МОДЕЛИРОВАНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ ВО ВРЕМЯ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ

МОДЕЛИРОВАНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ ВО ВРЕМЯ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ

Выданный патент: RU2870944C2 Дата публикации: 2026-09-29 Заявитель / патентообладатель: АРСЕЛОРМИТТАЛ (LU) Классификация: C21D7/13 B21B1/00 C21D8/02 C21D9/46 G06F30/00 G06N5/00 B21B37/00 C21D7/13 B21B1/00 C21D8/02 C21D9/46 G06F30/00 G06N5/00 B21B37/00

Реферат [120] Изобретение относится к способу определения микроструктуры стали во время горячей прокатки, содержащей по меньшей мере три прохода. Определяют репрезентативное значение размера зерна стали перед первым проходом прокатки. Определяют в конце первой паузы между проходами относительное содержание рекристаллизованных и нерекристаллизованных зёрен, репрезентативные размер зерна и плотность дислокаций для упомянутых рекристаллизованных и нерекристаллизованных зёрен. Определяют в конце второй паузы между проходами относительное содержание различных типов зёрен, репрезентативные размеры зерна и плотности дислокаций упомянутых зёрен. Определяют перед третьим проходом прокатки определяемые относительное содержание репрезентативного рекристаллизованного и нерекристаллизованного зерна, репрезентативное рекристаллизованное зерно и репрезентативное нерекристаллизованное зерно. В результате обеспечивается прогнозирование микроструктуры стали во время многопроходной горячей прокатки для определения нагрузки во время прокатки. 4 н. и 18 з.п. ф-лы, 3 ил.

Описание [1] Изобретение относится к способу определения микроструктуры стального полуфабриката во время горячей прокатки, содержащей по меньшей мере три прохода прокатки. [2] Горячая прокатка позволяет уменьшить толщину сляба для получения желаемой геометрии. Это потребует от специалиста в данной области техники определить оптимальную схему прокатки (т.е. количество проходов прокатки, обжатие прокатки) с учётом металлургических ограничений (т.е. температурных) и ограничений оборудования (т.е. сцепка, скорость, сила). Каждый из этих параметров необходимо установить для каждого прохода прокатки, чтобы определить предварительные настройки. [3] С этой целью важно прогнозировать микроструктуру стали во время многопроходной горячей прокатки. Действительно, это позволяет лучше определять нагрузки во время прокатки и возможные размеры изделий в сочетании с моделями технологических процессов. Кроме того, моделирование микроструктуры стали в конце многопроходной горячей прокатки является ключом к моделированию последующих фазовых превращений и выделений вторичных фаз. [4] Несколько моделей предложено для прогнозирования рекристаллизованной фракции, размера зерна и плотности дислокаций на протяжении многопроходной горячей прокатки. [5] Например, разработаны модели для прогнозирования поведения текучести стали во время прохода горячей прокатки. Такая модель может быть основана на физическом описании процесса эволюции плотности дислокаций, где накопление дислокаций, вносимых деформацией, и аннигиляция в ходе возврата определяют напряжение текучести и движущую силу для рекристаллизации. [6] Другие модели разработаны для моделирования различных процессов рекристаллизации, возврата и выделения вторичных фаз между двумя проходами горячей прокатки. Такая модель может быть основана на величине критической деформации и температуре, как предложено Сенумой (Senuma). [7] Обычно выходные данные модели, моделирующей влияние первого прохода горячей прокатки, будут использоваться в качестве входных данных для моделирования изменения микроструктуры в течение первой паузы между проходами, например, в течение времени между первым и вторым проходами горячей прокатки. Затем выходные данные моделирования первой паузы между проходами будут использоваться в качестве входных данных для второй модели, моделирующей воздействие второго прохода горячей прокатки и т. д. для моделирования последующих пауз между проходами и последующих проходов прокатки. (См. фиг. 1) [8] К сожалению, такое моделирование может быть выполнено офлайн, но не может быть выполнено онлайн, так как количество параметров слишком велико. Кроме того, если такая модель связана с моделью обработки, она не может использоваться онлайн, так как время вычисления не позволяет использовать результат моделирования в модели обработки. Это особенно актуально, когда количество проходов составляет не менее трёх. [9] Следовательно, существует необходимость в улучшении моделирования микроструктуры многопроходной горячей прокатки. [10] Настоящее изобретение направлено на обеспечение возможности использования моделирования микроструктуры онлайн посредством многопроходной горячей прокатки, содержащей по меньшей мере три прохода. [11] Изобретение относится, в частности, к способу, согласно пункту 1 формулы изобретения, для определения характеристик микроструктуры стального полуфабриката во время горячей прокатки. Настоящий способ может содержать один или несколько дополнительных признаков, определенных в пунктах 2-19 формулы, рассматриваемых отдельно или в сочетании. [12] Изобретение также относится к электронному устройству, как определено в пункте 20 формулы изобретения, и к стану горячей прокатки, как определено в пункте 21 формулы изобретения. [13] Изобретение также относится к компьютерной программе, содержащей инструкции, выполнение которых на компьютере заставляет компьютер выполнять способ, представленный выше (компьютер, возможно, подключён к датчикам, исполнительным механизмам и/или к контроллеру стана горячей прокатки, в зависимости от конкретных признаков рассматриваемого способа). [14] Фигура 2 иллюстрирует первые три прокатных клети (F1, F2, F3) и две первые паузы (I 1 , I 2 ) между проходами стана горячей прокатки. Пауза I 1 между проходами происходит во время перехода от первой до второй клети стана горячей прокатки. Пауза I 2 между проходами происходит во время перехода от второй до третьей клети стана горячей прокатки. [15] На фигуре 3 средний размер зерна, определенный в соответствии с настоящим способом, нанесён на график против соответствующего измеренного размера зерна для различных испытаний горячей прокатки. [16] Предпочтительно, упомянутый стальной полуфабрикат на входе стана горячей прокатки представляет собой слябовую заготовку, заготовку квадратного сечения или