RU2765768C2 - Способ и устройство для непрерывной оценки механических и микроструктурных свойств металлического материала, в частности стали, в процессе холодного деформирования - Google Patents

Способ и устройство для непрерывной оценки механических и микроструктурных свойств металлического материала, в частности стали, в процессе холодного деформирования Download PDF

Info

Publication number
RU2765768C2
RU2765768C2 RU2019129754A RU2019129754A RU2765768C2 RU 2765768 C2 RU2765768 C2 RU 2765768C2 RU 2019129754 A RU2019129754 A RU 2019129754A RU 2019129754 A RU2019129754 A RU 2019129754A RU 2765768 C2 RU2765768 C2 RU 2765768C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
specified
rolled sheet
deformation
rolled
forces
Prior art date
Application number
RU2019129754A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2019129754A3 (ru
RU2019129754A (ru
Inventor
Алессандро ФЕРРАЙОЛО
Original Assignee
Марсегаглиа Карбон Стил С.П.А.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Марсегаглиа Карбон Стил С.П.А. filed Critical Марсегаглиа Карбон Стил С.П.А.
Publication of RU2019129754A publication Critical patent/RU2019129754A/ru
Publication of RU2019129754A3 publication Critical patent/RU2019129754A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2765768C2 publication Critical patent/RU2765768C2/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
    • G01N3/16—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces applied through gearing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/20—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady bending forces
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/28—Investigating ductility, e.g. suitability of sheet metal for deep-drawing or spinning
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/20—Metals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/20—Metals
    • G01N33/204—Structure thereof, e.g. crystal structure
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0014—Type of force applied
    • G01N2203/0016—Tensile or compressive
    • G01N2203/0017—Tensile
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0014—Type of force applied
    • G01N2203/0016—Tensile or compressive
    • G01N2203/0019—Compressive
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0014—Type of force applied
    • G01N2203/0023—Bending
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0014—Type of force applied
    • G01N2203/0026—Combination of several types of applied forces
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/026—Specifications of the specimen
    • G01N2203/0262—Shape of the specimen
    • G01N2203/0278—Thin specimens
    • G01N2203/0282—Two dimensional, e.g. tapes, webs, sheets, strips, disks or membranes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
  • Control Of Metal Rolling (AREA)

