: Изд-во СПбГПУ, 2005 - 268 с.».

[5] «Дилламор, И.Л. Регулирование процессов рекристаллизации / Рекристаллизация металлических материалов (под ред. Ф. Хесснера) / И.Л. Дилламор. - Москва: Металлургия, 1982 - С. 230-249.».

[6] «Горелик, С.С. Рекристаллизация металлов и сплавов / С.С. Горелик -Москва: Металлургия, 1978 - 568 с.».

[7] «Доэрти Р.Д. Зарождение новых зерен / Рекристаллизация металлических сплавов (под ред. Ч.В. Копецкого) / Р.Д. Доэрти. - Москва: Металлургия, 1982 - 33-70 c.».

[8] «Humphreys, F.J. Recrystallization and Related Annealing Phenomena / F.J. Humphreys, M. Hatherly // Elsevier, Oxford - 2005. - P.498.».

[9] «Stuve, H.P. Competition between recovery and recrystallization / H.P. Stuve,

A.F. Padilha, F. Siciliano Jr // Mater. Sci. Eng. A. - 2002. - V.333. -P.361-367.».

[10] «Енихе, В. Металловедение. Сталь (составители: В. Енихе и др.) / В. Енихе,

B. Даль, Г.Ф. Клернер. - М.: Металлургия, 1995 - том 1. - 447 с.».

[11] «Рудской, А.И. Научные основы управления структурой и свойствами сталей в процессах термо-механической обработки/А.И.Рудской - М.:РАН, 2019. - 276 с.».

[12] «Watanabe,Y. Integrated model for microstructural evolution and properties of steel plates manufactured in production

line/Y.Watanabe,S.I.Shimomura,K.Funato,K.Nishioka,A.Yoshie,M.Fujioka//ISIJ international.-1992.-V.32.-No.3.-P.405-413.».

[13] Saito,Y. Optimum designing of mechanical properties of hot-rolled coils by controlled rolling and cooling/Y.Saito,M.Saeki,M.Nishida,Y.Ito,S.Takizawa//ISIJ international.-1980-No.2.-P.1309-1320..

[14] Saito,Y. Mechanical Properties Control in Controlled Rolling and Accellerated Cooling of HSLA Steel/Y.Saito,M.Tanaka,M.Saeki,H.Nishizaki// in High Strength Low Alloy Steel (ed. by D.P. Dunne and T. Chandga) University of Wollongon. -1984..

[15] Esaka,K. The Development of the Precise Model Predicting and Controlling Mechanical Properties

[J]/K.Esaka,J.Wakita,M.Takahashi,O.Kawano,S.Harada//Seitetsu Kenkyu.-1986.-No.32.-P.1309-1320..

[16] Suehiro,M. Computer modeling of microstructural change and strength of low carbon steel in hot strip

rolling/M.Suehiro,K.Sato,Y.Tsukano,H.Yada,T.Senuma,Y.Matsumura//Transacti ons of the Iron and Steel Institute of Japan. -1987.- V. 27.- №. 6.-P.439-445..

[17] Brimacombe Y.K. Microstructural Engineering: the Prediction of Microstructure Evolution and Mechanical Properties Based on Steel and Process Characteristics/J.K.Brimacombe,E.B. Hawbolt//In International Conference THERMEC-88.-V.2.-P. 783-790.

[18] Choquet,P. Modelling of Forces, Structure, and Final Properties During the Hot Rolling Process on the Hot Strip Mill. Mathematical modelling of hot rolling of steel/P.Choquet,P.Fabregue,J.Giusti// Mathematical modelling of hot rolling of steel. -P.34-43..

[19] Hodgson,P.D. A Mathematical Model to Predict the Final Properties of Hot Rolled C--Mn and Microalloyed Steels/P.D.Hodgson,R.K.Gibbs///The Canadian Institute of Mining and Metallurgy(Canada).-1990.- P.76-85.

[20] Наумов А. А. Разработка технологий горячей прокатки листа из трубных и автомобильных сталей с использованием методов физического и математического моделирования. - 2010.