блюм. Предпочтительно, упомянутая горячая прокатка включает в себя от 10 до 15 проходов горячей прокатки и производит стальную полосу (другими словами, стальной прокат преобразуется в стальную полосу во время горячей прокатки). Предпочтительно, упомянутая горячая прокатка включает от 15 до 35 проходов горячей прокатки и производит толстолистовую сталь. [17] На первом этапе способа, этапе а), определяют, а более конкретно, получают репрезентативный размер ø 0 зерна упомянутой стали перед первым проходом горячей прокатки. Поскольку это выполняется до первого прохода горячей прокатки, считается, что сталь имеет рекристаллизованные аустенитные зёрна. [18] Репрезентативный размер ø 0 зерна может быть любым значением, которое специалист в данной области техники считает репрезентативным. Например, репрезентативный размер зерна может быть средним или медианным значением размеров зерен. Репрезентативный размер ø 0 зерна может быть введён оператором с использованием интерфейса человек-машина или может быть считан в базе данных, где размер ø 0 зерна связан с ссылкой (например, номером ссылки), идентифицирующей стальной прокат. На практике точное значение репрезентативного размера ø 0 зерна не оказывает существенного влияния на характеристики микроструктуры стального полуфабриката, определяемые для этого стального проката в конце горячей прокатки или в ходе неё. Действительно, после типичных пяти - десяти проходов этот начальный размер зерен почти полностью стирается, заменяется размерами вновь образованных зёрен (или размерами заметно деформированных зёрен). Таким образом, для прокатки с более чем десятью или даже более чем пятью проходами, точное значение ø 0 не оказывает или почти не оказывает влияния на микроструктуру, определенную в соответствии с настоящим способом. [19] Как проиллюстрировано на фигуре 2, сталь затем подвергается горячей прокатке в клети F1 горячей прокатки, в которой сталь пластически деформируется, а зёрна сплющиваются и удлиняются. Параметры прокатки, такие как скорость деформации и температура прокатки, оказывают влияние на рекристаллизацию. Например, во время горячей прокатки может происходить динамическая рекристаллизация и постдинамическая рекристаллизация. [20] Кроме того, в течение паузы I 1 между проходами энергия деформации в нагартованной матрице микроструктуры является движущей силой, обеспечивающей восстановление стали. Эта энергия деформации, если она достаточно высока, также может вызвать статическую рекристаллизацию, приводящую к появлению новых зёрен на границах бывших зёрен. [21] Следовательно, в конце первой паузы I 1 между проходами микроструктуру можно спрогнозировать (что делается на этапе b)) с помощью любой модели, которую специалист в данной области техники сочтёт подходящей. Модель выводит данные, содержащие относительное содержание нерекристаллизованных и рекристаллизованных зёрен, а также размер зерна и плотность дислокаций для упомянутых зёрен. В подробном описании ниже под относительным содержанием подразумевается объёмное относительное содержание (другими словами, объёмная доля). [22] Предпочтительно, пластическая деформация может быть смоделирована с использованием метода Синклера (Sinclair) и др. в работе “A model for the grain size dependent work hardening of copper”, Scripta Materialia, 55, 739-742, 2006. Предпочтительно, динамическая рекристаллизация может быть смоделирована с использованием метода Сенумы (Senuma) и др. в работе “Microstructural evolution of plain carbon steels in multiple hot working”, 7th Risø Int. Symp., (N.) Hansen, (D.-J.) Jensen, (T.) Leffers, (B.) Halph, Risø, Roskilde, Denmark, p. 547-52, 1986. Статическая рекристаллизация, снятие наклёпа и восстановление могут быть смоделированы с помощью метода Zurob (Зуроб) и др. в работах “Modeling recrystallization of microalloyed austenite, effect of coupling recovery, precipitation and recrystallization”, Acta Materialia, 50, 3075-3092, 2002 и “Rationalization of the softening and recrystallization behaviour of microalloyed austenite using mechanism maps”, Materials Science and Engineering, A 382, 64-81, 2004. Методы Perlade (Перлада) и др., раскрытые в работе “A model to predict the austenite evolution during hot strip rolling of conventional and Nb microalloyed steels”, La Revue de Métallurgie – Septembre 2008, также могут быть использованы для моделирования пластической деформации, динамической рекристаллизации, статической рекристаллизации, возврата и восстановления. Размеры зёрен и относительное содержание рекристаллизованных зёрен, полученных в результате прокатки, также могут быть определены на основе сведений из следующей статьи Lissel (Лиссель) и др. (в частности, на основе уравнений 3–5 Lissel и др.) “Prediction of the Microstructural Evolution during Hot Strip Rolling of Nb Microalloyed Steels”, Materials Science Forum Vols 558-559 (2007) pp. 1127-1132 (doi: 10.4028/www.scientific.net/MSF.558-559.1127). [23] Используемая модель может, в частности, быть моделью среднего поля (как, например, в модели Перлада и др.), в которой каждая фаза микроструктуры описывается одним объёмом (одним репрезентационным объёмом) с однородными свойствами материала в пределах упомянутого объёма (другими словами, без подробного описания геометрической структуры и расположения многочисленных отдельных зёрен в материале). [24] На втором этапе способа, этапе b), в конце паузы I 1 между проходами относительные содержания рекристаллизованных и нерекристаллизованных зёрен, а также репрезентативный размер зерна и репрезентативная плотность дислокаций как для рекристаллизованных, так и для нерекристаллизованных зёрен определяются (т.