ФГБОУ ВО «Липецкий государственный технический университет», кафедра обработки металлов давлением (ОМД), Липецк, Россия:
А. Г. Левыкина, аспирант;
В. Н. Соловьев, канд. техн. наук, доцент;
И. П. Мазур, профессор, докт. техн. наук, зав. кафедрой, эл. почта: mazur@stu.lipetsk.ru

Стремление автопроизводителей к снижению массы автомобиля при сохранении прочности сделало востребованным производство двухфазных марок сталей (Dual Phase Steels). Микроструктура двухфазных марок сталей состоит из феррита и мартенсита. Сочетание двух структурных составляющих обеспечивает высокую прочность за счет мартенситных зерен и достаточную пластичность за счет ферритных. Получение двухфазной структуры предусматривает использование двухступенчатого режима ускоренного охлаждения после горячей прокатки. Возможность реализации двухступенчатого режима охлаждения на существующем оборудовании требует расчета изменения температуры полосы на отводящем рольганге стана. Математическое моделирование теплового состояния металла на отводящем рольганге проведено с использованием программного комплекса Deform 3D. Пространственно-временное распределение температуры металла описано трехмерным уравнением нестационарной теплопроводности с граничными условиями II и III рода в зависимости от вида теплообмена. Алгоритм расчета двухступенчатого охлаждения металла построен на основе последовательно идущих операций, каждая из которых описывает то или иное граничное условие и содержит информацию об исследуемом объекте. Результаты моделирования представлены в виде графических зависимостей изменения теплового состояния полосы в реперных точках по времени охлаждения на отводящем рольганге. Показано, что существующая установка ускоренного охлаждения не обеспечивает требуемой скорости охлаждения для двухступенчатого режима охлаждения DP-стали. Разработанная модель может быть применена для исследования теплового состояния полосы на других известных установках ускоренного охлаждения или после проведения реконструкции существующей.

Работа проведена в рамках выполнения государственного задания Министерства образования и науки России по проекту № 11.1446.2017/4.6.

1. Беняковский М. А., Масленников В. А. Автомобильная сталь и тонкий лист. — Череповец : Издательский дом «Череповец», 2007. — 357 с.
2. Высокопрочные холоднокатаные стали для облегченного автомобилестроения // Черные металлы. 2016. № 1. С. 57–58.
3. Стали для автомобильной промышленности // Черные металлы. 2014. № 1. С. 56–57.
4. Tasan C. C., Diehl M., Yan D. et al. An overview of dualphase steel: Advances In Microstructure-Oriented Processing and Micromechanically Guided Design // Annual Review of Biophysics. 2015. Vol. 44. P. 391–431.
5. Понге Д., Диль М., Арчи Ф., Цэфферер С., Ротерс Ф. и др. Разработка двухфазных сталей, стойких к повреждениям // Черные металлы. 2017. № 9. С. 40–41.
6. Suwanpinij P., Prahl U., Bleck W., Kawalla R. Fast algorithms for phase transformations in dual phase steels on a hot strip mill run-out table (ROT) // Archives of Civil and Mechanical Engineering. 2012. 12. P. 305–311.
7. Shatalov R., Genkin A. Sheet mill control in steel strip hot rolling // Journal of Chemical Technology and Metallurgy. 2015. Vol. 50. Iss. 6. P. 624–628.
8. Пат. 2593566 РФ. Износостойкая стальная полоса и способ ее производства / А. Чжан, Г. Ван, С. Цзиао ; заявл. 25.05.2012 ; опубл. 20.09.2015, Бюл. № 22.
9. Homberg D., Krumbiegel K., Togobytska N. Optimal control of multiphase steel production // Journal of Mathematics in Industry. 2019. Vol. 9. P. 32.

10. Мазур И. П. Развитие теории и совершенствование технологии производства листового проката на литейно-прокатных комплексах : дис. … докт. техн. наук. — Липецк : ЛГТУ, 2003.

11. Levykina A. G., Chabonenko A. A., Shkatov V. V., Mazur I. P. The study of the thermal state of the metal in the production of the hot rolled strips in Deform 3D // Journal of Physics: Conf. Series 2018. P. 1134. DOI: 10.1088/1742-6596/1134/1/012034
12. Басуров А. В. Исследование неравномерности теплового и напряженно-деформированного состояния полосы и рабочих валков с целью совершенствования технологического процесса горячей прокатки : дис. … канд. техн. наук. — Липецк : ЛГТУ, 2003.
13. Лабейш В. Г. Жидкостное охлаждение высокотемпературного металла. — Л. : Изд-во ЛГУ, 1983. — 171 с.
14. Калинин Э. К., Берлин Н. Н., Костюк В. В. и др. Исследование теплообмена при пленочном кипении недогретой жидкости в условиях вынужденного кипения в каналах // Инж.-физ. журн. 1972. Т. 22.
№ 4. С. 610–613.
15. Коновалов Ю. В., Налча Г. И., Савранский К. Н. Справочник прокатчика. — М. : Металлургия, 1977. — 312 с.
16. Dual phase steels. Global Automotive & Mobility Solutions / ArcelorMittal [Электронный ресурс] URL: https://automotive.arcelormittal.com/DP (дата обращения : 29.06.2020).
17. Татару А. С. Исследование и разработка технологии производства горячекатаного высокопрочного автолистового проката из двухфазных ферритомартенситных сталей с заданными показателями механических свойств : дис. … канд. техн. наук. — М. : МИСиС, 2018. — 278 с.