СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ ОЦЕНКИ МЕХАНИЧЕСКИХ И МИКРОСТРУКТУРНЫХ СВОЙСТВ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА, В ЧАСТНОСТИ СТАЛИ, В ПРОЦЕССЕ ХОЛОДНОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ

-4
-4
-1
-1
1. Способ непрерывной оценки механических и микроструктурных свойств катаного металлического материала в процессе холодного деформирования, по 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 до 10×10 с, что соответствует статическим условиям, и деформирующие усилия прикладывают с высокой скоростью деформации в диапазоне от 0,1 до 10 с, 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 () деформации указанного катаного листа (L);
c
in
out
- измерения указанных деформирующих усилий, выбранных из сжимающих усилий (F), растягивающих усилий (T, T) и изгибающего момента, прикладываемых к катаному листу (L) с высокой скоростью деформации;
YD
- расчета предела текучести (σ) при растяжении с высокой скоростью деформации согласно следующему уравнению:
где:
с
σ - предел прочности на сжатие указанного катаного листа (L), когда к нему приложено сжимающее усилие (Fc);
t
in
out
σ - предел прочности при растяжении указанного катаного листа (L), когда к нему приложены растягивающие усилия (T, T);
bend
σ - 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;
YS
YD
- расчета предела текучести (σ) при растяжении с низкой скоростью деформации как функции указанного рассчитанного предела текучести (σ) при растяжении с высокой скоростью деформации согласно следующему уравнению:
где:
YD
σ - 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:
где
- 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 (L) по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно включает следующие этапы:
с
c
- расчет прочности (σ) на сжатие указанного катаного листа (L), когда к нему прикладывают сжимающее усилие (F), согласно следующему уравнению:
где:
c
F - указанное сжимающее усилие, приложенное к катаному листу (L);
W - ширина указанного катаного листа (L); и
a
- дуга, образованная указанным катаным листом (L) в соответствии со средством приложения указанного сжимающего усилия (Fc) сжатия;
t
in
out
- расчет указанного предела прочности (σ) при растяжении указанного катаного листа (L), когда к нему приложены растягивающие усилия (T, T), согласно следующему уравнению:
где:
in
out
T, T - указанные растягивающие усилия, приложенные к указанному катаному листу L в начальных и конечных позициях (in, out) приложения, соответственно; и
bend
- расчета указанного предела прочности (σ) при изгибе указанного катаного листа (L), когда к нему приложен изгибающий момент, согласно следующему уравнению:
где:
К - параметр, являющийся функцией толщины (s) и коэффициента трения (μ) указанного катаного листа L;
bend
bend
out
in
ΔP - изменения мощности двигателей средства приложения указанного изгибающего момента между соответствующими начальной и конечной позициями (in, out) приложения к указанному катаному листу (L), то есть, ΔP=(P-P),
W - указанная ширина указанного катаного листа (L);
s - указанная толщина указанного катаного листа (L);
υ - скорость указанного катаного листа (L) в процессе деформирования;
bend
bend
out
in
ΔT - изменение усилия указанного средства приложения изгибающего момента между соответствующими начальной и конечной позициями (in, out) приложения к указанному катаному листу (L), то есть ΔT=(T-T), и
bend
Δ - удлинение указанного катаного листа (L), вызванное указанным изгибающим моментом.
c
in
out
3. Способ оценки механических и микроструктурных свойств катаного металлического материала (L) по п. 2, отличающийся тем, что указанные деформирующие усилия прикладывают к указанному прокатному 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 (F), и систему дополнительных натяжных роликов, пригодных для приложения к указанному прокатному листу (L) соответствующих растягивающих усилий (T, T) в соответствии с входными и выходными позициями (in, out) указанных дополнительных натяжных роликов, причем указанные первый, второй и третий параметры (m, m, p) равны:
где:
а
- 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);
- указанная скорость деформации указанного катаного листа (L) в указанном процессе прокатки в дрессировочном стане;
skp
A - удлинение указанного катаного листа (L) в соответствии с технологическими параметрами дрессировочного стана;
μ - указанный коэффициент трения в соответствии с указанным прокатными валками дрессировочного стана, и
р=0,
YD
при этом указанный предел текучести σ при растяжении с высокой скоростью деформации рассчитывают по следующему уравнению:
а
4. Способ оценки механических и микроструктурных свойств катаного листа (L) по п. 3, в котором указанную дугу () рассчитывают в соответствии со следующим уравнением:
где:
R - радиус изгиба указанных прокатных валков указанного дрессировочного стана,
skp
A - указанное удлинение указанного катаного листа (L) в соответствии с указанным дрессировочным станом,
c
F - 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.