е. определяются посредством их вычисления) с использованием вышеупомянутой модели. Это определение выполняется с учётом входных параметров процесса, измеренных в течение первого прохода или до первого прохода прокатки. Эти измеренные входные параметры могут содержать один или более одного из следующих параметров: [25] - входная температура стального изделия, измеренная на входе в стан горячей прокатки, [26] - входная толщина стального изделия на входе в стан, [27] - выходная толщина стального изделия после первой прокатной клети, [28] - скорость стального изделия, [29] - время паузы между проходами для первой паузы между проходами, [30] - сила, прикладываемая первой прокатной клетью F1 к стальному прокату, [31] - зазор между двумя рабочими поверхностями первой прокатной клети F1, [32] - выходное натяжение после первой прокатной клети. [33] Вышеупомянутые микроструктурные признаки могут быть определены с учётом химического состава стального изделия, диаметра рабочего валка прокатной клети и модуля Юнга материала, из которого он изготовлен. Вышеупомянутые микроструктурные признаки определяются с учётом исходного репрезентативного размера зерна ø 0 . [34] На этапе b) относительное содержание G R в микроструктуре, репрезентативный размер ø R зерна и репрезентативная плотность ρ R дислокаций устанавливаются (иными словами, определяются посредством их вычисления) для рекристаллизованных зёрен g R . Также на этапе b) относительное содержание G N в микроструктуре, репрезентативный размер ø N зерна и репрезентативная плотность ρ N дислокаций устанавливаются (определяются) для нерекристаллизованных зёрен g N . [35] Репрезентативные значения могут быть любым значением, которое специалист в данной области техники считает репрезентативными. Например, репрезентативные значения могут быть средним или медианным значением. [36] Предпочтительно репрезентативные значения упомянутого репрезентативного рекристаллизованного зерна учитывают зёрна, рекристаллизованные посредством динамической, постдинамической и статической рекристаллизаций, а также относительное содержание каждого из упомянутых рекристаллизованных зёрен. [37] Как проиллюстрировано на фигуре 2, сталь затем подвергается горячей прокатке в клети F2 горячей прокатки, где происходят явления, аналогичные явлениям во время первого прохода горячей прокатки. После этого сталь транспортируется в течение паузы I 2 между проходами, когда происходят явления, аналогичные явлениям во время паузы I 1 между проходами. [38] Следовательно, в конце второй паузы I 2 между проходами микроструктура может быть спрогнозирована (что делается на этапе c)) с помощью любой модели, которую специалист в данной области техники сочтёт подходящей. Модель выводит данные, содержащие относительное содержание зёрен, не рекристаллизованных и рекристаллизованных во время второго прохода горячей прокатки, а также размер зерна и плотность дислокаций для упомянутых зёрен. [39] Предпочтительно, пластическую деформацию можно моделировать с использованием сведений из работы Синклера. Предпочтительно, динамическая рекристаллизация может быть смоделирована с помощью сведений из работы Сенумы; статическая рекристаллизация, возврат и восстановление могут быть смоделированы с помощью сведений из работы Зуроба. Предпочтительно, рост рекристаллизованных зёрен может быть смоделирован с помощью сведений из работы Зеннера. [40] Однако вследствие различной микроструктуры, подвергаемой горячей прокатке в первом проходе (где все зёрна считаются рекристаллизованными, т.е. здесь они имеют размер ø 0 ) и втором проходе (где некоторые из зёрен были рекристаллизованы во время первого прохода прокатки, а некоторые нет), микроструктура в конце первой паузы между проходами отличается от микроструктуры и в конце второй паузы между проходами. [41] Действительно, в конце второй паузы между проходами можно различить по меньшей мере четыре типа зёрен. Дифференциация основана на рекристаллизации зёрен или её отсутствии в конце первой и второй пауз между проходами. [42] Следовательно, в конце паузы между проходами микроструктуру можно описать как содержащую [43] - зерна g RR , рекристаллизованные в конце упомянутой первой паузы между проходами и рекристаллизованные в конце упомянутой второй паузы между проходами, [44] - зерна g RN , рекристаллизованные в конце упомянутой первой паузы между проходами и не рекристаллизованные в конце упомянутой второй паузы между проходами, [45] - зерна g NR , не рекристаллизованные в конце упомянутой первой паузы между проходами и рекристаллизованные в конце упомянутой второй паузы между проходами, [46] - зерна g NN , не рекристаллизованные в конце упомянутой первой паузы между проходами и не рекристаллизованные в конце упомянутой второй паузы между проходами. [47] Каждый тип зёрен, g RR , g RN , g NR и g NN соответственно, описывается репрезентативным зерном, определяемым (характеризуемым) соответствующей репрезентативной плотностью ρ RR , ρ RN , ρ NR и ρ NN дислокаций и соответствующим репрезентативным размером ø RR , ø RN , ø NR и ø NN зерна, и его соответствующее относительное содержание обозначается как G RR , G RN , G NR и G NN . [48] Предпочтительно, репрезентативные значения для зёрен, рекристаллизованных к концу второй паузы между проходами, g NR и g RR , учитывают зерна, рекристаллизованные в результате динамической, постдинамической и статической рекристаллизации во время второй прокатки и в течение второй паузы между проходами. [49] Определение величин G RR , G RN , G NR , G NN , ø RR , ø RN , ø NR , ø NN , ρ RR , ρ RN , ρ NR , ρ NN , осуществляемое на этапе c), может, как и здесь, быть получено с учётом величин G R , G N , ø R , ø N , ρ R , ρ N , ранее определённых на этапе b). [50] Определение величин G RR , G RN , G NR , G NN , ø RR , ø RN , ø NR , ø NN , ρ RR , ρ RN , ρ NR , ρ NN , осуществляемое на этапе c), может, как и здесь, быть выполнено с учётом также входных параметров процесса, касающихся второго прохода прокатки, измеренных во время второго прохода или перед вторым проходом прокатки. Эти измеряемые входные параметры могут содержать один или более одного из следующих параметров: [51] - входная температура стального проката, измеренная на входе в стан горячей прокатки, [52] - температура стального проката, измеренная между первым и вторым проходом прокатки, [53] - толщина стального проката между первым и вторым проходом прокатки, [54] - выходная толщина стального проката после второй прокатки, [55] - скорость стального проката, [56] - время паузы между проходами для второй паузы между проходами, [57] - сила, прикладываемая второй прокатной клетью F2 к стальному прокату, [58] - зазор между двумя рабочими валками второй прокатной клети F2, [59] - выходное натяжение. [60] На этапе c) вышеупомянутые признаки микроструктуры могут быть определены с учётом также химического состава стального проката, диаметра рабочего валка второй клети и модуля Юнга материала, из которого оно изготовлено. [61] Авторы изобретения заметили, что если одно и то же моделирование выполняется для следующего прохода, то количество типов зёрен, т. е. фаз, в конце n-й паузы между проходами