CC BY
109
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ
УДК 621.771.074:621.771.25
ОПЫТ ПРОИЗВОДСТВА КРУГЛОГО СОРТОВОГО ПРОКАТА ИЗ СТАЛИ МАРКИ 60С2ХА С ПОВЫШЕННЫМИ ТРЕБОВАНИЯМИ К ГЛУБИНЕ ОБЕЗУГЛЕРОЖЕННОГО СЛОЯ В УСЛОВИЯХ ОАО «ММК»
Тулупов О.Н.1, Моллер А.Б.1, Левандовский С.А.1, Кинзин Д.И.1, Олина Анна2, Новицкий Р.В.3, Дзюба А.Ю.3, Шурыгин В.И.3, Серпков Е.С.3
1 Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, Магнитогорск, Россия
2 Mubea IT Spring Wire, Простеёв, Чешская Республика
3 Магнитогорский металлургический комбинат, Магнитогорск, Россия
Аннотация. Металл, применяемый для изготовления пружин и рессор, должен обладать, кроме необходимой прочности в условиях статического, динамического или циклического нагружений, достаточно хорошей пластичностью, высокими пределами упругости и выносливости и высокой релаксационной стойкостью. На качество пружин и рессор влияет состояние поверхности прутков. Требования к качеству поверхности и глубине обезуглеро-женного слоя горячекатаного проката все более ужесточаются. К наиболее распространённым способам борьбы с ростом обезуглероженного слоя можно отнести управляемый нагрев стали. Целью исследования является обеспечение максимально возможной равномерности деформации и, тем самым, уменьшение толщины обезуглероженного слоя. В работе проведена оптимизация калибровки промежуточных клетей и проволочного блока. При прокатке по новой схеме деформации застреваний не произошло, итоговые размеры прокатываемого круглого профиля диаметром 14 мм находились в пределах существующих допусков на продукцию (±0,3 мм). Результатом применения новой калибровки стало производство проката с высоким качеством поверхности, а в дальнейшем и автомобильных пружин, удовлетворяющих высоким эксплуатационным требованиям.
Ключевые слова: пружинная сталь, обезуглероженный слой, неравномерность деформации, калибровка валков, овальность сечения, качество поверхности.
Введение
Известно, что пружинная сталь - это низколегированный сплав, среднеуглеродистая или высокоуглеродистая сталь с повышенным пределом текучести. Это позволяет изделиям из пружинной стали возвращаться к исходной форме, несмотря на значительный изгиб и скручивание. Пружины и рессоры испытывают в работе многократные знакопеременные нагрузки и после их снятия должны полностью восстанавливать свои первоначальные размеры. В связи с такими условиями работы, металл, применяемый для изготовления пружин и рессор, должен обладать, кроме необходимой прочности в условиях статического, динамического или циклического нагружений, достаточно хорошей пластичностью, высокими пределами упругости и выносливости и высокой релаксационной стойкостью, а при работе в агрессивных средах (ат-
мосфере пара, морской воде и др.) должен быть также и коррозионностойким.
На качество пружин и рессор влияет состояние поверхности прутков, проволоки и полос. Наличие наружных дефектов (трещин, закатов, плен, волосовин, раковин, заусенцев, вдавленной окалины и др.), а также обезуглероженного слоя снижает упругие и циклические свойства металла. Поэтому ранее в процессе изготовления пружин наружные дефекты на поверхности прутков и полос удалялись зачисткой или шлифованием, а глубина обезуглероженного слоя регламентировалась государственным стандартом на рессорно-пружинную сталь. В настоящее время наиболее привлекательными с позиций снижения себестоимости являются технологии, включающие минимальное количество операций и обеспечивающие ресурсосбережение. Современной тенденцией в изготовлении пружин является применение горячекатаного проката без обточки поверхности.
В связи с этим требования к качеству поверхности и глубине обезуглероженного слоя горячекатаного проката все более ужесточаются.