Abstract

Изобретение относится к непрерывной оценке механических и микроструктурных свойств металлического материала в процессе холодного деформирования. Сущность: осуществляют измерения характеристических параметров процесса холодного деформирования в динамических условиях, включающих по меньшей мере одно значение температуры (Т), деформации (ε) и скорости (
Figure 00000058
) деформации катаного листа (L). Дополнительно осуществляют расчет предела текучести при растяжении с высокой скоростью деформации в соответствии с уравнением (I), где: σс - предел прочности на сжатие катаного листа (L) при приложении к нему сжимающего усилия (Fc); σt - предел прочности катаного листа (L) на растяжение при приложении к нему растягивающих усилий (Tin, Tout); σbend - предел прочности катаного листа (L) при изгибе, когда к нему прикладывают изгибающий момент; и m, n, p - первый, второй и третий параметры соответственно, являющиеся функцией непрерывно измеряемых рабочих параметров процесса холодного деформирования и функцией катаного листа (L) в отношении его химического состава и предшествующих рабочих параметров процесса горячего деформирования в отношении начальной и конечной температуры горячей прокатки, температуры смотки в рулон и размера зерна; расчет предела текучести при растяжении с низкой скоростью деформации (σYS) в соответствии с уравнением (II), где: σYD - предел текучести при растяжении с высокой скоростью деформации; f - статистический коэффициент оптимизации для данных, измеренных при низкой скорости деформации и при высокой скорости деформации; α - первый характеристический параметр катаного листа (L), являющийся функцией химического состава катаного листа (L) и рабочих параметров процесса горячего деформирования катаного листа (L); и β - второй характеристический параметр катаного листа (L), являющийся функцией процесса холодного деформирования, рассчитанный по уравнению (III), где
Figure 00000058
- скорость деформации, Q - энергия активации деформации катаного листа (L), оцениваемая посредством лабораторных испытаний, R - постоянная Больцмана для идеальных газов, и Т - температура катаного листа (L). Устройство содержит: первые средства (10, 20) приложения, модуляции и измерения деформирующих усилий, первое средство (9) измерения деформации, соединенное с первым средством (10, 20) приложения, модуляции и измерения, второе средство (10') приложения, модуляции и измерения деформирующих усилий, второе средство (9') измерения деформации катаного листа (L) после указанного приложения деформирующих усилий при низкой скорости деформации, соединенное со вторым средством (10') приложения, модуляции и измерения, средство (16) расчета механических и микроструктурных свойств катаного листа (L), соединенное с первым и вторым средствами (9, 9') измерения и выполненное с возможностью реализации способа оценки механических и микроструктурных свойств катаного металлического материала, и средство (25) корреляции данных, измеренных при высокой скорости деформации и при низкой скорости деформации. Технический результат: возможность непрерывно выполнять необходимые измерения в процессе производства, позволяющие оценивать механические и микроструктурные свойства катаного металлического материала. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Область техники
Настоящее изобретение относится к способу непрерывной оценки механических и микроструктурных свойств металлического материала в процессе холодного деформирования.
Изобретение также относится к устройству для реализации такого способа в металлообрабатывающей промышленности, в частности, применительно к производству стали, и последующее описание сделано со ссылкой на эту область применения с единственной целью упрощения его изложения.
Уровень техники
Необходимость квалифицировать металлические продукты на различных этапах их производственного цикла в отношении механических и микроструктурных свойств хорошо известна, в частности, в металлургической промышленности.
Чтобы удовлетворить эту потребность, было разработано несколько методов для измерения этих механических и микроструктурных свойств непосредственно во время изготовления самого металлического продукта, и эти методы зарекомендовали себя в качестве важных инструментов для оптимизации качества металлических продуктов, особенно если они изготовлены из стали.
Первое решение предшествующего уровня техники, предназначенное для измерения механических и микроструктурных свойств металлического материала, в частности стали, предусматривает отбор образцов, которые подвергают испытаниям на растяжение в статических условиях и на основе полученных результатов оценивают механические и микроструктурные свойства.
Это первое известное решение, безусловно, эффективно, но оно не позволяет получить реальные знания о механических и микроструктурных свойствах металлического материала по всему продукту, который из него изготовлен, в частности, в случае листового металла, по всей его длине.
Необходимость предоставить полную картину механических и микроструктурных свойств металлических материалов, из которых формируют металлические продукты, в последние несколько лет вызвала большую потребность в устройствах, способных обеспечить оценку этих свойств.
С этой целью в настоящее время получил широкое распространение метод измерения механических и микроструктурных свойств металлического материала, в частности, в технологической линии, то есть в процессе изготовления материала, основанный на оценке остаточной намагниченности такого металлического материала в процессе его изготовления. Однако этот метод, в силу его принципа действия, может быть использован только применительно к материалам, обладающим ферромагнитными свойствами.
Из патента США № US 8296081, выданного 23.10.2012 на имя Гото и др. (Nippon Steel Corporation) известен способ получения информации, касающейся катаного стального листа по всей его длине, за счет использования дрессировочного стана в конце линии непрерывного отжига или гальванической линии, или линии травления и другой непрерывной линии. В частности, катаный стальной лист пропускают в системе валков дрессировочного стана, где непрерывно регистрируют значения нагрузки, прочности и удлинения, а затем связывают эти значения с механическими свойствами катаного листа.
Известна также заявка на патент Германии, опубликованная под номером DE 102012020444 от 24.04.2014 на имя VDEH Betriebsforschungsinstitute GmbH, в которой описан метод измерения предела текучести стального листа с использованием системы растягивающих и изгибающих валков, которые прикладывают к листу продольное напряжение или растягивающее усилие (относительно направления смещения листа) и изгибающий момент.
Техническая проблема настоящего изобретения заключается в создании способа непрерывной оценки механических и микроструктурных свойств металлического материала, в частности стали, прокатанной в процессе холодного деформирования в форме листового металла или полосы, который обладает конструкционными и функциональными особенностями, позволяющими преодолеть ограничения и недостатки, все еще ограничивающие известные способы, в частности, способен оценивать механические и микроструктурные свойства катаного металлического материала в том, что касается предела текучести при растяжении и предела прочности при растяжении, причем этот способ подходит для применения ко всем ферромагнитным и неферромагнитным металлическим материалам, в частности к аустенитным и ферритным нержавеющим сталям, углеродистым сталям, алюминиевым сплавам, медным сплавам, латуни и т.д., и дает возможность непрерывно выполнять необходимые измерения в процессе производства.
Раскрытие сущности изобретения
Идея решения, лежащая в основе настоящего изобретения, заключается в приложении подходящих комбинаций деформирующих усилий, выбранных из сжимающих усилий, растягивающих усилий и изгибающего момента, к участку металлического материала, подвергаемого обработке, с последующим измерением удлинения, которому подвергается сам материал, посредством устройства, пригодного для использования в линии непрерывной обработки металлического материала, более конкретно, стали или металлического сплава, причем эти измерения проводят как при низкой скорости деформации, то есть в диапазоне от 1×10-4 до 10×10-4 с-1, соответствующему статическим лабораторным условиям для определения физических параметров материала, так и при высокой скорости деформации, то есть в диапазоне от 0,1 до 10 с-1, соответствующему динамическим условиям реального производственного процесса, а затем связывают эти измерения соответствующим образом одно с другим для оценки механических и микроструктурных свойств материала, в частности стали.
На основе этой идеи решения техническая проблема решается способом по пункту 1 формулы изобретения и устройством согласно пункту 11 формулы изобретения.
Признаки и преимущества способа и устройства оценки в соответствии с настоящим изобретением будут очевидны из последующего описания вариантов осуществления изобретения, приведенных в качестве неограничивающих примеров со ссылкой на приложенные чертежи.
Краткое описание чертежей
На этих чертежах:
ФИГ. 1: схематически показывает устройство оценки катаного металлического материала, подходящее для реализации способа непрерывной оценки механических и микроструктурных свойств этого катаного металлического материала в соответствии с настоящим изобретением;
ФИГ. 2: схематически показывает средство приложения деформирующих усилий к катаному металлическому материалу в форме дрессировочного стана, содержащего прокатные валки, и системы дополнительных натяжных роликов устройства оценки, показанного на ФИГ. 1;
ФИГ. 3: схематически показывает альтернативный вариант осуществления средства приложения деформирующих усилий к катаному металлическому материалу в форме растяжной правильной машины устройства по ФИГ. 1; и
ФИГ. 4: показывает диаграмму рассеяния между значениями, рассчитанными с помощью устройства оценки по ФИГ. 1 при высокой и низкой скорости деформации.
Осуществление изобретения
Со ссылкой на эти чертежи и, в частности, на ФИГ. 1, устройство оценки катаного металлического материала L, такого как листовой металл или полоса, изготовленные из этого металлического материала, в частности, из стали или металлического сплава, обозначено в целом цифрой 1. В качестве неограничивающего примера, это устройство 1 оценки можно использовать в непрерывной производственной линии углеродистых сталей, и ниже будет сделана ссылка на этот конкретный пример реализации в качестве неограничивающего примера.