составляет 2 n . Каждый тип зёрен определяется (характеризуется) (репрезентативным) размером зерна, (репрезентативной) плотностью дислокаций и относительным содержанием в микроструктуре. Однако такая сложность оказывается проблематичной для моделей процесс-продукты, которые должны использоваться в режиме онлайн, например, для управления станом горячей прокатки. Кроме того, помимо проблем со временем вычислений, такая модель, в которой количество фаз экспоненциально увеличивается с количеством проходов, будет гиперпараметризованной. Таким образом, её калибровка будет труднодостижима и, возможно, неточна или ненадёжна. Для решения этих проблем были разработаны модели, усредняющие свойства фаз в конце каждой паузы между проходами. К сожалению, они плохо прогнозировали конечные неоднородности микроструктуры. [62] В этой связи, настоящее изобретение включает оптимизированный этап усреднения, этап d), способный сократить количество параметров, представляющих микроструктуру. [63] Это выполняется на этапе d) посредством определения репрезентативного рекристаллизованного зерна g R2 и репрезентативного нерекристаллизованного зерна g N2 и их относительных содержаний G R2 и G N2 , как проиллюстрировано на фигуре 2. [64] Признаки репрезентативного рекристаллизованного зерна g R2 , а именно его репрезентативные размер ø R2 и плотность ρ R2 дислокаций, устанавливаются (определяются посредством их вычисления) на основе относительных содержаний G RR , G NR , репрезентативных размеров ø RR , ø NR зёрен и репрезентативных плотностей ρ RR , ρ NR дислокаций зёрен g RR , g NR , рекристаллизованных во второй паузе между проходами. [65] ø R2 определяется посредством усреднения набора размеров {ø RR , ø NR }, при этом усреднение учитывает соответствующие относительные содержания G RR , G NR или зёрна g RR , g NR . В частности, ø R2 может быть определено посредством вычисления взвешенного арифметического среднего ø RR , ø NR , при этом весовыми коэффициентами являются G RR и G NR : [66] ø R2 = (G RR . ø RR + G NR . ø NR )/(G RR + G NR ). [67] ρ R2 может быть определено таким же образом, но на основе ρ RR , ρ NR , G RR и G NR . [68] G R2 определяется, например, посредством суммирования G RR и G NR : G R2 = G RR + G NR . [69] Признаки репрезентативного нерекристаллизованного зерна g N2 , а именно его репрезентативные размер ø N2 и плотность ρ N2 дислокаций, устанавливаются (определяются посредством вычисления) на основе относительных содержаний G NN , G RN , репрезентативных размеров ø NN , ø RN зёрен и репрезентативных плотностей ρ NN , ρ RN дислокаций зёрен g NN , g RN , не рекристаллизованных во время второй паузы между проходами. Это определение достигается, например, тем же способом, который был объяснён выше для признаков репрезентативного рекристаллизованного зерна g R2 . [70] Следовательно, на этапе d), относительное содержание в микроструктуре G R2 , репрезентативный размер зерна ø R2 и репрезентативная плотность ρ R2 дислокаций устанавливаются (определяются посредством вычисления) для зёрен, рекристаллизованных при второй прокатке и во второй паузе между проходами. Также на этапе d), определяются относительное содержание G N2 в микроструктуре, репрезентативный размер ø N2 зерна и репрезентативная плотность ρ N2 дислокаций (определяются посредством вычисления) для зёрен, не рекристаллизованных ни при второй прокатке, ни во второй паузе между проходами. [71] Отмечается, что благодаря этой процедуре усреднения ситуация непосредственно перед третьим проходом (третья прокатка и третья пауза между проходами) аналогична ситуации непосредственно перед вторым проходом (вторая прокатка и вторая пауза между проходами), за исключением того, что начальные величины G R , G N , ø R , ø N , ρ R , ρ N (начальные величины для второго прохода) заменяются на G R2 , G N2 , ø R2 , ø N2 , ρ R2 , ρ N2 для третьего прохода. [72] Эволюция микроструктуры во время третьего прохода определяется так же, как описано выше для второго прохода, за исключением того, что начальные величины G R , G N , ø R , ø N , ρ R , ρ N (начальные величины для второго прохода) заменяются на G R2 , G N2 , ø R2 , ø N2 , ρ R2 , ρ N2 . В конце третьего прохода определённая таким образом микроструктура состоит из четырёх типов зёрен. [73] Свойства этих четырёх типов зёрен затем могут быть усреднены попарно, как описано выше, чтобы получить два репрезентативных типа зёрен, а именно рекристаллизованное и нерекристаллизованное. [74] Более обобщенно, операция горячей прокатки может включать общее количество проходов N (при этом N обычно равно или выше 10), каждый проход включает прокатку и последующую паузу между проходами (или переход после прохода - для последнего N-го прохода), каждый проход обозначается номером n, где n=1…N. Этапы d) и c) затем могут выполняться итеративно, однократно для каждого n-го прохода для n=3…N. В этом случае для каждого n-го прохода, с n=3…N: [75] - этап d) выполняется для определения G Rn-1 , G Nn-1 , ø Rn-1 , ø Nn-1 , ρ Rn-1 , ρ Nn-1 с использованием процедуры усреднения, описанной выше; для n-го прохода эти усреднённые величины определяются на основе следующих величин, определённых во время предыдущего выполнения этапа c) (т. е.: во время выполнения этапа c) для прохода n-1): G NNn-1 , ø RRn-1 , ø RNn-1 , ø NRn-1 , ø NNn-1 , ρ RRn-1 , ρ RNn-1 , ρ NRn-1 , ρ NNn-1 ; и, кроме того, [76] - этап c) выполняется, как описано выше для второго прохода (проход 2), за исключением того, что исходные величины, на которых основан этап c) для n-го прохода, являются величинами G Rn-1 , G Nn-1 , ø Rn-1 , ø Nn-1 , ρ Rn-1 , ρ Nn-1 (вместо G R , G N , ø R , ø N , ρ R , ρ N ), и за исключением того, что учитываемые параметры процесса могут отличаться от параметров для прохода 2; во время выполнения этапа c) определяются следующие величины: G RRn , G RNn , G NRn , G NNn , ø RRn , ø RNn , ø NRn , ø NNn , ρ RRn , ρ RNn , ρ NRn , ρ NNn (аналогично величинам G RR , G RN , G NR , G NN , ø RR , ø RN , ø NR , ø NN , ρ RR , ρ RN , ρ NR , ρ NN для прохода 2). [77] Предпочтительно, упомянутая горячая прокатка выполняется на реверсивном стане, содержащем одну реверсивную прокатную клеть. [78] Ещё более предпочтительно, на упомянутом этапе a) клеть 1 горячей прокатки является упомянутой реверсивной прокатной клетью, и на упомянутом этапе b) пауза I 1 между проходами происходит между первой горячей прокаткой и второй горячей прокаткой