Явление обезуглероживания поверхности металла заключается в том, что газы, находящиеся в печи и содержащие окислители, вступают в химическое соединение с углеродом, входящим в состав стали. В результате получаются газообразные соединения, которые выделяются в атмосферу, а поверхностный слой металла обедняется углеродом. С течением времени при повторных нагревах обезуглероженный слой на металле становится толще, причем иногда этот слой состоит даже из чистого железа. Вследствие обезуглероживания механические качества поверхностного слоя значительно снижаются и могут быть выявлены только при специальном исследовании.
Возможности обезуглероживания (в той или иной мере) подвержены все типы сталей, и потому следует иметь в виду, что оно может снижать качество деталей, изготовленных из стали любой марки. Практически можно считать, что если в сталях с содержанием углерода 0,20-0,25% наличие обезуглероженного слоя поверхности опасно лишь в определенных, специальных случаях, то у сталей с содержанием углерода в 0,40-0,45% оно должно быть признано опасным недостатком, с которым всегда необходимо считаться при решении вопроса о технологии производства той или иной детали. Поверхностное обезуглероживание, зарождающееся еще при горячей механической обработке слитка, является одним из серьезных пороков современного производства сталей, значительно снижающих прочность сталей при переменных нагрузках.
Степень обезуглероживания и глубину обезуглероженного слоя можно определить несколькими способами, из которых наиболее распространенными являются следующие: измерение твердости поверхности образца до нагрева и после него в заданной атмосфере (твердость зависит от содержания углерода) и анализ микроструктуры, выявляющий картину происшедших в стали превращений. Возможно, проведение химических анализов последовательно срезаемых слоев металла, а также нахождение изменения его массы [1].
К наиболее распространённым способам борьбы с ростом обезуглероженного слоя можно
отнести: управляемый нагрев стали и его особенности (рис. 1), выплавку стали с определенным химическим составом (легирование), управление процессом обработки стали давлением, термическую обработку готовой горячекатаной стали [1] и физические способы устранения обезуглероженного слоя.
Все перечисленные способы отличаются различной эффективностью и изучены не одинаково, в связи с разной сложностью. Наименьшее количество патентов на изобретения и полезные модели, а также публикаций можно обнаружить по тематике управления процессом обработки давлением с целью снижения величины обезуглероженного слоя пруженных сталей [2].
Г-< ■ ад; " -
Ч , ; '
1 '..V
' I
Глубина обезуглероживания, мм Факт Требования ГОСТ 1763-68
Частичного 0,20 0,14
Полного 0,06 0,03
Рис. 1. Результаты прокатки после управляемого нагрева без изменения калибровки
В связи с ранее названным, заслуживает отдельного внимания исследование резервов пластической деформации при прокатке в калибрах. Целью исследования является обеспечение максимально возможной равномерности деформации и, тем самым, уменьшение толщины обезуглероженного слоя.
Технические и технологические разработки
Применительно к стану 170 были рассмотрены следующие варианты оптимизации калибровки по критерию неравномерности деформации [3, 4] при прокатке круглого профиля диаметром 14 мм:
1) оптимизация калибровки проволочного блока при увеличении сечения подката и росте количества проходов в блоке с 2-х до 4-х;
2) оптимизация калибровки обжимной группы клетей с получением квадратного сечения на промежуточном рольганге;
3) оптимизация калибровки черновой группы клетей стана (клети №2-8) с использованием системы калибров ромб-квадрат;
4) моделирование прокатки заготовки увеличенного сечения (152^170 мм) в комбинации с описанными выше вариантами калибровки валков.
Из рассмотренных вариантов решения поставленной задачи наиболее перспективными с точки зрения снижения толщины обезуглероженного слоя являются варианты, связанные с увеличением размера заготовки и, как следствие, с увеличением суммарного коэффициента вытяжки. При этом с точки зрения минимизации затрат на изменение технологии и проведение опытных прокаток наиболее предпочтительным является вариант 1, связанный с оптимизацией калибровки валков проволочного блока. Опытную прокатку по данному варианту калибровки возможно провести с минимальными затратами на подготовку. Результаты прокатки с применением новой калибровки представлены на рис. 2. Наглядно прослеживается положительное влияние от применения скорректированной калибровки, позволившей обеспечить более равномерную деформацию металла по сечению. Недопустимо высокие значения контрольных параметров наблюдаются в местах залегания поверхностных дефектов. Поэтому дальнейшие мероприятия по улучшению качества раската должны быть направлены на применение прокатных валков с улучшенным состоянием поверхности.