[21] Andorfer,J.Un progrès significatif: le contrôle métallurgique total des caractéristiques mécaniques des bandes laminées à chaud avec VAI-Q Strip/J.Andorfer, G.Hribernig, A.Luger, A.Samoilov, P.Schwab// Revue de métallurgie (Paris).- V.97.- №.10.

[22] Andorfer,J. Operational experience with VAI-Q Strip: on-line system for controlling hot rolled strip mechanical properties/J.Andorfer, D.Auzinger, G.Hubmer//AISE Steel Technology(USA).-2000.-V.77.-№.7.-P.43-46..

[23] Tret'yakov,V.A.Implementation of automated forecasting system structure and properties of hot-rolled products/V.A.Tret'yakov//Chern. metallurgiya. Bulletin of Chermetinformatsiya.-2004-№.4.-P.34-41..

[24] Frantsenyuk,L. I. Predicting structure-forming processes in hot rolling on continuous strip mills/L.I.Frantsenyuk,I.V.Bogomolov//Metallurgist. -1999.-V.43.-№.10.-P.452-460.

[25] Sokolov,D. Modeling mechanical properties of steels with complex microstructure/D.Sokolov.,A.Vasilyev,A.Ogoltcov,S.Sokolov, N.Kolbasnikov//METAL 2014": 23rd Int. Conference on Metallurgy and Materials.-2014.-P.58.

[26] Ogoltcov, A. Computer Model STAN 2000 and its Use in Practice of Steels Hot Rolling on Mill 2000 of Severstal/ A.Ogoltcov, D.Sokolov, S.Sokolov, A.Vasilyev//Materials Science Forum.-Trans Tech Publications Ltd, 2016. -V.854.-P.183-189.

[27] «Соколов, С. Ф. Исследование и моделирование эволюции микроструктуры и сопротивления деформации сталей при горячей обработке давлением:дис. канд. техю наук: 05.16.05, 05.16.01/Соколов Семен Федорович - 2013. - С. 216».

[28] «Соколов Д. Ф. Разработка моделей распада аустенита и прогнозирования механических свойств при контролируемой прокатке сталей : дис. - СПб. : ДФ Соколов, 2013.».

[29] «Byrne, J.G. Recovery, Recrystallization, and Grain Growth / J.G. Byrne - NY: MасMillan - 1965. - 179 p.».

[30] «Фридель Ж. Дислокации / Ж. Фридель. - М.: Мир, 1967 - 660с.».

[31] «Verhoeven, J.D. Fundamentals of Physical Metallurgy/ J.D. Verhoeven //John Wiley & Sons, 1975. - 592 p.».

[32] «Бернштейн М.Л. Материаловедение и термическая обработка сталей/ М.Л. Бернштейн - М.: «Металлургия», 1983. - 368 с.».

[33] «Золоторевский Н.Ю. Моделирование структурных превращений в металлических материалах/ Н.Ю Золоторевский - СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2007, - 164 с.».

[34] «Mukunthan K. Evolution of microstructure and texture during continuous annealing of cold rolled, Ti-stablized interstitial-free steel: дис. - University of British Columbia, 1994.».

[35] «Go, J. Recovery and recrystallization behaviour of AA5754 and IF-Boron steel during annealing: дис. - University of British Columbia, 2001.».

[36] «Maeda, K. The hot deformation behavor of an fe-al alloy steel in the two phase region: дис. - Master thesis, McMaster University, Canada, 2014, 116р.».

[37] «Nes, E. Recovery Revisited/ E. Nes // Acta Metall. - 1995. - V.43. - No.6. -P.2189-2207.».

[38] «Michalak J.T. Some recovery characteristics of zone-melted iron/ J.T. Michalak // Trans. Met. Soc. AIME. 1961. - V.221. - P.850-857.».

[39] «Mukunthan, K. Modeling recovery and recrystallization kinetics in cold-rolled Ti-Nb stabilized interstitial-free steel/ K. Mukunthan, E.B. Hawbolt// Metall. Mater. Trans. A. - 1996. - V.27. - No.11. - P.3410-3423.».