Конкретно, как будет очевидно из последующего описания, устройство 1 оценки позволяет реализовать способ непрерывной оценки механических и микроструктурных свойств металлического материала, образующего катаный лист L, благодаря измерению деформации этого материала, который подвергается комбинации деформирующих усилий, выбранных из сжимающих усилий, растягивающих усилий и изгибающего момента, и это устройство можно вставить в непрерывный процесс промышленного производства такого металлического материала, в частности, стали, такой как линия непрерывной гальванизации, отжига, дрессировки и др.
Более конкретно будет указано, каким образом устройство 1 оценки способно преодолеть ограничение доступных на сегодняшний день инструментов, поскольку оно может выполнять измерения также для неферромагнитных металлических материалов. Кроме того, устройство 1 оценки, реализуя предложенный способ, способно коррелировать измерения, выполненные при низкой и высокой скорости деформации, причем эта низкая скорость деформации находится в диапазоне от 1×10-4 до 10×10-4 с-1 и соответствует статическим лабораторным условиям, а высокая скорость деформации находится в диапазоне от 0,1 до 10 с-1 и соответствует динамическим условиям процесса холодного деформирования.
Следует отметить, что чертежи, которые представляют схематические виды частей устройства оценки металлического материала, выполнены не в масштабе, а нарисованы для того, чтобы подчеркнуть важные признаки изобретения.
Кроме того, на чертежах схематически представлены различные элементы, причем их форма может варьироваться в зависимости от желаемого применения.
В более общем виде настоящее изобретение относится к способу непрерывной оценки механических и микроструктурных свойств катаного металлического материала L в процессе холодного деформирования, подвергаемого комбинациям деформирующих усилий, выбранных из сжимающих усилий, растягивающих усилий и изгибающего момента, прикладываемых с высокой скоростью деформации, обозначенной как скорость v1 в диапазоне от 0,1 до 10 с-1, что соответствует динамическим условиям, и с низкой скоростью деформации, обозначенной как скорость v2 в диапазоне от 1×10-4 до 10×10-4 с-1, которая соответствует лабораторным статическим условиям.
Этот способ включает, в частности, этап:
- измерения характеристических параметров процесса холодного деформирования в динамических условиях, включающих по меньшей мере одно значение температуры Т, одну деформацию ε и одну скорость
Figure 00000001
деформации катаного листа L;
- измерение деформирующих усилий, выбранных из сжимающих усилий (Fc), растягивающих усилий (Tin, Tout) и изгибающего момента, прикладываемых к катаному листу (L) с высокой скоростью деформации.
Предпочтительно, в соответствии с настоящим изобретением этот способ дополнительно включает этап:
- расчета предела текучести σYD при растяжении с высокой скоростью деформации согласно следующему уравнению:
σYD=m σс + n σt + ρ σbend
где:
σс - предел прочности на сжатие катаного листа L, когда к нему приложено сжимающее усилие Fc;
σt - предел прочности при растяжении катаного листа L, когда к нему приложены растягивающие усилия Tin и Tout;
σbend - предел прочности при изгибе катаного листа L, когда к нему приложен изгибающий момент; а также
m, n, p, - первый, второй и третий параметры, соответственно, являющиеся функцией непрерывно измеряемых рабочих параметров процесса холодного деформирования и функцией катаного листа L в отношении химического состава и рабочих параметров предшествующего процесса горячего деформирования касательно начальной и конечной температуры горячего деформирования, температуры смотки в рулон и размера зерна.
Преимущественно, этот способ также включает этап:
- расчета предела текучести σYS при растяжении с низкой скоростью деформации согласно следующему уравнению:
Figure 00000002
где:
σYD - предел текучести при растяжении с высокой скоростью деформации;
f - статистический коэффициент оптимизации для данных, измеренных при низкой скорости деформации и высокой скорости деформации;
α - первый характеристический параметр катаного листа L, являющийся функцией химического состава листа L и рабочих параметров процесса горячего деформирования этого листа L;
β - второй характеристический параметр катаного листа L, являющийся функцией процесса холодного деформирования, рассчитываемый как:
Figure 00000003
где
Figure 00000001
- скорость деформации,
Q - энергия активации деформации этого катаного листа L, определяемая с помощью лабораторных испытаний,
R - постоянная Больцмана для идеальных газов, и
Т - температура катаного листа L.
Следует отметить, что α и β являются физическими параметрами.
Обычно, статистический коэффициент f оптимизации имеет значение в диапазоне от 0,1 до 1,5, первый характеристический параметр α имеет значение в диапазоне от 0,05 до 5, а второй характеристический параметр β имеет значение в диапазоне от 0,1 до 200.
Преимущественно в соответствии с настоящим изобретением этот способ также включает этапы:
- расчета предела прочности σс на сжатие катаного листа L, когда к нему прикладывают сжимающее усилие Fc согласно следующему уравнению:
Figure 00000004
где:
Fc - сжимающее усилие, приложенная к катаному листу L;
W - ширина катаного листа L; и
Figure 00000005
- дуга, образованная катаным листом L в соответствии со средством приложения сжимающего усилия Fc;
- расчета предела прочности σt при растяжении катаного листа L, когда к нему приложены растягивающие усилия Tin и Tout согласно следующему уравнению:
Figure 00000006
где:
Tin, Tout - растягивающие усилия, приложенные к катаному листу L в начальных и конечных позициях приложения, соответственно, обозначенных in и out; и
- расчета предела прочности σbend при изгибе катаного листа L, когда к нему приложен изгибающий момент согласно следующему уравнению:
Figure 00000007
где:
К - параметр, являющийся функцией толщины s и коэффициента трения μ катаного листа L, и имеющий значения в диапазоне от 0,1 до 10;
ΔPbend - изменения мощности двигателей средств приложения изгибающего момента между соответствующими начальной и конечной позициями приложения к катаному листу L, то есть, ΔPbend=(Pout-Pin),
W - ширина катаного листа L;
S - толщина катаного листа L;
υ - скорость материала L в процессе деформирования,
ΔTbend - изменение прочности средства приложения изгибающего момента между соответствующими начальной и конечной позициями приложения к катаному листу L, то есть ΔTbend=(Tout-Tin), и
Abend - удлинение этого катаного листа L, вызванное изгибающим моментом.
Предпочтительно, способ в соответствии с настоящим изобретением дополнительно включает этап расчета предела прочности σTS на разрыв катаного металлического материала L согласно следующему уравнению:
σTS=σYS/Г
где:
σYS - предел текучести при растяжении с низкой скоростью деформации и
Г - коэффициент корреляции, имеющий значение от 0,5 до 1. Г - это также физический параметр.
И, наконец, способ включает дополнительный этап расчета рекристаллизованной фракции Xrex катаного листа L согласно следующему уравнению:
Figure 00000008
где:
σFH - предел прочности на разрыв катаного листа L после холодного деформирования, полученный в статических условиях, σTS - предел прочности на разрыв в статических условиях, и
σRO - предел прочности на разрыв катаного листа L с полностью рекристаллизованной микроструктурой (Xrex=100%), полученный при лабораторных испытаниях.
Как будет объяснено ниже, значения первого, второго и третьего параметров m, n и p зависят от типа средств приложения деформирующих усилий к катаному листу L, выбранных из сжимающих усилий, растягивающих усилий и изгибающего момента. Конкретно, эти первый, второй и третий параметры m, n и p зависят от технологических параметров, таких как усилия, приложенные к катаному листу L, и последующие удлинения, а первый параметр m и третий параметр p зависят также от истории обработки самого материала, как будет объяснено ниже.
Фактически, настоящее изобретение также относится к устройству 1 оценки, способному реализовать способ оценки механических и микроструктурных свойств катаного металлического материала L, основанный на корреляции между этими свойствами и технологическими параметрами, регистрируемыми при высокой и низкой скорости деформации.
В более общей форме, как схематически показано на ФИГ. 1, устройство 1 оценки содержит по меньшей мере:
- первые средства 10, 20 приложения, модуляции и измерения деформирующих усилий, выбранных из сжимающих усилий, растягивающих усилий и изгибающего момента, прикладываемых к катаному листу L во время процесса деформирования с высокой скоростью деформации в диапазоне от 0,1 до 10 с-1, который соответствует динамическим условиям; а также
- первое средство 9 измерения деформации катаного листа L после приложения деформирующих усилий при высокой скорости деформации, соединенное с первым средством 10, 20 приложения, модуляции и измерения.
Эти первые средства 10, 20 приложения, модуляции и измерения деформирующих усилий и первое средство 9 измерения деформации катаного листа L после приложения деформирующих усилий при высокой скорости деформации по существу образуют рабочую станцию 1А устройства 1 оценки.
Такое устройство 1 оценки также содержит:
- второе средство 10' приложения, модуляции и измерения деформирующих усилий, выбранных из сжимающих усилий, растягивающих усилий и изгибающего момента, прикладываемых к катаному листу L в процессе деформирования с низкой скоростью деформации в диапазоне от 1×10-4 до 10×10-4 с-1, который соответствует статическим лабораторным условиям; а также
- второе средство 9' измерения деформации катаного листа L после приложения деформирующих усилий при низкой скорости деформации, соединенное со вторым средством 10' приложения, модуляции и измерения.
Эти второе средство 10' приложения, модуляции и измерения деформирующих усилий и второе средство 9' измерения деформации катаного листа L после приложения деформирующих усилий при низкой скорости деформации по существу образуют лабораторную станцию IB устройства 1 оценки.
Предпочтительно устройство 1 оценки также содержит:
- средство 16 расчета механических и микроструктурных свойств катаного листа L, соединенное с первым и вторым средствами 9, 9' измерения и пригодное для реализации способа по настоящему изобретению; и
