Магнитогорские ученые разрабатывают интеллектуальный подход, который позволит производственникам прогнозировать свойства стали без остановки производственного процесса. Проект ученых оценил и Президент Российской Федерации: молодой ученый Екатерина Лопатина выиграла Президентскую стипендию для аспирантов на его развитие. Всего в 2024 году определены 500 победителей конкурса из 73 регионов России.
Разработкой программно-интеллектуального комплекса для управления технологическими параметрами производства горячекатаного подката и холоднокатаного проката на основе моделирования эволюции микроструктуры и происходящих фазовых превращений в сверхнизкоуглеродистых сталях молодой ученый, аспирантка кафедры технологий обработки материалов МГТУ им. Г.И. Носова Екатерина Лопатина занимается четвертый год, эту тему взяла и для своей кандидатской диссертации.
«Эту тему предложила мой научный руководитель с творческим подходом Марина Андреевна Полякова. Она сказала, что мы отойдем от привычного подхода, когда процессы горячей и холодной прокатки рассматриваются раздельно, и будем рассматривать данные процессы как единую технологическую цепочку производства стального проката. Цель проекта – исследование особенностей напряженно-деформированного состояния горячекатаного подката и холоднокатаного проката с учетом происходящих изменений соотношения фаз при такой обработке и его влияние на конечные свойства стали», - поясняет Екатерина.
В процессе разработки проекта ученые наблюдают за соотношением фаз и решают сразу три задачи: во-первых, разрабатывают программно-интеллектуальный комплекс для моделирования напряженно-деформированного состояния, учитывающего изменения микроструктуры и формирования структурно-зависимых свойств, потому что в процессе прокатки в каждой клети прокатного стана происходят характерные для определенных режимов фазовые превращения; во-вторых, разрабатывают подходы для разработки таких математических моделей, которые позволяют учитывать происходящие изменения микроструктуры на основе существующих и прогнозируемых режимов деформационной обработки для получения металлопроката из перспективных марок стали; в-третьих, исследуют эволюцию структурообразования сталей для прогнозирования функциональных свойств получаемого металлопроката с учетом особенностей фазового состава и изменения напряженно-деформированного состояния в процессе обработки.
«Наш подход разрабатывается для малоизученных сталей, таких как, например, трип-стали, многофазные стали, то есть, с одной стороны, малоизученные, а с другой – востребованные и популярные у потребителей. Про них мало информации, как в отечественной литературе, так и в зарубежной. Проведя литературный обзор и некоторые исследования, мы пришли к выводу, что в принципе изменение микроструктуры при прокатке в клетях прокатного стана можно просчитать математически – это новый научный подход для исследования изменения фазового состава стали. Например, при прокатке стали при 900 градусов, производственник меняет температурный режим, например, повысив его, а что произойдет при этом с микроструктурой стали или соотношением составляющих ее фаз, он не может знать, а наш подход даст на это точный ответ. Благодаря разрабатываемому алгоритму и математическому анализу, можно спрогнозировать изменения фазового состава стали при различных режимах термодеформационной обработки – смоделировать его и для этого не нужно проводить дорогостоящие эксперименты», - рассказывает Екатерина Лопатина.
Проверку правильности выбранного направления исследований молодой ученый с наставником провели уже и в лабораториях университетов МГТУ им. Г.И. Носова и вуза–партнера, с проведением металлографических исследований посодействовали в НИИ Наносталей родного вуза.
«Физическое моделирование, а по сути, имитацию процесса горячей прокатки, проводили на комплексе Gleeble, который является физическим симулятором термомеханических процессов, который позволяет, моделировать реальные процессы деформации металлов и сплавов», - говорит аспирантка.
Готовый проект Екатерина Лопатина представит уже в следующем году на защите своей диссертации. Девушка уверена, что ее новый подход позволит прогнозировать получение требуемых функциональных свойств металлопроката из уникальных марок стали.
