Мультифрактальний аналіз твердості листопрокатних валків

Abstract

UK: Постановка задачі. У зв’язку з технологією виробництва та експлуатацією проводити оцінку механічних властивостей масивних чавунних відливок не завжди можливо за допомогою натурних іспитів. Тому прогноз властивостей, зокрема листопрокатних чавунних валків, здійснюють за допомогою моделювання шляхом аналізу впливу параметрів технології. До параметрів технології, що впливають на формування структури чавунних валків, слід віднести хімічний склад, швидкість охолодження, тощо. Оскільки структура матеріалів значним чином впливає на їх властивості, але при цьому не завжди можна провести кількісну параметризацію її елементів за допомогою класичних методів, в роботі пропонується оцінювати якість валків на основі мультифрактального аналізу структури. Матеріали і методики досліджень. В якості матеріалу для дослідження обрано листопрокатні валки ЛПХ17НМдц−63, структура та властивості яких оцінювалися з використанням теорії мультифракталів, твердоміру Шора, металографічного аналізу, математичного моделювання. Відзначається, що збільшення вмісту хрому до 17 % в білій зоні впливає на утворення стійких карбідів та призводить до підвищення показників твердості з 47 до 76 одиниць Шора у порівнянні з сірою зоною. Результати та їх обговорення. Досліджувався вплив елементів структури білої зони бочки валка (від 0 до 50 мм від поверхні). Встановлені співвідношення між найбільш чутливими показниками із спектру розмірностей елементів структури білої зони: D0 та D+100 розмірностями аустеніту; D0 та D-100 розмірностями карбідів хрому і показниками твердості валків. Отримані моделі прогнозу твердості робочої зони бочок валків ЛПХ17НМдц−63 від розмірностей аустеніту (коефіцієнти кореляції R2 = 0,71 і R2 = 0,85) та карбідів хрому (R2 = 0,95 і R2 = 0,89). Висновки. Результати дослідження свідчать про доцільність застосовування мультифрактальної моделі структури до прогнозу показників твердості робочої зони бочок валків ЛПХ17НМдц-63.

RU: Аннотация. Постановка задачи. В связи с технологией производства и эксплуатацией проводить оценку механических свойств массивных чугунных отливок не всегда возможно с помощью натурных испытаний. Поэтому прогноз свойств, в частности листопрокатных чугунных валков, осуществляют с помощью моделирования путем анализа влияния параметров технологии. К параметрам технологии, влияющим на формирование структуры чугунных валков, следует отнести химический состав, скорость охлаждения, и тому подобное. Поскольку структура материалов значительным образом влияет на их свойства, но при этом не всегда можно провести количественную параметризации ее элементов с помощью классических методов, в работе предлагается оценивать качество валков на основе мультифрактального анализа структуры. Материалы и методики исследований. В качестве материала для исследования выбраны листопрокатные валки ЛПХ17НМдц-63, структура и свойства которых оценивались с использованием теории мультифрактала, твердомера Шора, металлографического анализа, математического моделирования. Отмечается, что увеличение содержания хрома до 17 % в белой зоне влияет на образование устойчивых карбидов и приводит к повышению показателей твердости с 47 до 76 единиц Шора по сравнению с серой зоной. Результаты и их обсуждение. Исследовалось влияние элементов структуры белой зоны бочки валка (от 0 до 50 мм от поверхности). Установлены соотношения между наиболее чувствительными показателями из спектра размерностей элементов структуры белой зоны: D0 и D+100 размерностями аустенита; D0 и D-100 размерностями карбидов хрома и показателями твердости валков. Получены модели прогноза твердости рабочей зоны бочек валков ЛПХ17НМдц−63 от размерностей аустенита (коэффициенты корреляции R2 = 0,71 и R2 = 0,85) и карбидов хрома (R2 = 0,95 и R2 = 0,89). Выводы. Результаты исследования свидетельствуют о целесообразности применения мультифрактальный модели структуры к прогнозу показателей твердости рабочей зоны бочек валков ЛПХ17НМдц−63.

EN: Formulation of the problem. In connection with the technology of production and operation to evaluate the mechanical properties of massive cast iron castings is not always possible with the use of field examinations. Therefore, the forecast of properties, in particular, rolling mill casting rolls, is carried out by means of simulation by analyzing the influence of the parameters of the technology. The parameters of the technology that influence the formation of the structure of cast-iron rolls include the chemical composition, the cooling rate, and the like. Since the structure of materials greatly affects their properties, but it is not always possible to quantitatively parameterize its elements using classical methods, in the work it is proposed to evaluate the quality of rolls on the basis of a multifractal analysis of the structure. Materials and methods of research. As a material for research, roller-bearings ЛПХ17НМдц-63, whose structure and properties were evaluated using the theory of multifractals, Shore hardness meter, metallographic analysis, mathematical modeling, were selected. It is noted that increasing the chromium content to 17 % in the white zone affects the formation of stable carbides and leads to an increase in hardness from 47 to 76 units of Shore compared with the gray zone. Results and discussion. The influence of the elements of the white zone structure of the roll barrel (from 0 to 50 mm from the surface). The relations between the most sensitive indicators in the spectrum of dimensions of the elements of the structure of the white zone are established: D0and D+100 by the dimensions of austenite; D0 and D-100 dimensions of chromium carbides and roller hardness indexes. The models for predicting the hardness of the working area of the rolls of ЛПХ17НМдц−63 rolls from the dimensions of austenite (correlation coefficients R2 = 0,71 and R2 = 0,85) and chromium carbides (R2 = 0,95 and R2 = 0,89). Conclusions. The results of the study indicate the expediency of applying a multifractal model of structure to the prediction of hardness parameters of the working area of roll barrels ЛПХ17НМдц−63.