- средство 25 корреляции данных, измеренных при высокой скорости деформации и при низкой скорости деформации.
Более конкретно, средства приложения, модуляции и измерения деформирующих усилий, выбранных из сжимающих усилий, растягивающих усилий и изгибающего момента, действуют так, чтобы прикладывать сжимающее усилие Fc, составляющее от 100 кН до 5000 кН, и растягивающее усилие Ft, составляющее от 0,1 кН и 200 кН, чтобы получить требуемую деформацию, в частности, контролируемое удлинение катаного металлического материала L.
Предпочтительно, относительное удлинение катаного металлического материала L регулируют таким образом, чтобы оно составляло от 0,02% до 30%, предпочтительно от 0,02% до 5%.
В соответствии с вариантом осуществления, схематически проиллюстрированном на ФИГ. 2, деформирующие усилия прикладывают к катаному листу L посредством процесса деформирования, выполняемого с помощью холодной прокатки в дрессировочном стане 10. Дрессировочный стан 10 представляет собой систему, содержащую по меньшей мере прокатные валки, пригодные для приложения к катаному металлическому материалу L соответствующих сжимающих усилий Fc, и систему дополнительных натяжных роликов, пригодных для приложения к этому катаному листу L соответствующих растягивающих усилий Tin, Tout в соответствии с входными и выходными позициями этих дополнительных натяжных валков.
Более конкретно, как показано на ФИГ. 2, дрессировочный стан 10 содержит по меньшей мере один блок 10А натяжных роликов, через который пропускают катаный лист L, механические и микроструктурные свойства которого должны быть измерены, причем блок 10А содержит по меньшей мере одну пару рабочих валков 11А, 11В, пригодных для приема катаного листа L, изготовленных предпочтительно из высокопрочного материала, такого как сталь HSS (быстрорежущая сталь), или сталь с высоким содержанием хрома, находящихся в непосредственном контакте с катаным листом L и прикладывающих к нему сжимающее усилие Fc с противоположных сторон, и пару опорных валков 12А, 12В, которые применяют для придания большей жесткости рабочим валкам 11А, 11В и блоку 10А натяжных роликов в целом. Более конкретно, по меньшей мере один опорный валок 12А, 12В или заплечик опирается на каждый из рабочих валков 11А, 11В, и обычно имеет больший диаметр, чем соответствующий рабочий валок 11А, 11В, на который он давит.
Каждый рабочий валок 11А, 11В дополнительно содержит соответствующую центральную часть, называемую столом, поверхность которого выполнена особенно твердой, в частности, с твердостью в диапазоне 30-80 HRC [Твердость по Роквеллу по шкале С], посредством соответствующих термических обработок, и соответствующие концы, на которых обычно расположены подшипники, пригодные для обеспечения вращения рабочих валков 11А, 11В, в частности, способные выдерживать высокие усилия, подобные тем, которые действуют при изготовлении листового проката, в частности стали, то есть сжимающие усилия Fc в диапазоне от 100 кН до 5000 кН и растягивающие усилия Ft в диапазоне от 0,1 кН до 200 кН.
Фактически можно подтвердить, что приложение сжимающих усилий Fc в диапазоне от 100 кН до 5000 кН и растягивающих усилий Ft в диапазоне от 0,1 кН до 200 кН позволяет получить деформацию катаного металлического материала L, в частности, относительное удлинение катаного листа в диапазоне от 0,02% до 30%, предпочтительно от 0,02% до 5%.
Как показано на ФИГ. 2, блок 10А натяжных роликов вставлен в станину 2 дрессировочного стана 10 и соединен по меньшей мере с одним гидравлическим роликом 3 или HGC (гидравлическая система управления зазором) и с соответствующими регулировочными болтами 4, только один из которых виден на ФИГ. 2. Расстояние между рабочими валками 11А и 11В блока 10А натяжных валков, обычно называемое как раствор валков, механически фиксируют на начальном этапе с помощью регулировочных болтов 4, расположенных с обеих боковых сторон блока 10А натяжных валков и соединенных с кожухом 5, в котором установлены опорные валки 12А, 12В и рабочие валки 11А, 11В, и который оснащен подходящими соединительными шарнирами 6.
Только после этого используют гидравлический ролик 3 для точного позиционирования этих рабочих валков 11А, 11В блока 10А натяжных роликов, в частности, для приложения требуемого сжимающего усилия Fc к катаному листу L благодаря датчикам положения, которые способны управлять посредством блока 7 управления сервоклапанами для регулировки положения рабочих валков 11А, 11В.
Другими словами, гидравлический ролик 3, регулировочные болты 4, блок 7 управления, а также соответствующие датчики положения и сервоклапаны образуют средства приложения и модуляции сжимающего усилия Fc, прикладываемого к катаному листу L в дрессировочном стане 10.
Кроме того, дрессировочный стан 10 содержит по меньшей мере один тензодатчик 8, способный измерять сжимающее усилие Fc и обычно соединенный с блоком 7 управления, образуя средство измерения этого сжимающего усилия Fc.
Предпочтительно, дрессировочный стан 10 дополнительно содержит систему дополнительных натяжных роликов, пригодных для приложения к катаному металлическому материалу L соответствующих растягивающих усилий, например, в форме группы 15 натяжных роликов, способных прикладывать требуемые растягивающие усилия Tin, Tout к катаному металлическому материалу L посредством сдвоенной системы натяжных роликов.
Предпочтительно, группа 15 натяжных роликов содержит регулировочные средства (не показаны), способные изменять растягивающее усилие Ft, приложенное к катаному листу L, в диапазоне от 0,1 кН до 200 кН; значение, выбранное для этого растягивающего усилия Ft, зависит, в частности, от формата катаного листа L, более конкретно от профиля его сечения. Таким образом, эти регулировочные средства группы 15 натяжных роликов образуют средства модуляции растягивающего усилия Ft, приложенного к катаному листу L устройства 1 оценки.
Можно убедиться, что суммарное воздействие растягивающих усилий Ft и сжимающих усилий Fc, прикладываемых к катаному листу L, приводит к удлинению самого катаного листа L, обычно на величину, составляющую от 0,02% до 30%, предпочтительно от 0,02% до 5%.
Устройство 1 оценки дополнительно содержит вычислительное средство 16, соединенное со средством 9 измерения и способное оценивать механические и микроструктурные свойства катаного листа L и предоставлять на выходе данные для реализации описанного выше способа.
Значения, полученные средством 9 измерения, передаются в вычислительное средство 16, в которое также отправляются значения сжимающих усилий Fc и растягивающих усилий Ft, прикладываемых к катаному листу L, непосредственно измеренных тензодатчиком 8.
Можно подтвердить, что за счет использования дрессировочного стана 10, содержащего прокатные валки, пригодные для приложения к катаному металлическому материалу L соответствующих сжимающих усилий Fc, и системы дополнительных натяжных роликов, пригодных для приложения к этому материалу подходящих растягивающих усилий Tin, Tout, соответствующих входной и выходной позициям этих дополнительных натяжных роликов, первый параметр m для расчета предела текучести σYD при растяжении с высокой скоростью деформации равен:
Figure 00000009
где:
Figure 00000005
- дуга, образованная катаным листом L в соответствии с прокатными валками дрессировочного стана 10;
δ - первый параметр, который зависит от характеристик катаного листа L, в том числе химического состава и рабочих параметров процесса горячего деформирования этого катаного листа L;
Figure 00000010
- скорость деформации катаного листа L в процессе прокатки в дрессировочном стане 10;
Askp - удлинение катаного листа L в соответствии с технологическими параметрами дрессировочного стана 10;
μ - коэффициент трения в соответствии с прокатными валками дрессировочного стана 10;
где μ и δ - физические параметры.
Более того, оказывается, что в дрессировочном стане 10 второй параметр всегда равен:
Figure 00000011
в то время как третий параметр p равен нулю (р=0).
Другими словами, в случае использования дрессировочного стана 10, предел текучести σYD при растяжении с высокой скоростью деформации рассчитывают по следующему уравнению:
Figure 00000012
Обычно дугу
Figure 00000005
контакта между прокатными валками дрессировочного стана 10 и катаным металлическим материалом L рассчитывают в соответствии со следующим уравнением:
Figure 00000013
где:
R - радиус изгиба прокатных валков дрессировочного стана 10,
Askp - удлинение катаного листа L в дрессировочном стане 10,
Fc - сжимающее усилие, приложенное в дрессировочном стане 10,
и
С - параметр, который зависит от твердости поверхности прокатных валков дрессировочного стана 10, и величина которого составляет от 10000 до 200000, причем С является физическим параметром.
Кроме того, первый параметр δ имеет величину в диапазоне от 0,5 до 1,5, а коэффициент трения μ имеет величину в диапазоне от 0,001 до 0,5.
В соответствии с альтернативным вариантом осуществления изобретения, схематично показанным на ФИГ. 3, к катаному листу L прикладывают деформирующие усилия в процессе холодного деформирования с помощью растяжной
Figure 00000014
машины 20, которая в качестве основных элементов содержит изгибающие ролики, способные прикладывать к этому катаному листу L изгибающий момент, и натяжные ролики, которые соединены с приводными двигателями и способны прикладывать растягивающие усилия Tin, Tout в соответствии с входной и выходной позициями вместе с изменением мощности Pin, Pout двигателей.
Конкретно, растяжная
Figure 00000015
машина 20 содержит по меньшей мере одну комбинированную систему роликов, в частности, изготовленных из высокопрочной стали и пригодных для приложения соответствующих растягивающих и сжимающих усилий к катаному листу L. Более конкретно, катаный лист L деформируют за счет совместного действия продольной нагрузки или растягивающего усилия Т в направлении Dir смещения катаного листа L, приложенного посредством натяжных роликов 17, и изгибающего момента МЛ, создаваемого серией изгибающих роликов 18.
Как показано на ФИГ. 3, в предпочтительном варианте осуществления изобретения растяжная
Figure 00000015
машина 20 содержит по меньшей мере первый и второй натяжные ролики 17А и 17В, расположенные перед и после изгибающих роликов 18 по направлению Dir, соответственно.
Кроме того, растяжная
Figure 00000015