[40] «Verdier, M. Recovery of AlMg alloys: flow stress and strain-hardening properties/ M. Verdier, Y. Brechet, P. Guyot // Acta Mater. - 1999. - V.47. -No.1. - P.127-134.».

[41] «Kuhlmann-Wilsdorf, D. The Conection between Recovery and Glide type in Aluminum and Al-Mg/D. Kuhlmann-Wilsdorf// Mater. Sci. Forum. - 2000. -V.331-337. - P.689-702.».

[42] «Smith, A. Recovery Processes in the Ferrite Phase in C-Mn Steel/ A. Smith, H. Luo, D.N. Hanlon, J. Sietsma, S. Zwaag // ISIJ Int. - 2004. - V.44. - No.7. -P.1188-1194.».

[43] «Martinez-de-Guerenu, A. Recovery during Annealing in a Cold Rolled Low Carbon Steel. Part I: Kinetics and Microstructural Characterization/ A. Martinez-de-Guerenu, F. Arizti, M. Diaz-Fuentes, I. Gutiérrez // Acta Mater. - 2004. -V.52. - P.3657-3664.».

[44] «Martinez-de-Guerenu, A. Recovery during Annealing in a Cold Rolled Low Carbon Steel. Part II: Modeling the kinetics/A. Martinez-de-Guerenu, F. Arizti, M. Diaz-Fuentes, I. Gutiérrez // Acta Mater. - 2004. - V.52. - P.3665-3670.».

[45] «Martínez-de-Guereñu, A. Determination of the Recovery Kinetics during the Annealing of Cold Rolled Low Carbon Steels/A. Martinez-de-Guerenu, F. Arizti, M. Diaz-Fuentes, I. Gutiérrez // Mater. Sci. Forum. - 2004. - V.467. -P.141-146.».

[46] «Alvarez, M. Metallurgical Modeling of Annealing of Nb-Ti High Resistance Cold Rolled Steel Sheets/ M. Alvarez, A. Vicente, T. Perez, M. Vigliano, F. Actis // Proc. Iron & Steel Technol. Confer., - 2005, V.II. - P.259-267.».

[47] Шкатов В. В. Кинетика возврата при отжиге холоднокатаных полос из раскисленной алюминием низкоуглеродистой стали/В.В. Шкатов, Е.В. Иванников //Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2006. - Т. 2. - №. 11. - С. 87-89..

[48] «Лукин, Ю.С., Бахтин С.В., Лукин А.С., Заверюха А.А. Контроль структуры в IF-сталях при непрерывном отжиге/ Ю.С. Лукин, С.В. Бахтин, А.С. Лукин, А.А. Заверюха // Сталь. - 2012. - №4. - P.57-59.».

[49] «Kucera, J.Diffusion in Iron, Iron Solid Solutions and Steels/ J. Kucera, K. Stransky// Mater. Sci. Eng. - 1982. - V.52. - P.1-38.».

[50] «Васильев, А.А. Исследование кинетики процессов структурообразования при нагреве холоднокатаного листа автомобильных сталей/ А.А. Васильев, Н.Г. Колбасников, А.И. Рудской, Д.Ф. Соколов // Сталь. - 2017. - №10. -P.48-56.».

[51] «Васильев А.А. Модель для предсказания коэффициента Лэнкфорда промышленного листа автомобильных сталей/ А.А. Васильев, Д.Ф.Соколов, С.Ф. Соколов, П.А. Глухов, Н.Г. Колбасников, А.В. Митрофанов //Сталь. -2018. - №2. - P.16-21.».

[52] «Frost, J. Deformation mechanism maps: the plasticity and creep of metals and ceramics/ J. Frost, M.F. Ashby - NY: Oxford, Pergamon Press. - 1982. -P.166.».

[53] «Furu, T. Modelling recrystallization/ T. Furu, K. Marthinsen, E. Nes //Materials science and technology. - 1990. - V.6. - №.11. - P.1093-1102.».

