Продольная прокатка в калибрах является одним из основных технологий получения длинномерных металлических изделий. Вместе с тем, при прокатке традиционных в калибрах в готовом прокате наблюдаются остатки литой структуры и неоднородности механических свойств металла по сечению. Указанные недостатки можно устранить путем реализации интенсивной пластической деформации (ИПД) в объеме металла. Однако, низкая технологичность большинство технологий ИПД сдерживает их использования в промышленности. Поэтому, разработка и исследование нового способа реализации ИПД в условиях непрерывности технологического процесса, в частности при прокатке в непрерывных станах, является актуальной научно-технической проблемой. В проекте предлагается разработать новые технологичные схемы калибровок прокатных валков, обеспечивающие реализацию интенсивных сдвиговых деформаций. Согласно выдвигаемой в проекте гипотезе немонотонный характер течения металла при прокатке в новой системе калибров приведет к глубокому уплотнению и проработке структуры металла по всем уровням металлофизического строения, что способствует комплексному повышению механических и служебных свойств металлоизделий. Установление закономерностей формирования структуры и свойств металла в этих условиях является основным научным вопросом проекта. Полученные результаты влияет на развитие теоретических и научных основ технологических способов реализации интенсивной сдвиговой деформации в области продольной прокатки и могут быть применены для обоснования новой технологии промышленного производства металлопроката.

Разработка научно обоснованного технологического решения способов реализации интенсивных сдвиговых деформаций при прокатке в калиброванных валках для производства металлопроката с высоким комплексом механических свойств.

Результаты проекта реализуются в следующих формах: 1) Публикация 3-х статей в рецензируемых научных изданиях, индексируемых в Science Citation Index Expanded базы Web of Science и (или) имеющих процентиль по CiteScore в базе Scopus не менее 35 (тридцати пяти). 2) Публикация 1 статьи в рецензируемом издании, рекомендованном КОКСНВО. 3) Издание 1 научной монографии по результатам исследования. 4) Получение 1 патента на изобретение в казахстанском патентном бюро; 5) Подготовка научно-технической, конструкторской документации по реализации новой технологии горячей прокатки в лабораторных условиях; 6) Выступление с докладом в 2-х международных научных конференциях для распространения результатов работ среди сообщества ученых, потенциальных потребителей и широкой общественности. Полученные результаты влияет на развитие теоретических и научных основ технологических способов реализации интенсивной сдвиговой деформации в области продольной прокатки. Применение результатов исследования на производстве приводит к снижению себестоимости и повышению конкурентоспособности продукции на рынке металла.

Методами сбора, обработки и анализа первичной информации выявлены различные технологические и конструктивные способы реализации интенсивных сдвиговых деформаций в процессах продольной прокатки. Предложен способ прокатки в системе калибров «овал-круг», где главные оси овала в калибрах расположены наклонно относительно оси валков. Угол наклона главной оси овала в калибре относительно оси валков принят равной γ=35°, что обеспечивает реализацию поперечного сдвига в очаге деформации одновременно с высотным обжатием. Компьютерное моделирование процесса прокатки в овальном калибре с наклонным расположением овала показало немонотонность характера течения металла из-за возникновения вихревых пластических потоков, что обуславливает реализацию интенсивных пластических деформаций. Определены параметры формоизменения и геометрические соотношения калибров новой системы «овал-круг» для прокатки в экспериментальном стане и разработана проектно-конструкторская документация на изготовление прокатных валков и валковой проводки. На основе феноменологической модели Джонсона-Мейла-Аврами-Колмогорова (JMAK модель) выполнено численное моделирование эволюции микроструктуры при реализации интенсивных сдвиговых деформации при прокатке в системе калибров «овал-круг». Рассчитаны параметры микроструктуры для стали AISI 316 с использованием модели динамической рекристаллизации. Произведен сравнительный анализ значений и характера распределения по сечению средних размеров зерна материалов, полученных при прокатке по традиционной и новой схеме. По результатам моделирования установлено, что реализация интенсивных сдвиговых деформации при прокатке в системе калибров «овал-круг» обеспечивает более интенсивные и равномерное измельчение зерна по всему сечению полосы по сравнению с традиционной схемой. Получено подтверждение неоднородности механических свойств металла по сечению при прокатке по традиционной схеме прокатки. Доказано эффективность новой схемы прокатки в проработке наиболее пораженных дефектами участков исходной заготовки.