машина 20 содержит множество групп изгибающих роликов, обозначенных как 181, 182 и 18n, каскадно соединенных одна с другой.
Обычно, растяжная
Figure 00000015
машина 20 прикладывает деформирующее усилие к катаному листу L, содержащее растягивающую компоненту Tin, Tout, создаваемую натяжными роликами 17, и изгибающий момент MfI, создаваемый при изгибе катаного листа L, когда он проходит через изгибающие ролики 18, воздействие которых создает контролируемый изгиб самого катаного листа.
Общая деформация, которой подвергается катаный металлический материал L, обычно составляет менее 10%, и ее измеряют с помощью средства измерения деформации катаного листа L, такого как указанное выше средство 9 измерения.
Можно подтвердить, что при использовании растяжной
Figure 00000014
машины 20, содержащей изгибающие ролики, способные прикладывать к катаному металлическому материалу L изгибающий момент, и натяжные ролики, связанные с силовыми двигателями, способными прикладывать растягивающие усилия Tin, Tout, первый и второй параметры m, n для расчета предела текучести σYD при растяжении с высокой скоростью деформации равны нулю (m=0, n=0), а третий параметр p равен:
Figure 00000016
где:
τ - третий характеристический параметр катаного листа L, являющийся функцией химического состава и рабочих параметров процесса горячего деформирования этого катаного листа L, причем т является физическим параметром величиной в диапазоне от 0,1 до 10,
ρeq - эквивалентный радиус изгиба катаного листа L в растяжной
Figure 00000014
машине 20, и
Asp - удлинение катаного листа L в растяжной
Figure 00000014
машине 20.
Таким образом, предел текучести σYD при растяжении с высокой скоростью деформации в случае использования растяжной правильной машины 20 рассчитывают по следующему уравнению:
Figure 00000017
Кроме того, дрессировочный стан 10 можно использовать в сочетании с растяжной
Figure 00000014
машиной 20, чтобы приложить к катаному листу L сжимающие усилия, растягивающие усилия и изгибающий момент, и, в этом случае, параметры уравнения для расчета предела текучести σYD при растяжении с высокой скоростью деформации составляют:
Figure 00000018
Средство 10' приложения, модуляции и измерения деформирующих усилий, прикладываемых к катаному листу, а также средство 9' измерения при низкой скорости деформации на лабораторной станции 1В образованы машиной для испытаний на растяжение.
Заявитель выполнил проверку предложенного способа оценки для каждого класса металлических материалов, представляющих интерес, таких как, например, AHSS (улучшенная сталь повышенной прочности) с малым количеством неметаллических включений, нержавеющие стали, алюминиевые сплавы и т.д., и он мог убедиться, что значения, рассчитанные по описанному выше способу и экспериментальные данные различаются менее чем на 1%.
Для проверки предложенного способа и устройства и, в частности, для оценки новых выбранных физических параметров были проведены длительные эксперименты в виде серии испытаний на растяжение, химических анализов и микроструктурных исследований, и был проведен соответствующий численный анализ, выполненный таким образом, чтобы иметь возможность правильно сравнивать и сопоставлять данные, полученные при низкой скорости деформации, с данными, полученными при высокой скорости деформации, чтобы оценить посредством настоящего изобретения реальные механические и микроструктурные свойства материала.
Результаты этих проверок представлены в следующих примерах.
Пример 1
Измерения проводили в соответствии с предложенным выше способом в линии непрерывной гальванизации на полосе из стали марки S320GD (EN10346).
Измерение механических характеристик проводили непрерывно в процессе дрессировочного пропуска, характеризующегося следующими рабочими параметрами:
Figure 00000019
Параметры материала по настоящему примеру представлены в следующей таблице:
Figure 00000020
Figure 00000021
где α, β, μ, С, Г и δ - физические параметры.
Расчет механических характеристик (текучесть, сопротивление разрушению) и рекристаллизованной фракции выполняют на следующем этапе.
Предел текучести σYD при высокой скорости деформации рассчитывают по общему уравнению:
Figure 00000022
Если при дрессировочном пропуске р=0 и
Figure 00000023
, то m рассчитывают по уравнению:
Figure 00000024
При этом предел текучести материала по настоящему примеру при высокой скорости деформации составляет:
σYD=438 МПа
Механические характеристики металлического материала, оцененные в ходе испытаний на растяжение, измеряли практически в статическом состоянии, то есть при низкой скорости деформации (в диапазоне от 10-3 с-1 до 10-4 с-1).
По результатам очень широкого ряда лабораторных испытаний, для таких условий вывели эмпирическое соотношение между пределом текучести при низкой и высокой скорости деформации:
Figure 00000025
На основании вышеупомянутых параметров можно рассчитать значение предела текучести соответствующего материала (S320GD):
σYs=348 МПа
Значения, рассчитанные с помощью устройства, представленного в настоящем документе, на основе экспериментальных значений, полученных в ходе лабораторных испытаний на растяжение, упоминаются на диаграмме на ФИГ. 4. Как можно заметить, соответствие является превосходным, поскольку эти значения, рассчитанные в соответствии с предлагаемым способом, имеют очень ограниченную дисперсию (<± 1%) относительно экспериментальных значений.
Предел прочности σTS на разрыв этого материала рассчитывают по уравнению:
σTS=OYS/Г
В этом примере рассчитанное значение предела прочности на разрыв составляет σTS = 574 МПа.
Рекристаллизованную фракцию рассчитывают по следующему эмпирическому уравнению:
Figure 00000026
где:
σFH - предел прочности на разрыв при растяжении материала после холодной прокатки,
σTS - предел прочности на разрыв при растяжении, непрерывно рассчитываемый на предыдущем этапе, и
σRO - предел прочности на разрыв при растяжении материала в условиях полной рекристаллизации (Xrex=100%).
Для стали марки S320GD параметры σFH и σRO были оценены с помощью лабораторных испытаний и составили соответственно: 650 МПа и 360 МПа, в соответствии с чем в этом примере Xrex=100%.
Пример 2
Измерения выполнили в соответствии с предложенным выше способом в линии непрерывной гальванизации полосы из стали марки HX420LAD (EN 10346).
Эти измерения механических свойств выполняли непрерывно на растяжной правильной машине, рабочие параметры которой представлены ниже:
Figure 00000027
Figure 00000028
Параметры материала по настоящему примеру показаны в следующей таблице.
Figure 00000029
где α, β, μ, С, Г и т - физические параметры.
Расчет механических характеристик (предел текучести, сопротивление разрушению) и рекристаллизованной фракции выполняют на следующих этапах.
Предел текучести σYD при высокой скорости деформации рассчитывают по общему уравнению:
Figure 00000022
При использовании растяжной правильной машины, получаем m=0, n=0 и, таким образом,
σYD = ρσbend
где параметр ρ рассчитывают по уравнению:
Figure 00000030
где т - еще один параметр, связанный с химическим составом и способом горячей прокатки.
Таким образом, предел прочности полосы при изгибе рассчитывают по следующему уравнению:
Figure 00000031
Вводя значения параметров технологического процесса и параметры материала, получим: σbend = 90 МПа.
Следовательно, динамический предел текучести при растяжении определяется уравнением:
Figure 00000032
В случае этого примера получим: σYD = 540 МПа.
Механические свойства металлического материала, оцененные в ходе испытаний на растяжение, измеряли практически в статическом состоянии, то есть при низкой скорости деформации (в диапазоне от 10-3 с-1 до 10-4 с-1).
По результатам очень широкого ряда лабораторных испытаний, для таких условий вывели эмпирическое соотношение между пределом текучести при низкой и высокой скорости деформации:
Figure 00000033
На основании вышеупомянутых параметров можно рассчитать значение предела текучести соответствующего материала (HX420LAD):
σYS=432 МПа
Предел прочности этого материала на разрыв рассчитывают по уравнению:
σTS=σYS/Г
В этом примере расчетное значение предела прочности на разрыв составляет величину σTS = 584 МПа.
Рекристаллизованную фракцию рассчитывают по следующему эмпирическому уравнению:
Figure 00000034
где:
σFH - предел прочности на разрыв при растяжении материала после холодной прокатки,
σTS - предел прочности на разрыв при растяжении, непрерывно рассчитываемый на предыдущем этапе, и
σRO - предел прочности на разрыв при растяжении материала в условиях полной рекристаллизации (Xrex = 100%).
Для стали марки HX420LAD величина Xrex = 100%.
В заключение необходимо отметить, что устройство оценки согласно изобретению позволяет реализовать способ оценки механических и микроструктурных свойств катаного металлического материала из стали или металлических сплавов, который можно использовать на линиях непрерывной обработки легированных и нелегированных сталей и в целом металлических сплавов.
Более конкретно, этот способ обеспечивает приложение к катаному листе соответствующих комбинаций деформирующих усилий, выбранных из сжимающих усилий, растягивающих усилий и изгибающего момента, и последующее измерение при низкой скорости деформации (от 1×10-4 до 10×10-4 с-1, соответствующей статическим лабораторным условиям) и при высокой скорости деформации (от 0,1 до 10 с-1, соответствующей динамическим условиям технологического процесса), с тем чтобы рассчитать механические и микроструктурные свойства самого катаного листа, в частности, предел текучести σYS при растяжении с низкой скоростью деформации, предел текучести σYD при высокой скорости деформации и предел прочности σTS на разрыв.
Следует подчеркнуть, что способ и устройство оценки пригодны для всех ферромагнитных и неферромагнитных металлических материалов, в частности аустенитных и ферритных нержавеющих сталей, углеродистых сталей, алюминиевых сплавов, медных сплавов и т.д.
Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением предложенный способ позволяет также эффективно оценить процент рекристаллизации холоднодеформированного катаного листа, например, после высокотемпературного отжига.
Очевидно, что для удовлетворения условных и конкретных требований специалист в данной области техники может внести в вышеописанное устройство и способ оценки несколько модификаций и изменений, которые входят в объем защиты изобретения, как определено следующей формулой изобретения.