[54] «Senuma, T. Present Status and Future Prospects of Simulation Models for Predicting the Microstructure of Cold-rolled Steel Sheets/ T. Senuma // ISIJ Int. -2012. - V.52. - No.4. - P.679-687.».

[55] «Hutchinson, W.B. Development and control of annealing textures in low-carbon steels/ W.B. Hutchinson // Int. Metal Rev. - 1984. - V.29. - No.1. - P.25-42.».

[56] «Kestens, L. Modeling texture change during the static recrystallization of interstitial free steels/ L. Kestens, J.J. Jonas // Metall. Mater. Trans. A. - 1996. -V.27A. - P.155-164.».

[57] «Urabe, T. Modeling texture change during the recrystallization of an IF steel / T. Urabe, J.J. Jonas // ISIJ Int. - 1994. - V.34. - No.5. - P.435-442.».

[58] «Petrov, R. Recrystallization of a cold rolled trip-assisted steel during reheating for intercritical annealing/ R. Petrov, L. Kestens, V. Houbaert // ISIJ Int. - 2001. - V.41. -No.8. - P.883-890.».

[59] «Ogawa, T. Incomplete Recrystallization and Subsequent Microstructural Evolution during Intercritical Annealing in Cold-rolled Low Carbon Steels/ T.

Ogawa, N. Maruyama, N. Sugiura, N. Yoshinaga // ISIJ Int. - 2010. - V.50. -P.469-475.».

[60] «Ferry, M. Recrystallization kinetics of low and ultra low carbon steels during high-rate annealing/ M. Ferry, D. Muljono, D.P. Dunne // ISIJ Int. - 2001. - V.41. - No.9. - P.1053-1060.».

[61] «Humphreys, F.J. A unified theory of recovery, recrystallization and grain growth, based on the stability and growth of cellular microstructures - I. The basic model/ F.J. Humphreys // Acta Mater. - 1997. - V. 45. - No.10. - P.4231-4240.».

[62] «Humphreys F.J. A unified theory of recovery, recrystallization and grain growth, based on the stability and growth of cellular microstructures - I. The effect of second-phase particles/ F.J. Humphreys // Acta Mater. - 1997. - V.45. - No.12. -P.5031-5040».

[63] «Lefevre-Schlick, F. On the activation of recrystallization nucleation sites in Cu and Fe/ F. Lefevre-Schlick, Y. Brechet, H.S. Zurob, G. Purdy, D. Emburya // Mater. Sci. Eng. A. - 2009. - V.502. - P.70-78.».

[64] «Zurob, H.S. Quantitative criterion for recrystallization nucleation in single-phase alloys: Prediction of critical strains and incubation times/ H.S. Zurob, Y. Brechet, J. Dunlop // Acta Mater. - 2006. - V.54 - P.3983-3990.».

[65] «Dunlop, J.W.C. Modelling isothermal and non-isothermal recrystallisation kinetics: Application to Zircaloy-4/ J.W.C. Dunlop, Y.J.M. Brechet, L. Legras, H.S. Zurob // J. Nucl. Mater. - 2007. - V.366. - P.178-186.».

[66] «Hughes, D.A. Scaling of misorientation angle distributions/ D.A. Hughes, D.C. Chrzan, Q. Liu, N. Hansen // Phys. Rev. Lett. -1998. - V.81. - P.4664-4670.».

[67] «Pantleon, W. Dislocation boundaries - the distribution function of disorientation angles/ W. Pantleon, N. Hansen // Acta mater. -2001. - V.9 - P. 1479-1493.».

[68] «Smith, A. Recovery process in the ferrite phase in C-Mn steel/ A. Smith A, H. Lou, D.N. Hanlon, J. Sietsma, S. Zwaag // ISIJ Int. - 2004. - V.44 - No.7 -P.1188-1194.».

[69] «Khatirkar, В R. Orientation Dependent Recovery in Interstitial Free Steel/ B.R. Khatirkar, B. Vadavadagi, S.K. Shekhawat, A. Haldar, I. Samajdar // ISIJ Int. -2012. - V.52. - No.5 - P.884-893.».