Основным критерием эффективности коррекции калибровки являлась возможность «выкатывания» образовавшегося обезуглероженного
слоя вследствие реализации более равномерной деформации металла при прокатке. В существующем и регулярно применяющемся уже более двадцати лет структурно-матричном подходе к описанию, анализу и проектированию режимов сортовой прокатки равномерность деформации в калибрах различной формы характеризуется коэффициентом неравномерности Кнер.
Стоит особо отметить, что высокая неравномерность деформации в большей степени способствует износу прокатных валков и, как следствие, образованию новых зон повышенной неравномерности.
Более равномерная деформация может способствовать лучшей выкатке дефектов, которые могли быть образованы на стадиях получения металла и заготовки и, что особенно важно, положительно влияет на равномерное распределение обезуглероженного слоя как по длине раската, так и по его сечению. Следовательно, для снижения количества дефектов и повышения качества поверхности прокатной продукции необходимо обеспечивать как можно меньший уровень неравномерности деформации. Кроме того, уменьшение внутренних остаточных напряжений позволит более эффективно использовать металлопрокат в дальнейших переделах.
Фото Глубина частичного обезуглероживания, мм Глубина полного обезуглероживания, мм
0,12 0,02 длиной 0,7
9 0,23 (по дефекту) 0,03 длиной 0,65 мм
Рис. 2. Результаты прокатки после управляемого нагрева с изменением калибровки -----------------------------Вестник МГТУ им. Г. И. Носова. 2015. №2
Опыт производства круглого сортового проката... Тулупов О.Н., Моллер А.Б., Левандовский С.А., КинзинД.И, Олина Анна и др.
Из всех причин, вызывающих неравномерность деформации, особенно значимой является несоответствие формы инструмента форме деформируемого тела. При сортовой прокатке такое несоответствие неизбежно существует.
Несовершенство схем калибровок валков приводит к уменьшению степени гомотетично-сти форм деформируемого тела и инструмента [5, 6]. Повышение степени подобия этих форм позволяет снизить неравномерность деформации. В большинстве случаев сортовой прокатки калибровщикам приходится иметь дело с негомотетичными формами (рис. 3).
мации металла в двух калибрах будет иметь вид
Рис. 3. Пример негомотетичной формы металла и калибра
Снижение неравномерности деформации позволяет:
- уменьшить износ прокатных валков;
- снизить расход энергии на процесс прокатки металла;
- получить более равномерно распределённые нагрузки при прокатке по ширине, распределяя усилия на прокатные валки;
- повысить стабильность процесса по критерию «точность»;
- получить более точные геометрические размеры готовой продукции;
- продлить срок службы механизмов прокатных клетей.
Опираясь на структурно-матричный подход, для оценки неравномерности деформации при формоизменении металла в калибрах используется коэффициент неравномерности деформации Кнер.
Кнер можно рассчитывать как для процесса формоизменения внутри одного очага деформации, так и для двух рядом расположенных.
Величина среднеквадратического отклонения компонента матрицы формоизменения количественно может отражать неравномерность формоизменения как в одном калибре, так и в двух смежных. В этом случае интегральный коэффициент неравномерности формоизменения для дефор-
I
1=1
п
К
нер
п
I Ми)'
1=1
/ \2 ' п >
п
1=1
п
V
где Кнер - коэффициент неравномерности деформации; п - количество векторов описывающих четверть сечения калибра или входящего сечения металла; X - соотношение каждого вектора входящего сечения к вектору выходящего (рис. 4).
Вектор калибра (формы на выходе) (Ь)
Рис. 4. Пояснения копределению коэффициента неравномерности деформации
Как показывает практика, применения коэффициента неравномерности деформации его значения для случая сортовой прокатки и в различных системах калибров должны варьироваться в диапазоне от 0,18 до 0,30 [3].
Различные системы калибров, особенности деформации, форма калибров и регламентированные при прокатке зазоры в большой степени оказывают воздействие на формирования численного значения коэффициента неравномерности деформации.