Claims (110)

1. Способ непрерывной оценки механических и микроструктурных свойств катаного металлического материала в процессе холодного деформирования, согласно которому катаный лист (L) подвергают комбинациям деформирующих усилий, выбранных из сжимающих усилий, растягивающих усилий и изгибающего момента, причем деформирующие усилия прикладывают с низкой скоростью деформации в диапазоне, составляющем от 1×10-4 до 10×10-4 с-1, что соответствует статическим условиям, и деформирующие усилия прикладывают с высокой скоростью деформации в диапазоне от 0,1 до 10 с-1, что соответствует динамическим условиям,
отличающийся тем, что включает этапы:
- измерения характеристических параметров указанного процесса холодного деформирования в динамических условиях, включающих температуру (Т), деформацию (ε) и скорость (
Figure 00000035
) деформации указанного катаного листа (L);
- измерения указанных деформирующих усилий, выбранных из сжимающих усилий (Fc), растягивающих усилий (Tin, Tout) и изгибающего момента, прикладываемых к катаному листу (L) с высокой скоростью деформации;
- расчета предела текучести (σYD) при растяжении с высокой скоростью деформации согласно следующему уравнению:
Figure 00000036
,
где:
σс - предел прочности на сжатие указанного катаного листа (L), когда к нему приложено сжимающее усилие (Fc);
σt - предел прочности при растяжении указанного катаного листа (L), когда к нему приложены растягивающие усилия (Tin, Tout);
σbend - предел прочности при изгибе указанного катаного листа (L), когда к нему приложен изгибающий момент; и
m, n, p, - первый, второй и третий параметры соответственно, являющиеся функцией непрерывно измеряемых рабочих параметров указанного процесса холодного деформирования, дополнительно являющиеся функцией катаного листа (L) в отношении химического состава и дополнительно являющиеся функцией рабочих параметров предшествующего процесса горячего деформирования катанного листа (L) касательно начальной и конечной температуры горячего деформирования, температуры смотки в рулон и размера зерна;
- расчета предела текучести (σYS) при растяжении с низкой скоростью деформации как функции указанного рассчитанного предела текучести (σYD) при растяжении с высокой скоростью деформации согласно следующему уравнению:
Figure 00000037
,
где:
σYD - указанный предел текучести при растяжении с высокой скоростью деформации;
f - статистический коэффициент оптимизации для данных, измеренных при низкой скорости деформации и при высокой скорости деформации;
α - первый характеристический параметр указанного катаного листа (L), являющийся функцией химического состава указанного катаного листа (L) и рабочих параметров процесса горячего деформирования указанного катаного листа (L);
β - второй характеристический параметр указанного катаного листа (L), являющийся функцией указанного процесса холодного деформирования, рассчитываемый как:
Figure 00000038
,
где
Figure 00000035
- указанная скорость деформации,
Q - энергия активации указанной деформации указанного катаного листа (L), определяемая с помощью лабораторных испытаний, R - постоянная Больцмана для идеальных газов, и Т - температура указанного катаного листа (L).
2. Способ оценки механических и микроструктурных свойств катаного металлического материала по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно включает следующие этапы:
- расчет прочности (σс) на сжатие указанного катаного листа (L), когда к нему прикладывают сжимающее усилие (Fc), согласно следующему уравнению:
Figure 00000039
,
где:
Fc - указанное сжимающее усилие, приложенное к катаному листу (L);
W - ширина указанного катаного листа (L); и
Figure 00000040
- дуга, образованная указанным катаным листом (L) в соответствии со средством приложения указанного сжимающего усилия (Fc) сжатия;
- расчет указанного предела прочности (σt) при растяжении указанного катаного листа (L), когда к нему приложены растягивающие усилия (Tin, Tout), согласно следующему уравнению:
Figure 00000041
,
где:
Tin, Tout - указанные растягивающие усилия, приложенные к указанному катаному листу L в начальных и конечных позициях (in, out) приложения соответственно; и
- расчета указанного предела прочности (σbend) при изгибе указанного катаного листа (L), когда к нему приложен изгибающий момент, согласно следующему уравнению:
Figure 00000042
,
где:
K - параметр, являющийся функцией толщины (s) и коэффициента трения (μ) указанного катаного листа L;
ΔPbend - изменения мощности двигателей средства приложения указанного изгибающего момента между соответствующими начальной и конечной позициями (in, out) приложения к указанному катаному листу (L), то есть ΔPbend=(Pout-Pin),
W - указанная ширина указанного катаного листа (L);
s - указанная толщина указанного катаного листа (L);
υ - скорость указанного катаного листа (L) в процессе деформирования;
ΔTbend - изменение усилия указанного средства приложения изгибающего момента между соответствующими начальной и конечной позициями (in, out) приложения к указанному катаному листу (L), то есть ΔTbend=(Tout-Tin), и
Abend - удлинение указанного катаного листа (L), вызванное указанным изгибающим моментом.
3. Способ оценки механических и микроструктурных свойств катаного металлического материала по п. 2, отличающийся тем, что указанные деформирующие усилия прикладывают к указанному катаному листу (L) в процессе деформирования, выполняемого посредством холодной прокатки с помощью дрессировочного стана, содержащего прокатные валки, пригодные для приложения к указанному катаному листу (L) соответствующего сжимающего усилия (Fc), и систему дополнительных натяжных роликов, пригодных для приложения к указанному катанному листу (L) соответствующих растягивающих усилий (Tin, Tout) в соответствии с входными и выходными позициями (in, out) указанных дополнительных натяжных роликов, причем указанные первый, второй и третий параметры (m, n, р) равны:
Figure 00000043
,
где:
Figure 00000044
- указанная дуга, образованная указанным катаным листом (L) в соответствии с прокатными валками дрессировочного стана;
δ - первый параметр, который зависит от характеристик указанного катаного листа (L), в том числе химического состава и рабочих параметров процесса горячего деформирования указанного катаного листа (L);
Figure 00000045
- указанная скорость деформации указанного катаного листа (L) в указанном процессе прокатки в дрессировочном стане;
Askp - удлинение указанного катаного листа (L) в соответствии с технологическими параметрами дрессировочного стана;
μ - указанный коэффициент трения в соответствии с указанными прокатными валками дрессировочного стана, и
Figure 00000046
и
р=0,
при этом указанный предел текучести σYD при растяжении с высокой скоростью деформации рассчитывают по следующему уравнению:
Figure 00000047
.
4. Способ оценки механических и микроструктурных свойств катаного металлического материала по п. 3, в котором указанную дугу
Figure 00000048
рассчитывают в соответствии со следующим уравнением:
Figure 00000049
,
где:
R - радиус изгиба указанных прокатных валков указанного дрессировочного стана,
Askp - указанное удлинение указанного катаного листа (L) в соответствии с указанным дрессировочным станом,
Fc - указанное сжимающее усилие, приложенное в указанном дрессировочном стане, и
С - параметр, который зависит от твердости поверхности указанных прокатных валков указанного дрессировочного стана и имеет величину, составляющую от 10000 до 200000.
5. Способ оценки механических и микроструктурных свойств катаного металлического материала по п. 2, в котором указанные деформирующие усилия прикладывают к указанному катаному листу (L) посредством процесса холодного деформирования с помощью растяжной правильной машины, оснащенной изгибающими роликами, способными прикладывать к указанному катаному листу (L) указанный изгибающий момент, и натяжными роликами, соединенными с силовыми двигателями, способными прикладывать указанные растягивающие усилия (Tin, Tout) в соответствии с входными и выходными позициями (in, out) посредством указанных натяжных роликов в зависимости от изменения мощности (Pin, Pout) указанных двигателей, и при этом первый, второй и третий параметры (m, n, ρ) равны:
m=0, n=0 и
Figure 00000050
,
где:
τ - третий характеристический параметр указанного катаного листа (L), являющийся функцией химического состава и рабочих параметров процесса горячего деформирования указанного катаного листа (L),
ρeq - эквивалентный радиус изгиба указанного катаного листа (L) в соответствии с указанной растяжной правильной машиной, и
Asp - удлинение указанного катаного листа (L) в соответствии с указанной растяжной правильной машиной,
и, таким образом, указанный предел текучести (σYD) при растяжении с высокой скоростью деформации рассчитывают по следующему уравнению:
Figure 00000051
.
6. Способ оценки механических и микроструктурных свойств катаного металлического материала по п. 2, отличающийся тем, что указанные деформирующие усилия прикладывают к указанному катаному листу (L) посредством процесса холодного деформирования с использованием дрессировочного стана в сочетании с растяжной правильной машиной и при этом первый, второй и третий параметры (m, n, ρ) равны:
Figure 00000052
Figure 00000053
и
Figure 00000054
,
где:
Figure 00000040
- указанная дуга, образованная указанным катаным листом (L) в соответствии с прокатными валками дрессировочного стана;
δ - первый параметр, который зависит от характеристик указанного катаного листа (L), в том числе химического состава и рабочих параметров процесса горячего деформирования указанного катаного листа (L);
Figure 00000055
- указанная скорость деформации указанного катаного листа (L) в указанном процессе прокатки в дрессировочном стане;
Askp - удлинение указанного катаного листа (L) в соответствии с технологическими параметрами дрессировочного стана;
μ - указанный коэффициент трения в соответствии с указанными прокатными валками дрессировочного стана, и
τ - третий характеристический параметр указанного катаного листа (L), являющийся функцией химического состава и рабочих параметров процесса горячего деформирования указанного катаного листа (L),
ρeq - эквивалентный радиус изгиба указанного катаного листа (L) в соответствии с указанной растяжной правильной машиной, и
Asp - удлинение указанного катаного листа (L) в соответствии с указанной растяжной правильной машиной.
7. Способ оценки механических и микроструктурных свойств катаного металлического материала по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что он дополнительно включает этап расчета предела прочности (σTS) на разрыв указанного катаного листа (L) согласно следующему уравнению:
Figure 00000056
,
где:
σYS - указанный предел текучести при растяжении с низкой скоростью деформации, и
Г - коэффициент корреляции, имеющий значение в диапазоне от 0,5 до 1.
8. Способ оценки механических и микроструктурных свойств катаного металлического материала по п. 7, отличающийся тем, что включает дополнительный этап расчета рекристаллизованной фракции (Xrex) указанного катаного листа (L) в соответствии со следующим уравнением:
Figure 00000057
,
где:
σFH - предел прочности при растяжении указанного катаного листа (L) после процесса холодного деформирования, полученный в статических условиях,
σTS - указанный предел прочности на разрыв в статических условиях, и
σRO - предел прочности при растяжении указанного катаного листа (L) с полностью рекристаллизованной микроструктурой (Xrex=100%), полученный в ходе лабораторных испытаний.
9. Способ оценки механических и микроструктурных свойств катаного металлического материала по п. 1, отличающийся тем, что указанный статистический коэффициент (f) оптимизации имеет величину в диапазоне от 0,1 до 1,5, указанный первый характеристический параметр (α) имеет величину в диапазоне от 0,05 до 5, а второй характеристический параметр (β) имеет величину от 0,1 до 200.
10. Способ оценки механических и микроструктурных свойств катаного металлического материала по п. 3, отличающийся тем, что первый параметр (δ) имеет значение в диапазоне от 0,5 до 1,5, а коэффициент трения (μ) имеет значение в диапазоне от 0,001 до 0,5, указанный параметр (K) имеет значение в диапазоне от 0,1 до 10.
11. Способ оценки механических и микроструктурных свойств катаного металлического материала по п. 5 или 6, отличающийся тем, что указанный параметр (τ) имеет значение в диапазоне от 0,1 до 10.
12. Устройство (1) оценки механических и микроструктурных свойств катаного металлического материала в процессе холодного деформирования, отличающееся тем, что оно содержит:
- первые средства (10, 20) приложения, модуляции и измерения деформирующих усилий, выбранных из сжимающих усилий (Fc), растягивающих усилий (Tin, Tout) и изгибающего момента, прикладываемых к катаному листу (L) в процессе деформирования с высокой скоростью деформации в диапазоне от 0,1 до 10 с-1, который соответствует динамическим условиям;
- первое средство (9) измерения деформации указанного катаного листа (L) после приложения деформирующих усилий при высокой скорости деформации, соединенное с первым средством (10, 20) приложения, модуляции и измерения;
- второе средство (10') приложения, модуляции и измерения деформирующих усилий, выбранных из сжимающих усилий (Fc), растягивающих усилий (Tin, Tout) и изгибающего момента, прикладываемых к указанному катаному листу (L) в процессе деформирования с низкой скоростью деформации в диапазоне от 1×10-4 до 10×10-4 с-1, который соответствует статическим условиям;
- второе средство (9') измерения деформации катаного листа (L) после указанного приложения деформирующих усилий при низкой скорости деформации, соединенное со вторым средством (10') приложения, модуляции и измерения;
- средство (16) расчета механических и микроструктурных свойств катаного листа (L), соединенное с первым и вторым средствами (9, 9') измерения и выполненное с возможностью реализации способа непрерывной оценки механических и микроструктурных свойств катаного металлического материала по любому из пп. 1-10; и
- средство (25) корреляции данных, измеренных при высокой скорости деформации и при низкой скорости деформации.
13. Устройство (1) оценки по п. 12, отличающееся тем, что указанные первые средства (10, 20) приложения, модуляции и измерения деформирующих усилий выбраны из
дрессировочного стана, содержащего прокатные валки, пригодные для приложения к указанному катаному листу (L) сжимающего усилия (Fc), и
системы дополнительных натяжных роликов, пригодных для приложения к указанному катанному листу (L) растягивающих усилий (Tin, Tout) в соответствии с входной и выходной позициями (in, out) указанных дополнительных натяжных роликов, или
растяжной правильной машины, оснащенной изгибающими роликами, способными прикладывать к указанному катаному листу (L) указанный изгибающий момент, и натяжными роликами, соединенными с силовыми двигателями, способными прикладывать указанные растягивающие усилия, и/или комбинацией указанного.
14. Устройство (1) для оценки по п. 12 или 13, отличающееся тем, что указанные первые средства (10, 20) приложения, модуляции и измерения деформирующих усилий пригодны для приложения к указанному катаному листу (L) растягивающих усилий (Ft), составляющих от 0,1 кН до 200 кН, сжимающих усилий (Fc) в диапазоне от 100 кН до 5000 кН или изгибающего момента таким образом, чтобы получить деформацию, в частности удлинение, указанного катаного листа (L) в диапазоне от 0,02% до 30%, предпочтительно в диапазоне от 0,02% до 5%.
RU2019129754A 2017-03-31 2018-03-29 Способ и устройство для непрерывной оценки механических и микроструктурных свойств металлического материала, в частности стали, в процессе холодного деформирования RU2765768C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT102017000035735 2017-03-31
IT102017000035735A IT201700035735A1 (it) 2017-03-31 2017-03-31 Apparato di valutazione di proprietà meccaniche e microstrutturali di un materiale metallico, in particolare un acciaio, e relativo metodo
PCT/IB2018/052172 WO2018178915A1 (en) 2017-03-31 2018-03-29 Method for continuously evaluating mechanical and microstructural properties of a metallic material, in particular a steel, in a cold deformation process and related apparatus