[70] «Kulakov, M. The Effect of the Initial Microstructure on Recrystallization and Austenite Formation in a DP600 Steel/ M. Kulakov, W.J. Poole, M. Militzer // MMT. - 2013. - V.44A. - P.3564-3576.».

[71] «Peranio, N. Microstructure evolution during recrystallization in dual-phase steels/ N. Peranio, F. Roters, D. Raabe // Materials Science Forum. - 2012. -V.715-716. - P.13-22.».

[72] «Nave, D. Fragmentation of orientation within grains of a cold-rolled interstitial-free steel/ D. Nave, M. Barnett. // ISIJ Int. - 2004. - V. 44 - P.187-196.».

[73] «Kamachali, D. R. Grain Boundary Motion in Polycrystalline Materials: дис. -Ph. D. Thesis, Ruhr-University Bochum, Bochum, Germany, 2013.».

[74] «Maki T. Ferrite and Austenite: Grain Growth/ T. Maki //Encyclopedia of Materials: Science and Technology (Second Edition). - 2001. - P. 3012-3015.».

[75] «Islam, M. A. Effects of Process Parameters on Ferrite Grain Size of Commercially Pure Iron/ M.A. Islam, N. Sato, Y. Tomota //Journal of Scientific Research. - 2011. - Т. 3. - №. 2. - P. 311-319.».

[76] «Antonione, C. Grain growth and secondary recrystallization in iron/ C. Antonione, G. Della Gatta, G. Riontino, G. Venturello //Journal of materials science. - 1973. - Т. 8. - №. 1. - P. 1-10.».

[77] «Riontino, G. Kinetics of abnormal grain growth in pure iron/ G. Riontino, C. Antonione, L. Battezzati, F. Marino, M.C. Tabasso //journal of Materials Science. - 1979. - Т. 14. - №. 1. - P. 86-90.».

[78] «Antonione, C. Effect of slight deformations on grain growth in iron/ C. Antonione, F. Marino, G. Riontino, M. Tabasso //Journal of Materials Science. -1977. - Т. 12. - №. 4. - P. 747-750.».

[79] «Antonione, C. A statistical investigation of normal and abnormal grain growth in iron/ C. Antonione, L. Battezzati, F. Lucci, G. Riontino, M. Tabasso //Journal of Materials Science. - 1980. - Т. 15. - №. 7. - P. 1730-1735.».

[80] «Beck, P. A. Effect of recrystallized grain size on grain growth/ P. A. Beck //Journal of Applied Physics. - 1948. - T. 19. - №. 5. - P. 507-509.».

[81] «Burke, J. E. Recrystallization and grain growth/ J.E. Burke J, D. Turnbull //Progress in metal physics. - 1952. - T. 3. - P. 220 -292.».

[82] «Gordon, P. Effect of Purity on Grain Growth in Aluminum/ P. Gordon, T.A. Elbassyo //Transactions of the Metallurgical Society of AIME. - 1965. - T. 233. -№. 2. - P. 391-402.».

[83] «Hu, H. Grain growth in zone-refined iron/ H. Hu //Canadian Metallurgical Quarterly. - 1974. - T. 13. - №. 1. - P. 275-286.».

[84] «Beck, P. A. Grain growth in high-purity aluminum and in an aluminum-magnesium alloy/ P. A. Beck, J.C. Kremer, L.J. Demer, M.L. Holzworth //Trans. Am. Inst. Min. Metall. Eng. - 1948. - T. 175. - P.372-400.».

[85] «Vandermeer, R. A. On the grain growth exponent of pure iron/ R.A. Vandermeer, H. Hu //Acta metallurgica et materialia. - 1994. - T. 42. - №. 9. -C. 3071-3075.».

[86] «Cahn, J.W. The Impurity-drag Effect in Grain Boundary Motion/ J.W. Cahn // Acta Metall. - 1962. - V. 10. - P. 789.».

[87] «Lucke, K. Recovery and recrystallization/ K. Lucke, H. Stuwe //New York, Interscience. - 1963. - V.9. - P.118-124.».

