СПОСОБ КОНТРОЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТОНКОЛИСТОВОГО ПРОКАТА Российский патент 2003 года по МПК G01N3/00 

Изобретение относится к неразрушающему контролю механических свойств движущейся полосы.

Известен способ прогнозирования механических свойств [Колпаков С.С., Потемкин В. К. , Хлыбов О.С. Прогнозирование комплекса механических свойств автолистовой стали 08Ю/Сталь. 1998. 7. С.60-65], заключающийся в определении механических свойств по характеристикам горячекатаного и холоднокатаного проката.

Недостатком данного способа является то, что определяется средний уровень механических свойств по ширине полосы.

Техническая задача изобретения - контроль механических свойств в потоке производства по длине и ширине полосы.

Решение поставленной задачи достигается тем, что расчет распределения механических свойств по ширине и длине полосы производится по распределению остаточных продольных и поперечных напряжений.

Исследования показали, что в процессе той или иной технологической операции (прокатка, отжиг, дрессировка и т. п. ) возникает неравномерность пластической (необратимой) деформации по ширине и длине полос. Неравномерность деформаций приводит к образованию остаточных продольных и поперечных напряжений в полосе.

Различают остаточные продольные и поперечные напряжения 1-го, 2-го и 3-го родов, соответствующие макро-, микро- и атомарным областям. В работе [Технология термической обработки стали/Р. Бернст, З. Бемер, Г. Дитрих и др. Пер. с нем. Б.Е. Левина. Под ред. М.Л. Бернштейна. - М.: Металлургия, 1981. С. 77-80] показано, что остаточные продольные и поперечные напряжения 1-го рода могут отражать качественно и, в какой-то мере, количественно остаточные продольные и поперечные напряжения 2-го и 3-го родов, характеризующие механические свойства металла и, в свою очередь, являющиеся отражением остаточных продольных и поперечных напряжений 1-го рода.

Наличие связи между механическими свойствами и остаточными продольными и поперечными напряжениями позволяет по уровню и характеру распределения остаточных продольных и поперечных напряжений в полосе определить уровень и характер распределения механических свойств в тонколистовом прокате. Для количественного установления этой связи были проведены экспериментальные исследования, включающие измерение остаточных продольных и поперечных напряжений в полосе и определение механических свойств в точках измерения напряжений.

Остаточные продольные и поперечные напряжения определялись прямым измерением с помощью датчиков (в частности, использовался стрессометрический ролик) непосредственно в потоке производства при движении полос через технологический агрегат. Отклонение механических свойств от среднего значения и средний уровень механических свойств по ширине полосы определяли на основе обработки результатов лабораторных механических испытаний образцов, на которые распускали полосы по длине и ширине в соответствии с координатами измерений остаточных продольных и поперечных напряжений.

Экспериментально определяли коэффициенты линейных зависимостей отклонения механических свойств от среднего значения по ширине и длине полосы от остаточных продольных и поперечных напряжений (для каждой механической характеристики отдельно: предела текучести, предела прочности, относительного удлинения и твердости):
ΔA_ij = B+CΔσ_ij, (1)
где ΔА_ij - отклонение механических свойств от среднего значения по ширине и длине полосы;
В, С - коэффициенты, учитывающие марку стали;
Δσ_ij - отклонение остаточных напряжений по ширине и длине полосы от среднего значения;
i,j - координаты по ширине и длине полосы.

Далее определяется фактическое распределение механических свойств по ширине и длине полосы по формуле
A_ij ^ф=A^р+ΔA_ij, (2)
где A_ij ^ф - фактическое распределение механических свойств по ширине и длине полосы;
А^р - рассчитанный средний уровень механических свойств.

Ниже приведен пример реализации предложенного способа.

Пример
При обработке полос из стали марки 08Ю типоразмера 0,7 х 1300 мм экспериментальным путем были получены средний уровень и распределение механических свойств по ширине полосы. Карту разрезали на отдельные образцы по ширине полосы и измеряли механические свойства для каждого образца.

Экспериментальным путем была получена формула для расчета отклонения предела текучести от среднего значения
Δσ_тij = -0,58+0,50Δσ_ij.
Полученное уравнение имеет достаточно высокие оценки адекватности: r= 0,93; F=6,93; S² _ост=0,32.

По измеренной эпюре остаточных напряжений в полосе (фиг.1) определены отклонения предела текучести от среднего значения для готового проката (фиг. 2).

На фиг.3 приведены распределения предела текучести по ширине полосы, рассчитанные (а) и измеренные (б).

На фиг. 4 приведена эпюра остаточных напряжений в полосе, измеренная на расстоянии 1500 м от переднего конца полосы.

На фиг. 5 приведены рассчитанные отклонения предела текучести по ширине полосы на расстоянии 1500 м от переднего конца полосы.

На фиг.6 приведены распределения придела текучести по ширине полосы, рассчитанные (а) и измеренные (б) на расстоянии 1500 м от переднего конца полосы.

Изобретение относится к способам неразрушающего контроля механических свойств движущейся полосы. Способ контроля механических свойств тонколистового проката заключается в измерении характеристик горячекатаной и холоднокатаной полосы и расчете по ним средних механических свойств проката. При обработке полосы в цехе холодной прокатки дополнительно измеряют распределение остаточных продольных и поперечных напряжений и определяют отклонение механических свойств от среднего значения по ширине и длине полосы из линейного уравнения. На основании полученных данных расчетным путем определяют фактическое распределение механических свойств по ширине и длине полосы. Данное изобретение направлено на обеспечение контроля механических свойств тонколистового проката в потоке производства по всей длине и ширине полосы. 6 ил.

Способ контроля механических свойств тонколистового проката, включающий измерение характеристик горячекатаной и холоднокатаной полосы и расчет по ним средних механических свойств проката А^p, отличающийся тем, что при обработке полосы в цехе холодной прокатки дополнительно измеряют распределение остаточных продольных и поперечных напряжений и определяют отклонение механических свойств от среднего значения по ширине и длине полосы по уравнению вида
ΔA_ij = B+CΔσ_ij,
где ΔА_ij - отклонения механических свойств от среднего значения по ширине и длине полосы;
В, С - коэффициенты, учитывающие марку стали;
Δσ_ij - распределение остаточных напряжений по ширине и длине полосы;
i,j - координаты по ширине и длине полосы,
а затем определяют фактическое распределение механических свойств по ширине и длине полосы по уравнению вида
A_ij ^ф=A^p+ΔА_ij,
где А_ij ^ф - фактическое распределение механических свойств по ширине и длине полосы;
A^p - рассчитанный средний уровень механических свойств.