in
out
in
out
5. Способ оценки механических и микроструктурных свойств катаного металлического материала (L) 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 указанное растягивающие усилия (T, T) в соответствии с входными и выходными позициями (in, out) посредством указанных натяжных роликов в зависимости от изменения мощности (P, P) указанных двигателей, и при этом первый, второй и третий параметры (m, m, p) равны:
m=0, m=0 и
где:
т - третий характеристический параметр указанного катаного листа (L), являющийся функцией химического состава и рабочих параметров процесса горячего деформирования указанного катаного листа (L),
eq
ρ - эквивалентный радиус изгиба указанного катаного листа (L) в соответствии с указанной растяжной правильной машиной, и
sp
A - удлинение указанного катаного листа (L) в соответствии с указанной растяжной правильной машиной,
YD
и, таким образом, указанный предел текучести (σ) при растяжении с высокой скоростью деформации рассчитывают по следующему уравнению:
6. Способ оценки механических и микроструктурных свойств катаного металлического материала (L) по пп. 3 и 5, 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, p) равны:
TS
7. Способ оценки механических и микроструктурных свойств катаного металлического материала (L) по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что он дополнительно включает этап расчета предела прочности (σ) на разрыв указанного катаного листа (L) согласно следующему уравнению:
TS
YS
σ=σ/Г
где:
YS
σ - указанный предел текучести при растяжении с низкой скоростью деформации, и
Г - коэффициент корреляции, имеющий значение в диапазоне от 0,5 до 1.
rex
8. Способ оценки механических и микроструктурных свойств катаного металлического материала (L) по п. 7, отличающийся тем, что включает дополнительный этап расчета рекристаллизованной фракции (X) указанного катаного листа (L) в соответствии со следующим уравнением:
где:
FH
σ - предел прочности при растяжении указанного катаного листа (L) после процесса холодного деформирования, полученный в статических условиях,
TS
σ - указанный предел прочности на разрыв в статических условиях, и
RO
rex
σ - предел прочности при растяжении указанного катаного листа (L) с полностью рекристаллизованной микроструктурой (X = 100%), полученный в ходе лабораторных испытаний.
9. Способ оценки механических и микроструктурных свойств катаного металлического материала (L) 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 (L) 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, указанный параметр (т) имеет значение в диапазоне от 0,1 до 10.
11. Устройство (1) оценки механических и микроструктурных свойств катаного металлического материала (L) в процессе холодного деформирования, отличающееся тем, что оно содержит:
c
in
out
-1
- первые средства (10, 20) приложения, модуляции и измерения деформирующих усилий, выбранных из сжимающих усилий (F), растягивающих усилий (T, T) и изгибающего момента, прикладываемых к указанному катаному листу (L) в процессе деформирования с высокой скоростью деформации в диапазоне от 0,1 до 10 с, 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;
c
in
out
-4
-4
-1
- второе средство (10') приложения, модуляции и измерения деформирующих усилий, выбранных из сжимающих усилий (F), растягивающих усилий (T, T) и изгибающего момента, прикладываемых к указанному катаному листу (L) в процессе деформирования с низкой скоростью деформации в диапазоне от 1×10 до 10×10 с, 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 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.
12. Устройство (1) оценки по п. 11, 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 рулонному 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 металлическому материалу (L) указанный изгибающий момент, и натяжными роликами, соединенными с силовыми двигателями, способными прикладывать указанные растягивающие усилия, и/или комбинацией указанного.
13. Устройство (1) для оценки по п. 11 или 12, 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%.