[88] «K. Lucke and H.P. Stuwe: Acta Metall., 1971 - V. 19 - P.1087-99.».

[89] «Sinclair, C. W. The effect of Nb on the recrystallization and grain growth of ultra-high-purity a-Fe: a combinatorial approach/ C. W. Sinclair, C. R. Hutchinson, Y. Bréchet //Metallurgical and Materials Transactions A. - 2007. -T. 38. - №. 4. - P. 82».

[90] «Hersent, E. The effect of solute atoms on grain boundary migration: A solute pinning approach/ E. Hersent, K. Marthinsen, E. Nes //Metallurgical and Materials Transactions A. - 2013. - T. 44. - №. 7. - P. 3364-3375.».

[91] «Hersent E. C., Marthinsen K., Nes E. A. A Solute Pinning Approach to Solute Drag in Multi-Component Solid Solution Alloys/ E. C. Hersent, K. Marthinsen,

E.A. Nes // Modeling and Numerical Simulation of Material Science. - 2014. -P.8-13».

[92] «Hersent, E. On the effect of atoms in solid solution on grain growth kinetics/ E. Hersent, K. Marthinsen, E. Nes //Metallurgical and Materials Transactions A. -2014. - Т. 45. - №. 11. - P. 4882-4890.».

[93] «Hersent E. C., Marthinsen K., Nes E. A. The effect of solute atoms on grain boundary migration: A solute pinning approach/ E. C. Hersent, K. Marthinsen, E.A. Nes // Metallurgical and Materials Transactions A. - 2013 - T.44 -V.7 -P.3364-3375.».

[94] «Kurzydlowski, K. J. A quantitative description of recrystallization and grain growth in single phase bcc iron/ K.J. Kurzydlowski, B. Ralph, A. Chojnacka, J.J. Bucki //Acta materialia. - 1996. - Т. 44. - №. 7. - P. 3005-3013.».

[95] «Штремель, М. А. Прочность сплавов. Часть II. Деформация: учебник для вузов / М. А. Штремель. - М.: МИСИС. - 1997 - 527 c.».

[96] «Tomota, Y. Prediction of mechanical properties of multi-phase steels based on stress strain curves / Y. Tomota, M. Umemoto, N. Komatsubara, A. Hiramatsu, N. Nakajima, A. Moriya, Y. Higo // ISIJ Int. - 1992. - V. 32. - No.3. - P. 343349.».

[97] «Suh, D.-W. FEM modeling of flow curves for ferrite/pearlite two-phase steels / D.-W. Suh // ISIJ Int. - 2001. - V. 41. - No.7. - P. 782-787.».

[98] «El-Magd, E. Modeling and simulation of mechanical behavior/ E. El-Magd //Modeling and simulation for material selection and mechanical design. - 2003. -P.195-300.».

[99] «Gutierrez, I. Modelling the mechanical behaviour of steels with mixed microstructures/ I. Gutierrez // Proc. 2nd Int. Conf. on Deformation Processing and Structure of Materials. - 2005. - P. 29-42.».

[100] «Gutierrez I. Mechanical property models for high-strength complex microstructures/ I. Gutierrez // European Commission Research Fund for Coal and Steel, Final report. - 2008.».

[101] «Dan, W.J. Study of the mixture strain hardening of multi-phase steels / W.J. Dan, Z.Q. Lin, S.H. Li, W.G. Zhang // Mater. Sci. Eng. A. - 2001. - V. A552. -P.1-8.».

[102] «Pierman, A.P. The influence of microstructure and composition on the plastic behaviour of dual-phase steels / A.P. Pierman, O. Bouaziz, T. Pardoen, P.J. Jacques, L. Brassart // Acta Mater. - 2014. - V. 73. - P. 298-311.».

[103] «Sevillano, J. G. Flow stress and work hardening / J. G. Sevillano // In Materials Science and Technology, edited by H. Mughrabi, VCH, Weinheim. - 1993. - V. 6. - P. 19-88.».