в упомянутой реверсивной прокатной клети, и на упомянутых этапах c) и d) пауза I 2 между проходами происходит между второй горячей прокаткой и третьей горячей прокаткой в упомянутой реверсивной прокатной клети. [79] Предпочтительно, упомянутая горячая прокатка выполняется в тандемном стане, содержащем по меньшей мере три клети горячей прокатки. [80] Ещё более предпочтительно, на упомянутом этапе a) клеть F1 горячей прокатки является первой прокатной клетью, на упомянутом этапе b) пауза I 1 между проходами происходит между первой горячей прокаткой в первой клети и второй горячей прокаткой во второй клети, и на упомянутых этапах c) и d) пауза I 2 между проходами происходит между второй горячей прокаткой во второй прокатной клети и третьей горячей прокаткой в третьей прокатной клети. [81] Предпочтительно рекристаллизованные зерна на этапе b) могут быть результатом динамической рекристаллизации и/или постдинамической рекристаллизации и/или статической рекристаллизации. [82] В качестве альтернативы, рекристаллизованные зерна на этапе b) могут быть результатом только статической рекристаллизации. [83] Предпочтительно, рекристаллизованные зерна на этапе c) могут быть результатом динамической рекристаллизации, и/или постдинамической рекристаллизации, и/или статической рекристаллизации. [84] В качестве альтернативы, рекристаллизованные зерна на этапе c) могут быть результатом только статической рекристаллизации. [85] Показательные результаты испытаний представлены на фигуре 3. На фиг. 3 средний размер зерна в конце горячей прокатки, определённый в соответствии с настоящим способом, нанесён на график в сравнении с соответствующим измеренным средним размером зерна (измеренным непосредственно на образце, взятом из стального изделия в конце горячей прокатки). Рассчитанный средний размер зерна представляет собой среднее значение оценочных размеров зерен после последнего прохода, то есть среднее значение величин ø RRn=N , ø RNn=N , ø NRn=N и ø NNn=N (среднее значение является средневзвешенным, весовые коэффициенты равны G RRn=N , G RNn=N , G NRn=N , G NNn=N ). Входные параметры процесса, то есть условия горячей прокатки, изменяются от одной точки к другой на фигуре 3. Фиг. 3 иллюстрирует, что приближение, на котором основан настоящий способ, которое соответствует усреднению, достигнутому на этапе d), является хорошим приближением. Действительно, это позволяет значительно упростить вычисления, одновременно с этим приводя к точным прогнозам, как проиллюстрировано на фиг. 3. [86] В показательном варианте осуществления способа, описанного выше, характеристики микроструктуры стального проката в конце горячей прокатки (т. е.: после прохода N) или на промежуточном этапе горячей прокатки (после прохода n, n=3… N-1), определяются на основе параметров процесса, так называемых входных параметров процесса, фактически применяемых при выполнении упомянутой горячей прокатки. Эти параметры процесса либо измеряются с помощью датчиков, установленных на стане горячей прокатки, либо выводятся из управляющих сигналов, отправляемых на исполнительные механизмы стана горячей прокатки. Таким образом, в этом показательном варианте осуществления способа этот способ является способом непрямого измерения, который позволяет с использованием модели определить характеристики произведённого стального проката (а именно характеристики его микроструктуры) по измерениям (измерениям параметров процесса) или фактически применяемым управляющим сигналам. [87] Этот способ непрямого измерения может также применяться: [88] - для управления (в реальном времени) работой стана горячей прокатки или [89] - для определения механических свойств горячекатаного полуфабриката, на основе его микроструктуры. [90] Управление станом горячей прокатки [91] Знание характеристик микроструктуры, в понятиях относительных содержаний зёрен, их размеров и плотностей дислокаций, очень полезно для управления прокатной клетью(клетями) стана. Действительно, эти величины в значительной степени влияют на пластичность и формуемость полуфабриката. Таким образом, для каждого прохода при прокатке, толщина после прокатки или степень обжатия обычно зависит как от параметров прокатки (таких как зазор между валками), так и от микроструктуры непосредственно перед операцией прокатки. [92] На практике, когда микроструктура не принимается во внимание, довольно обычным является результат, когда не удаётся получить целевую толщину в том случае, когда новый вид продукции прокатывался на стане горячей прокатки (потому что материал содержал небольшую долю рекристаллизованных зёрен и, таким образом, был более жесткий, чем ожидалось, или, наоборот, потому что материал был мягче, чем ожидалось). Под новым видом продукции подразумевается продукция, изготовленная из типа стали, которая ранее не прокатывалась на стане горячей прокатки, и для которой не был приобретён опыт относительно её поведения при горячей прокатке (например, сталь с остаточным содержанием, отличным от обычного, для рассматриваемой сталеплавильной линии, или для которой параметры процесса, используемые до горячей прокатки, отличаются от тех, которые обычно используются на этой сталеплавильной линии). [93] Таким образом, очень полезно управлять станом во время одного или нескольких проходов из N, принимая во внимание характеристики микроструктуры, определённые, как объяснено выше, поскольку это позволяет надёжно оценить формуемость продукции, будь то новый вид продукции или обычный её вид. [94] Более конкретно, согласно первому варианту применения настоящего способа, прокатная клеть, выполняющая n-й проход, управляется или, другими словами, регулируется с учётом G Rn-1 , G Nn-1 , ø Rn-1 , ø Nn-1 , ρ Rn-1 , ρ Nn-1 или, альтернативно, с учётом G NNn-1 , ø RRn-1 , ø RNn-1 , ø NRn-1 , ø NNn-1 , ρ RRn-1 , ρ RNn-1 , ρ NRn-1 , ρ NNn-1 . [95] Например, третий проход прокатки может регулироваться с использованием G R2 , ø R2 , ρ R2, G N2 , ø N2 , ρ N2 . [96] Регулирование n-го прохода обычно достигается также с учётом входных параметров процесса в отношении n-го прохода, таких как: текущая скорость проката, температура выше по ходу процесса и/или ниже по ходу процесса от рабочих валков прокатной клети, осуществляющей n-й проход, текущая сила, оказываемая клетью на стальной прокат, текущий зазор между рабочими валками, текущая скорость вращения рабочих валков, толщина выше по ходу процесса от клети, осуществляющей