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2019129754A RU2019129754A (ru) 2021-04-30
RU2019129754A3 RU2019129754A3 (ru) 2021-09-06
RU2765768C2 true RU2765768C2 (ru) 2022-02-02

Family

ID=59683797

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019129754A RU2765768C2 (ru) 2017-03-31 2018-03-29 Способ и устройство для непрерывной оценки механических и микроструктурных свойств металлического материала, в частности стали, в процессе холодного деформирования

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20210096122A1 (ru)
EP (1) EP3601998A1 (ru)
KR (1) KR20200002833A (ru)
CN (1) CN110621976B (ru)
BR (1) BR112019020402A2 (ru)
IT (1) IT201700035735A1 (ru)
MX (1) MX2019011507A (ru)
RU (1) RU2765768C2 (ru)
WO (1) WO2018178915A1 (ru)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3100144B1 (fr) * 2019-09-04 2021-10-01 Safran Aircraft Engines Procede de fabrication d’une piece metallique limitant l’apparition de grains recristallises dans ladite piece
IT202100008636A1 (it) * 2021-04-07 2022-10-07 Marcegaglia Ravenna S P A Apparato per il monitoraggio in continuo di un materiale metallico in un processo di laminazione, e relativo metodo per il monitoraggio in continuo di un materiale metallico in un processo di laminazione
WO2024013366A1 (en) * 2022-07-14 2024-01-18 Tata Steel Ijmuiden B.V. Method for producing cold rolled steel strip
CN115952699B (zh) * 2023-03-14 2023-07-14 西安航天动力研究所 一种用于发动机涂层的材料性能参数的确定方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5054302A (en) * 1989-04-07 1991-10-08 Kawasaki Steel Corporation Hardness compensated thickness control method for wet skin-pass rolled sheet
RU2344891C1 (ru) * 2005-11-08 2009-01-27 Смс Демаг Аг Способ и прокатный стан для улучшения выпуска катаной металлической полосы, конец которой выходит со скоростью прокатки
US20100241365A1 (en) * 2007-08-17 2010-09-23 Nippon Steel Corporation Method for provision and utilization of material information rerding steel sheet for shipping
RU2408445C2 (ru) * 2004-01-23 2011-01-10 Смс Зимаг Акциенгезелльшафт Способ повышения стабильности процесса, в частности, абсолютной точности по толщине и надежности агрегатов при горячей прокатке стали или цветных металлов
RU2465081C1 (ru) * 2011-06-24 2012-10-27 Открытое акционерное общество Акционерная холдинговая компания "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт металлургического машиностроения имени академика Целикова" (ОАО АХК "ВНИИМЕТМАШ") Способ производства листовой холоднокатаной продукции из алюминия и его сплавов

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3793860A (en) * 1972-12-04 1974-02-26 Westinghouse Electric Corp System to compensate for roll eccentricity effects and/or to simulate a mill with variable stretch characteristics
FR2212185B3 (ru) * 1972-12-30 1976-10-15 Siemag Siegener Masch Bau
FR2625923B1 (fr) * 1988-01-18 1992-02-21 Acutronic France Sa Dispositif d'equilibrage automatique d'une centrifugeuse en fonctionnement
SE467665B (sv) * 1990-12-12 1992-08-24 Bengt Andreasson Foerfarande och anordning foer bestaemning och reglering av toejningen i en loepande bana
JPH063240A (ja) * 1992-06-22 1994-01-11 Kawasaki Steel Corp 鋼帯の硬度異常部検出装置
CN101046225A (zh) * 2002-07-15 2007-10-03 日本精工株式会社 车轮支撑用滚动轴承单元
DE102006024101A1 (de) * 2006-05-23 2007-11-29 Sms Demag Ag Walzgerüst und Verfahren zum Walzen eines Walzbandes
CN101113946B (zh) * 2007-07-20 2010-08-04 北京工业大学 透射电镜中纳米线原位压缩下力电性能测试装置
CN102507339A (zh) * 2011-10-27 2012-06-20 哈尔滨工业大学 纳米级微拉伸装置
DE102012020444B4 (de) * 2012-10-18 2015-01-22 Vdeh-Betriebsforschungsinstitut Gmbh Verfahren zur Ermittlung der Zugfestigkeit eines Bandes in einer Richtmaschine und Zugfestigkeits-Softsensor

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5054302A (en) * 1989-04-07 1991-10-08 Kawasaki Steel Corporation Hardness compensated thickness control method for wet skin-pass rolled sheet
RU2408445C2 (ru) * 2004-01-23 2011-01-10 Смс Зимаг Акциенгезелльшафт Способ повышения стабильности процесса, в частности, абсолютной точности по толщине и надежности агрегатов при горячей прокатке стали или цветных металлов
RU2344891C1 (ru) * 2005-11-08 2009-01-27 Смс Демаг Аг Способ и прокатный стан для улучшения выпуска катаной металлической полосы, конец которой выходит со скоростью прокатки
US20100241365A1 (en) * 2007-08-17 2010-09-23 Nippon Steel Corporation Method for provision and utilization of material information rerding steel sheet for shipping
RU2465081C1 (ru) * 2011-06-24 2012-10-27 Открытое акционерное общество Акционерная холдинговая компания "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт металлургического машиностроения имени академика Целикова" (ОАО АХК "ВНИИМЕТМАШ") Способ производства листовой холоднокатаной продукции из алюминия и его сплавов

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200002833A (ko) 2020-01-08
IT201700035735A1 (it) 2018-10-01
RU2019129754A3 (ru) 2021-09-06
CN110621976B (zh) 2022-09-02
MX2019011507A (es) 2020-01-09
CN110621976A (zh) 2019-12-27
US20210096122A1 (en) 2021-04-01
WO2018178915A1 (en) 2018-10-04
RU2019129754A (ru) 2021-04-30
EP3601998A1 (en) 2020-02-05
BR112019020402A2 (pt) 2020-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2765768C2 (ru) Способ и устройство для непрерывной оценки механических и микроструктурных свойств металлического материала, в частности стали, в процессе холодного деформирования
Abvabi et al. The influence of residual stress on a roll forming process
Wang et al. Measuring forming limit strains with digital image correlation analysis
Weiss et al. Effect of coil set on shape defects in roll forming steel strip
Weiss et al. Effect of residual stress on the bending of aluminium
CN104942019B (zh) 一种带钢冷轧过程宽度自动控制方法
Shinkin Geometry of steel sheet in a seven-roller straightening machine
Hino et al. Springback of sheet metal laminates in draw-bending
Hilditch et al. Influence of low-strain deformation characteristics of high strength sheet steel on curl and springback in bend-under-tension tests
Xiao et al. New mechanism describing the limiting producible thickness in ultra-thin strip rolling
Mucsi Effect of gripping system on the measured upper yield strength estimated by tensile tests
Deole et al. Analysis of fracture in sheet bending and roll forming
Mazur Preventing surface defects in the uncoiling of thin steel sheet
Gittins et al. Strength of steels in hot strip mill rolling
Morris et al. Cyclic behaviour concerning the response of material subjected to tension levelling
JP2002066603A (ja) 二次加工性に優れた厚鋼板およびその製造方法
Mazur et al. Formation and prevention of flexure defects at the surface of cold-rolled steel strip
Abvabi et al. Development of an inverse routine to predict residual stresses in the material based on a bending test
Heydari Vini A new rolling pressure model for an actual reversing cold rolling strip mill
JP4962319B2 (ja) 鋼帯の調質圧延方法
Galdos et al. Influence of roll levelling on material properties and postforming springback
Weiss et al. Effect of thermal treatment on the bending properties of pre-strained carbon steel
Naizabekov et al. Alternating sign rolling technology in grooved rolls for nonferrous metal plate billets
Moneke et al. End flare of linear flow split profiles
Levy et al. Predicting breakage on a die radius with a straight bend axis during sheet forming