[104] «Tomota, Y. Tensile Deformation of Two-Ductile-Phase Alloys: Flow Curves of a-y Fe-Cr-Ni Alloys / Y. Tomota, K. Kuroki, T. Mori, I. Tamura // Mater. Sci. Eng. - 1976. - V. 24. - P. 85-94.».

[105] «Tandon G.B. A theory of particle-reinforced plasticity/ G.B. Tandon, G.J. Weng // J. of Appl. Mech. - 1988. - V.55 - P. 126-135.».

[106] «Weng G.J. The overall elastoplastic stress-strain relation of dual-phase metals / G.J. Weng // J. Mech. Phys. Solids - 1990. - V. 38. - P.419-441.».

[107] «Eshelby, J.D. The determination of the elastic field of inclusion and related problems / J.D. Eshelby // Proc. R. Soc. - 1957. - V. A241 - P. 376-396.».

[108] «Kroner, E. Zur Plastischen Verfonnung des Vielkristalls / E. Kroner // Acta Metall. - 1961. - V. 9- P. 155-161.».

[109] «Hill, R. Continuum tnicromechanics of elastoplastic polycrystals / R. Hill // J. Mech. Phys. Solids - 1965. - V. 13 - P. 89-102.».

[110] «Berveiller, M. An extension of the self-consistent scheme to plastically flowing polycrystals / M. Berveiller, A. Zaoui // J. Mech. Phys. Solids - 1979. - V. 26 -P. 325-344.».

[111] «Vasilyev, A. A. Physical and mathematical modeling of austenite microstructure evolution processes developing in line-pipe steels under hot rolling / A. A.Vasilyev, A.Rudskoi, N.G.Kolbasnikov, S.Sokolov// Materials Science Forum-2012-V.706 -P. 2836-2841».

[112] Vasilyev, A. A. Modeling of the y^ a transformation in steels/ A. A.Vasilyev, D.F.Sokolov, N.G.Kolbasnikov, S.F.Sokolov//Physics of the Solid State. - 2012. - Т. 54. - С.1669-1680..

[113] Sokolov,D. F.Modeling of microstructure and mechanical properties of hot rolled steels/D.F.Sokolov, A.A.Ogoltcov, A.A.Vasilyev, N.G.Kolbasnikov, S.F.Sokolov//Materials Science Forum. - Trans Tech Publications Ltd, 2013. - Т. 762. - С. 116-121.

[114] «Gonzalez, R., Quintata M.J. Verdeja L.F., Verdeja J.I. Ultrafine grained steels and the n coefficient of strain hardening/R. Gonzalez, M.J. Quintata,L.F. Verdeja, J.I. Verdeja // Materials Science and Eng. - 2011. - V.9 - P. 45-54.».

[115] «Morrison, W.B. The effect of grain size on the stress-strain relationship in low-carbon steel/ W.B. Morrison// Transactions of the ASM. - 1966. - V. 59 - P. 824-846.».

[116] «Gorni, A.A. Steel Forming and Heat Treating Handbook / A.A. Gorni// - 2015 -P.189.».

[117] «Jazaeri H. Quantifying recrystallization by electron backscatter diffraction/H. Jazaeri , F.J. Humphreys //Journal of microscopy. - 2004. - V. 213. - №. 3. - P. 241-246.».

[118] «Raj S.V. and Pharr G.M. A complication and analysis of data for the stress dependence of the subgrain size // Materials Science and Eng. - 1986. - V. 81 -pp. 217-237.».

[119] «Васильев, А.А. О влиянии легирования на энергию активации самодиффузии в у - железе/А.А. Васильев, С.Ф. Соколов, Н.Г. Колбасников, Д.Ф. Соколов// ФТТ. - 2011- Т.53 - №11. - С. 2086-2093.».

[120] «Zhu, B. 3D phase field modeling of recrystallization in a low-carbon steel/B. Zhu, M. Milizer // Materials Science and Eng. - 2012. - V. 20 - P.1-17.».