n-й проход. Также может учитываться химический состав проката и характеристики прокатного стана, такие как диаметр рабочих валков и связанный с ним модуль Юнга. Эти различные параметры и характеристики могут быть измерены (это касается скорости стального проката или его температуры), или предварительно записаны, или получены иным образом (как в случае, например, с диаметром рабочего валка). [97] Регулирование прокатной клети, осуществляющей n-й проход, может включать в себя определение одной или совокупности уставок процесса на основе: [98] - характеристик микроструктуры (например, G Rn-1 , G Nn-1 , ø Rn-1 , ø Nn-1 , ρ Rn-1 , ρ Nn-1 ), [99] - одного или совокупности входных параметров процесса и других параметров или характеристик, упомянутых в абзаце выше, [100] - целевой выходной толщины или коэффициента обжатия, которые должны быть получены после n-го прохода. [101] Одна или совокупность уставок процесса могут содержать одну или совокупность из следующих уставок: заданное усилие, которое должно прикладываться клетью к изделию, заданный зазор между рабочими валками, заданная скорость вращения рабочих валков. [102] Одна или совокупность уставок процесса передаются на один или более контроллеров или исполнительных механизмов клети, осуществляющей n-й проход, в результате чего n-й проход осуществляется в соответствии с упомянутыми уставками. [103] Регулирование прокатной клети, осуществляющей n-й проход, может включать определение среднего напряжения текучести, которое должно применяться во время n-го прохода, причём среднее напряжение текучести вычисляется на основе значений G Rn-1 , G Nn-1 , ø Rn-1 , ø Nn-1 , ρ Rn-1 , ρ Nn-1 . Например, среднее напряжение текучести, которое должно применяться во время третьего прохода прокатки, может быть определено (посредством вычисления) с использованием G R2 , ø R2 , ρ R2, G N2 , ø N2 , ρ N2 и входных параметров процесса. [104] Определение среднего напряжения текучести может быть достигнуто, например, в соответствии с уравнениями (6) и (7) в работе Лисселя (Lissel) и др. Так называемая «модель пика давления при прокатке и давления металла на валки» (friction-hill roll-force model) также может быть использована для определения среднего напряжения текучести, которое должно применяться. Используемая модель пика давления при прокатке и давления металла на валки может быть моделью Орована (Orowan). Однако это могут быть и другие модели, известные специалисту в данной области техники, такие как модели Sims или Bland & Ford. Общая теория каждой из этих трёх моделей описана, например, в работе «The calculation of roll pressure in hot and cold flat rolling», E. Orowan, Proceedings of the Institute of Mechanical Engineers, June 1943, Vol. 150, No. 1, pp. 140-167 для модели Орована, в работе «The calculation of roll force and torque in hot rolling mills», R. B. Sims, Proceedings of the Institute of Mechanical Engineers, June 1954, Vol. 168, No 1, pp. 191-200 для модели Sims, в работе «The Calculation of Roll Force and Torque in Cold Strip Rolling with Tensions,” D. R. Bland и H. Ford, Proceedings of the Institute of Mechanical Engineers, June 1948, Vol. 149, p. 144, для модели Bland & Ford. Модель пика давления при прокатке и давления металла на валки может использоваться для дальнейшего определения используемых уставок процесса, таких как прилагаемое усилие и/или скорость вращения. [105] В показательном варианте осуществления, описанном здесь, каждый n-й проход прокатки (где n от 1 до N) регулируется с использованием описанной выше технологии регулирования. Тем не менее, в качестве альтернативы, только некоторые из проходов прокатки или, возможно, только один проход прокатки (например, один или несколько проходов прокатки, с n ≥ 3) могут регулироваться таким образом на основе оценённых характеристик микроструктуры. [106] Определение механических свойств горячекатаного полуфабриката [107] Согласно второму применению настоящего способа, характеристики микроструктуры стального проката в конце горячей прокатки, то есть после последнего прохода прокатки (т. е.: после N-го прохода), а именно G RRn=N , G RNn=N , G NRn=N , G NNn=N , ø RRn=N , ø RNn=N , ø NRn=N , ø NNn=N , ρ RRn=N , ρ RNn=N , ρ NRn=N , ρ NNn=N (возможно, дополнительно усреднённые попарно, как пояснялось выше), принимаются во внимание для определения последующей эволюции микроструктуры стального проката во время последующего охлаждения на выходном рольганге и, возможно, во время последующей горячей намотки. [108] Для определения упомянутой последующей эволюции микроструктуры стального проката, конечно, полезно знать характеристики микроструктуры сразу после горячей прокатки, в качестве начальной точки для дальнейших преобразований. Определение последующей эволюции может быть продолжено в соответствии с любой адекватной моделью процесс-продукт для охлаждения выходного рольганга (и, возможно, для горячей намотки), например, в соответствии с абзацем 101 в документе EP3645182B1. Затем можно определить одно или несколько механических свойств полученного таким образом горячекатаного рулона на основе упомянутой конечной микроструктуры. Под механическим свойством подразумевается одно свойство из следующих свойств: предел текучести YS, предельная прочность на растяжение UTS, удлинение, раздача отверстия, формуемость. Для определения одного или нескольких механических свойств, исходя из конечной микроструктуры и химического состава, могут быть использованы различные существующие модели, известные специалисту в данной области техники, в зависимости от марки рассматриваемой стали. В частности, это определение может быть основано на модели, описанной в следующей статье S. Allain и др.: “Microstructure based modeling for the mechanical behavior of ferrite–pearlite steels suitable to capture isotropic and kinematic hardening”, Materials Science and Engineering: A, Volume 496, Issues 1–2, 25 November 2008, Pages 329–336, ISSN 0921–5093; например, на основе уравнений 1–4 этой статьи, или на основе более сложной версии этих уравнений, представленной в разделе 3 этой статьи (уравнения 5–15). [109] Следует отметить, что определение механических свойств стального проката на основе технологических параметров, используемых во время его изготовления, и на основе металлургической модели действительно представляет практический интерес. В этом отношении европейская норма (EN10373) даже