ОПТИМИЗАЦИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТОЛСТОЛИСТОВОГО ПРОКАТА

В массовом производстве проката широкое распространение получают деформационно-термические способы воздействия на металл, обеспечивающие направленное формирование его структуры и механических свойств в рамках единой непрерывной технологии. Однако в настоящее время оптимальный уровень свойств деформированного металла в условиях дейст-вующего деформационно-термического произ-водства часто не достигается вследствие значительного увеличения при этом размерности управляющих воздействий и неполноты информации о процессе производства проката. Между тем, полнота технологической информации базируется на достоверном определении основных взаимосвязей между факторами, определяющими состояние металла перед прокаткой, температурные, скоростные и деформационные условия в очаге деформации в процессе прокатки, а также состояние раската в меж- деформационных паузах и при последующем ох-лаждении, с одной стороны, и показателями механических свойств, с другой. Необходимость корректного определения перечисленной информации, адекватного отображения сложных взаимосвязей между факторами и показателями в задачах оптимизации уровня механических свойств проката во многом обусловливает выбор методов их решения.

В работе в качестве объекта исследования выбран процесс производства толстолистового проката из сталей Зсп и 09Г2БТ на TJIC 3000. Наличие на стане АСУТП дало возможность обеспечить полноту, единовременность получения и однозначность исходной информации. Для условий производства каждого толстого листа выделенных выборок фиксировали химический состав металла, температуры й про-должительность выдержек нагреваемых слябов в различных зонах методической печи, температуры поверхности раскатов между проходами в черновой и чистовой клетях, частные обжатия раскатов, скорости их прокатки в каждом проходе, продолжительность пауз между проходами, температуры раскатов после ускоренного охлаждения. Этой информации было достаточно, чтобы определить характеристики деформированного состояния металла и темпе-ратуры в объеме раскатов для каждого из проходов зафиксированных режимов обжатий с использованием комбинированного эйлерово- лагранжевого метода решения задач пласти-ческого течения.

Массивам значений перечисленных факторов ставили в соответствие данные о структуре деформированного металла, полученные в ре-зультате проведения количественных металло-графических исследований образцов, вырезанных из каждого толстого листа опытной партии, а также информацию о механических свойствах металла. Уменьшения размерности факторного пространства добивались путем исключения закоррелированкых факторов, аппроксимации одномерных массивов значений факторов в режимах обжатий аналитическими зависимостями, а также введением соответствующих статистических приемов, обобщенно характеризующих распределение факторов в пределах выборки. Совместное влияние факторов различной природы на показатели механических свойств прокатываемых толстых листов осуществляли многомерной аппроксимацией. Показано, что при учете закономерностей пластического течения прокатываемого металла в очаге деформации в каждом проходе наряду с другими технологическими факторами изменение показателей процесса описывается наиболее точно (рис. 1). Усреднение значений деформационных, скоростных и температурных факторов в каждом проходе режима обжатий толстых листов при сохранении информации о динамике процесса их деформирования снижает точность аппроксимации до 1,3 ‘ раза.

С использованием полученных многомерных математических зависимостей осуществлен анализ степени влияния факторов технологического процесса производства толстых листов на уровень их механических свойств. Показано, что для рассматриваемых выборок прочностные свойства толстых листов стали Зсп в основном зависят от химического состава, а стали 09Г2БТ — на 50% от факторов прокатного передела. Уровень пластических свойств во многом определяется деформированным состоянием металла при значимом влиянии факторов всех основных этапов производства. На механические свойства толсто- листового проката существенно влияют факторы процесса прокатки в черновой клети (рис. 2). Результаты анализа свидетельству-ют о возможности повышения уровня свойств проката в условиях действующей технологии на 10-20%.

Таким образом, показана эффективность многомерного анализа данных для определения предельно достижимых значений механических свойств проката при заданном составе тех-нологического оборудования. Представленный подход может быть реализован как при совер-шенствовании действующих, так и при поиске и обосновании новых деформационно-терми- ческих способов получения проката.

СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке. Т о м 4, Москва 1994