[121] «Бокштейн, С.З. Изучение влияния тугоплавких элементов на самодиффузию железа при помощи радиоактивных изотопов/ С.З. Бокштейн, В.А. Казакова, С.Т. Кишкин, Л.М. Мирский // Известия АН СССР. - 1955. - №12. - С. 18-27.».

[122] «Gavriljuk, V.G. Decomposition of cementite in pearlitic steel due to plastic deformation /V.G. Gavriljuk // Mater. Sci. Eng. A. - 2003. - V.A345. - P.81-89.».

Приложение А. Акт внедрения результатов работ

результатов работ

Разработка физико-математических моделей производства горячекатаного металлопроката на станах горячей прокатки (2000. 2800) и моделей непрерывного и колпакового отжига холодного проката для ПАО «Северсталь»

Краткое описание выполненной работы:

1. Разработано техническое описание математических моделей

- теплофизических процессов

расчёта термодинамических параметров в системе Ре-С;

- процессов структурообразования, протекающих в аустените при термодеформационной обработке;

- процессов упрочнения во время деформации и последующего разупрочнения распада аустенита при охлаждении с образованием набора практически важных структурных составляющих.

аустенитиэации во время нагрева;

процессов разупрочнения бейнитных и мартенситных микроструктур за счет возврата и выделения в а-фаэе наноразмерных частиц карбидов различной природы, протекающих в стали при медленном охлаждении рулона после этапа смотки; расчета механических свойств; расчета энергосиловых параметров прокатки

2. Разработаны алгоритмы решения прямых задач на станах горячей прокатки 2000 и 2800 - расчета свойств металлопроката по заданным параметрам режима горячей прокатки.

3 Разработаны алгоритмы решения прямых задач на участках непрерывного и колпакового отжига холоднокатаного листа - расчета свойств металлопроката по заданным параметрам режима отжига.

4. Разработан алгоритм решения обратной задачи на стане горячей прокатки 2000 - расчета технологии прокатки и охлаждения металлопроката по заданном химическому составу исходной заготовки и диапазону целевых механических свойств металлопроката.

5 На основе документации разработаны компьютерные вычислительные модели стана горячей прокатки 2000, стана горячей прокатки 2800 с последующей термообработкой, участков непрерывного и колпакового отжига. Компьютерные модели имеют пользовательский интерфейс, позволяющий пользователю задавать параметры исходной заготовки, режимы обработки в зависимости от конфигурации оборудования, запускать расчеты и просматривать результаты моделирования в виде таблиц, диаграмм и графиков.

6. На оснований анализа фактических производственных данных по широкому диапазону

марок сталей и толщин выполнена верификация модели 7 Разработана справочная система для помощи пользователям в освоении программного продукта.

Включить математическую физически обоснованные модели производств ППП ПАО «Северсталь» в перечень инструментов моделирования при разработке и освоении технологии производства новых видов продукции по СТО 701897Р8 - Р<£ - 024- 2019.

Начальник УНПТ Старший менеджер УНПТ

Р. Р. Адигамов А Н. Подбельский

Приложение Б. Справка об экономическом эффекте

Справка об экономическом эффекте

Настоящая справка подтверждает экономический эффект от реализации научно-исследовательских работ, выполненных под руководством П.С. Жителева, а также при участии П.С. Жите-лева:

1. Разработка программного алгоритма для расчета параметров структуры и уровня механических свойств холоднокатаных сталей при термической обработке по заданным режимам е агрегате непрерывного горячего оцинкования.

2. Внедрение разработанного программного комплекса в процесс обработки проката в непрерывном агрегате горячего оцинкования привело к оптимизации режимов отжига (снижению температур отжига) и увеличению производительности агрегата.

Целью работы являлось совершенствование существующих режимов отжига в агрегате непрерывного горячего оцинкования для сверхнизкоуглеродмстых, низкоуглеродистых конструкционных и автомобильных сталей с использованием физически обоснованных интегральных математических моделей эволюции микроструктуры и расчета конечных механических свойств.

После внедрения результатов указанных работ экономический эффект за 2024 год составил 13,4 млн. рублей.

С уважением. Руководитель направления технологического развития ППП

ДА. Киселев