определяет, при каких условиях механические свойства рулонов могут быть конкретизированы клиентам на основе таких модельных вычислений, вместо того чтобы основываться на прямых механических испытаниях, что иллюстрирует фактическую промышленную полезность таких определений механических свойств на основе моделей. [110] Мгновенный способ определения характеристик микроструктуры стального полуфабриката во время горячей прокатки выполняется с помощью электронного устройства, имеющего структуру компьютера. Электронное устройство содержит по меньшей мере процессор и память. Оно также содержит считываемый компьютером носитель, предназначенный для долговременного хранения информации, такой как жёсткий диск или флэш-память, который содержит инструкции (точнее, компьютерную программу, содержащую эти инструкции), выполнение которых электронным устройством заставляет электронное устройство выполнять упомянутый способ определения характеристик микроструктуры стального изделия. [111] Электронное устройство также содержит интерфейс связи для приёма данных, в частности для приёма входных параметров процесса, упомянутых выше. [112] В рассматриваемом здесь варианте осуществления, электронное устройство также содержит интерфейс человек-машина, такой как дисплей компьютера, при этом оно выполнено с возможностью вывода одной или нескольких характеристик микроструктуры, определённых электронным устройством, с использованием интерфейса человек-машина. [113] Когда электронное устройство используется для управления станом горячей прокатки, его интерфейс связи подключается к датчикам стана горячей прокатки (например, к датчикам температуры, скорости или толщины) и/или к контроллеру или исполнительным механизмам стана горячей прокатки для приёма данных, представляющих параметры процесса (такие как сила, действующая на изделие, или скорость вращения). [114] Эта связь может быть проводной или беспроводной. Она может быть достигнута с помощью локальной сети или шины, например, типа CAN (Controller Area Network), CAN+, или такого типа, как шина локального управления. Она также может быть достигнуто с помощью общедоступной сети, такой как Интернет. [115] Когда электронное устройство используется для управления станом горячей прокатки, его интерфейс связи также подключается к контроллеру стана и/или к исполнительным механизмам стана, на которые передаются вышеупомянутые уставки для управления проходами горячей прокатки. [116] Когда электронное устройство используется для определения одной или нескольких механических характеристик стального изделия, его интерфейс связи может быть подключён к датчикам и/или исполнительным механизмам стана для получения входных параметров процесса. [117] В качестве альтернативы, это устройство может быть подключено к промышленной производственной базе данных, в которой такие параметры регистрируются во время производства. В этом последнем случае входные параметры процесса электронное устройство приобретает на основании опыта, после горячей прокатки стального продукта. [118] Когда электронное устройство используется для определения одной или нескольких механических характеристик стального продукта, электронное устройство может быть выполнено с возможностью вывода упомянутых механических свойств с использованием интерфейса связи, в результате чего одна или несколько механических характеристик сохраняются в вышеупомянутой промышленной базе данных. Альтернативно или в дополнение, оно может быть выполнено с возможностью вывода одной или нескольких механических характеристик с использованием человеко-машинного интерфейса электронного устройства. [119] В представленном выше примере электронное устройство имеет структуру автономного компьютера или электронного калькулятора. Тем не менее, в альтернативных вариантах осуществления изобретения электронное устройство может принимать форму распределённой компьютерной системы, содержащей, например, два или более компьютеров, функционально соединённых друг с другом, или содержащей удалённые и, возможно, распределённые вычислительные ресурсы, такие как облачные вычислительные ресурсы.

Формула 1. Способ определения характеристик микроструктуры стального полуфабриката во время горячей прокатки, содержащей по меньшей мере три прохода, включающий этапы, на которых: a) получают репрезентативное значение размера зерна для упомянутого стального проката перед первым проходом прокатки, b) в конце первой паузы I 1 между проходами определяют - относительное содержание G R рекристаллизованных зёрен g R и относительное содержание G N нерекристаллизованных зёрен g N , - репрезентативные размеры ∅ R , ∅ N зёрен и репрезентативные плотности ρ R , ρ N , дислокаций для упомянутых рекристаллизованных зёрен g R и упомянутых нерекристаллизованных зёрен g N , c) в конце второй паузы I 2 между проходами определяют - относительное содержание G RR зёрен g RR , рекристаллизованных в конце упомянутой первой паузы I 1 между проходами и рекристаллизованных в конце упомянутой второй паузы I 2 между проходами, - относительное содержание G RN зёрен g RN , рекристаллизованных в конце упомянутой первой паузы I 1 между проходами и не рекристаллизованных в конце упомянутой второй паузы I 2 между проходами, - относительное содержание G NR зёрен g NR , не рекристаллизованных в конце упомянутой первой паузы I 1 между проходами и рекристаллизованных в конце упомянутой второй паузы I 2 между проходами, - относительное содержание G NN зёрен g NN , не рекристаллизованных в конце упомянутой первой паузы I 1 между проходами и не рекристаллизованных в конце упомянутой второй паузы I 2 между проходами, - репрезентативные размеры ∅ RR , ∅ RN , ∅ NR , ∅ NN зёрен и репрезентативные плотности ρ RR , ρ RN , ρ NR , ρ NN дислокаций упомянутых зёрен g RR , g RN , g NR , g NN , d) перед третьим проходом прокатки определяют следующие характеристики микроструктуры указанного стального полуфабриката: - относительное содержание G R2 репрезентативных рекристаллизованных зёрен g R2 и относительное содержание G N2 репрезентативных нерекристаллизованных зёрен g N2 , - для репрезентативных рекристаллизованных зёрен g R2 : размер ∅ R2 зерна и плотность ρ R2 дислокаций на основе относительных содержаний G RR , G NR зёрен, репрезентативных размеров ∅ RR , ∅ NR зёрен и плотностей ρ RR , ρ NR дислокаций зёрен g RR и g NR , - для репрезентативных нерекристаллизованных зёрен g N2 : размер ∅ N2 зерна и плотность ρ N2 дислокаций на основе относительных содержаний G NN , G NR зёрен, репрезентативных размеров ∅ RN , ∅ NN зёрен и плотностей ρ NN , ρ RN дислокаций зёрен g RN и g NN . 2. Способ по п. 1, в котором также получают один или более параметров из следующих входных параметров процесса, измеренных во время упомянутой горячей прокатки или до горячей прокатки: ○ входная температура стального проката, измеренная на входе стана горячей прокатки, используемого для осуществления упомянутой горячей прокатки, ○ входная толщина стального проката на входе стана, ○ скорость стального проката, ○ время паузы между проходами для первой или второй паузы между проходами, ○ сила, прикладываемая валком стана, ○ зазор между двумя рабочими валками стана, ○ выходное натяжение, - при этом на этапе b) и c) определяют одну или более из следующих величин: G R , G N , ∅ R , ∅ N , ρ R , ρ N, G RR , G RN , G NR , G NN , ∅ RR , ∅ RN , ∅ NR , ∅ NN , ρ RR , ρ RN , ρ NR , ρ NN , возможно, каждую из упомянутых величин, на основе указанных одного или более входных параметров процесса. 3. Способ по п. 1 или 2, в котором дополнительно: e) выводят относительные содержания G R2 , G N2 и репрезентативные размеры ∅ R2 , ∅ N2 зёрен, а также плотности ρ R2 , ρ N2 дислокаций оператору на дисплей компьютера. 4. Способ по любому из пп. 1-3, в котором дополнительно: e') записывают в базу данных промышленного производства одну или более величин из следующих: относительное содержание G R2 , G N2 и репрезентативные размеры ∅ R2 , ∅ N2 зёрен, и плотности ρ R2 , ρ N2 дислокаций. 5. Способ по любому из пп. 1-4, в котором упомянутую горячую прокатку выполняют в реверсивном стане, содержащем одну реверсивную прокатную клеть. 6. Способ по любому из пп. 1-4, в котором упомянутую горячую прокатку выполняют в тандемном стане, содержащем по меньшей мере три клети горячей прокатки. 7. Способ по любому из пп. 1-6, в котором рекристаллизованные зерна на этапе b) могут быть результатом динамической рекристаллизации, и/или постдинамической рекристаллизации, и/или статической рекристаллизации. 8. Способ по п. 7, в котором рекристаллизованные зёрна на этапе b) могут быть результатом только статической рекристаллизации. 9. Способ по любому из пп. 1-8, в котором рекристаллизованные зёрна на этапе c) могут быть результатом динамической рекристаллизации, и/или постдинамической рекристаллизации, и/или статической рекристаллизации. 10. Способ по п. 9, в котором рекристаллизованные зёрна на этапе c) могут быть результатом только статической рекристаллизации. 11. Способ по любому из пп. 2-10, в котором клеть горячей прокатки, выполняющую упомянутый третий проход, регулируют с использованием G R2 , ∅ R2 , ρ R2 , G N2 , ∅ N2 , ρ N2 , определённых на этапе d). 12. Способ по п. 11, в котором среднее напряжение текучести, применяемое во время третьего прохода прокатки, определяют с использованием G R2 , ∅ R2 , ρ R2 , G N2 , ∅ N2 , ρ N2 , определённых на этапе d). 13. Способ по п. 12, в котором среднее напряжение текучести, применяемое во время третьего прохода прокатки, определяют с использованием одного или более входных параметров процесса, касающихся третьего прохода. 14. Способ по любому из пп. 1-13, в котором в ходе упомянутой горячей прокатки выполняют 10-15 проходов горячей прокатки и производят стальную полосу. 15. Способ по любому из пп.1-14, в котором в ходе упомянутой горячей прокатки выполняют 15-35 проходов горячей прокатки и производят толстолистовую сталь. 16. Способ по любому из пп. 1-15, в котором упомянутая горячая прокатка включает общее количество N проходов, при этом каждый проход включает в себя прокатку и последующую паузу между проходами или переход после прохода, причем каждый проход обозначается его номером n, где n=1..N, и этапы d) и c) выполняют итеративно, однократно для каждого прохода n, где n=3..N, при этом - во время выполнения этапа d) для прохода n определяют относительные содержания G Rn-1 , G Nn-1 , размеры ∅ Rn-1 , ∅ Nn-1 зёрен и плотности ρ Rn-1 , ρ Nn-1 дислокаций для репрезентативных зёрен g Rn-1 , g Nn-1 посредством усреднения на основе следующих величин, определённых во время предыдущего выполнения этапа c), осуществляемого для прохода n-1: G NNn-1 , ∅ RRn-1 , ∅ RNn-1 , ∅ NRn-1 , ∅ NNn-1 , ρ RRn-1 , ρ RNn-1 , ρ NRn-1 , ρ NNn-1 ; и, кроме того, - во время выполнения этапа c) для прохода n определяют указанные следующие величины на основе G Rn-1 , G Nn-1 , ∅ Rn-1 , ∅ Nn-1 , ρ Rn-1 , ρ Nn-1 : G RRn , G RNn , G NRn , G NNn , ∅ RRn , ∅ RNn , ∅ NRn , ∅ NNn , ρ RRn , ρ RNn , ρ NRn , ρ NNn . 17. Способ по п. 16, в котором для прохода n, по меньшей мере, при n большем или равном 3, регулируют клеть горячей прокатки, выполняющую проход n: - на основе следующих величин, определённых во время выполнения этапа d) для прохода n: G Rn-1 , G Nn-1 , ∅ Rn-1 , ∅ Nn-1 , ρ Rn-1 , ρ Nn-1 , или - на основе следующих величин, определённых во время выполнения этапа c) для прохода n-1: G NNn-1 , ∅ RRn-1 , ∅ RNn-1 , ∅ NRn-1 , ∅ NNn-1 , ρ RRn-1 , ρ RNn-1 , ρ NRn-1 , ρ NNn-1. 18. Способ по п. 17, в котором проход n регулируют с учётом одного или более входных параметров процесса, касающихся прохода n, и, возможно, также с учётом целевой выходной толщины или коэффициента обжатия, которые должны быть получены после прохода n. 19. Способ по п. 16, в котором дополнительно определяют одно или более механических свойств, которые имеет стальной прокат после упомянутой горячей прокатки и, возможно, после охлаждения и намотки, причём указанные одно или более механических свойств определяют из следующих характеристик микроструктуры, которые стальной прокат имеет после последнего прохода N: G RRn=N , G RNn=N , G NRn=N , G NNn=N , ∅ RRn=N , ∅ RNn=N , ∅ NRn=N , ∅ NNn=N , ρ RRn=N , ρ RNn=N , ρ NRn=N , ρ NNn=N . 20. Электронное устройство, содержащее, по меньшей мере, процессор и память, выполненное с возможностью осуществления способа по любому из пп. 1-19. 21. Стан горячей прокатки, содержащий одну или более прокатных клетей и содержащий электронное устройство по п. 20, причём электронное устройство выполнено с возможностью осуществления способа по любому из пп. 11-13 или по п. 15 или 16. 22. Считываемый компьютером носитель информации, содержащий компьютерную программу, содержащую инструкции, выполнение которых электронным устройством по п. 20 заставляет электронное устройство выполнять способ по любому из пп. 1-19.