Для оценки интегрального значения коэффициента неравномерности деформации руководствуются классическими статистическими пара-
метрами и характеристиками, такими как стандартное отклонение, наименьшие квадраты, среднее арифметическое, медианная оценка и др.
Результаты исследования
Анализ и сопоставление неравномерности деформации металла при прокатке по существующей и новой калибровке проводили на основе технологических режимов прокатки круга диаметром 14 мм.
Для вычисления коэффициента неравномерности деформации все представленные формы калибров и промежуточных сечений раската подвергались оцифровке на основе структурно-матричного подхода.
На основе вычисленных коэффициентов неравномерности деформации для технологических карт (назовём их «Штатная калибровка» и «Новая калибровка») были построены диаграммы распределения значений коэффициента неравномерности деформации, которые представлены на рис. 5 и 6.
Также рассчитаны статистические характеристики для полученных значений коэффициентов неравномерности деформации, которые представлены в табл. 1 и необходимые величины для цененаправленной коррекции межвалковых зазоров, обеспечивающие предупреждение дефектов раската по геометрическим показателям [7, 8].
Неравномерность деформации для штатной калибровки
0,325
0,2430'2540,239
0,2930,278 0,283°'298
0,163
0,310
0,283
0,299
0,274
0,2550,257
0,287 0,285
0,2130,214
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
Рис. 5. Распределение Кнер по проходам для «Штатной калибровки» Неравномерность деформации для новой калибровки
0.350 0.300 0.250 0.200 0.150 0.100 0.050 0.000
0.325
0 293 0 298
0.278 0283
0.254 0.243 . 0.239
0.163
0.134
0.252
0.290
0.271
0.246
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Рис. 6. Распределение Кнер по проходам для «Новой калибровки»
Таблица 1
Статистические характеристики для оценки неравномерности деформации
Характеристика Штатная калибровка Новая калибровка
Все проходы Проходы с 12 по 21 Все проходы Проходы с 12 по 21
Стандартное отклонение 0,04707 0,03273 0,04508 0,02939
Сумма квадратов 1,45353 0,55050 1,31201 0,45910
Вариация 0,18171 0,12562 0,18320 0,12352
Среднее арифметическое 0,25905 0,26053 0,24605 0,23797
Медиана 0,27411 0,25680 0,24600 0,23812
Максимум 0,32484 0,29948 0,32484 0,29013
Минимум 0,13357 0,21311 0,13357 0,20124
Размах 0,19126 0,08648 0,19126 0,08943
Анализируя полученные сведения, можно сделать следующие выводы:
- стандартное отклонение и среднее арифметическое значение для новой калибровки меньше, следовательно, неравномерность деформации стала меньше и более стабильной, о чём также свидетельствует вариация;
- меньшее значение медианы для новой калибровки свидетельствует об общем снижении числовых значений в выборке коэффициентов неравномерности деформации;
- сумма квадратов для значений с 12 по 21 проходы сократилась на 16,6%, что также сигнализирует о сокращении масштабов исследуемой величины;
- максимальные и минимальные значения для проходов с 12 по 21 сократились, что свидетельствует о снижении пиков и колебаний неравномерности в новой калибровке.
На основе приведённой информации можно сделать вывод, что предлагаемая калибровка является более эффективной с точки зрения показателя неравномерности деформации.
Снижение неравномерности деформации и её более равномерное распределение по проходам позволило получить продукцию с более равномерно распределенным обезуглероженным слоем, а следовательно, и с более равномерно распределенными механическими свойствами поверхности, что является критически важным для
условий эксплуатации пружинной стали.
При подборе возможных режимов деформации преследовалась цель минимального «вмешательства» в существующую калибровку. Такой подход позволяет снизить затраты на внедрение полученных результатов и уменьшить влияние фактора рассогласованности существующей технологии и новых интегрируемых решений. Итоговый предложенный вариант изменений схемы деформации позволил ещё и повысить универсальность использования парка валков через создание условий возможности производства профиля круг диаметром 14 мм по часто реализуемой на стане схеме прокатки круга диаметром 6,5 мм, дополнительно к существующей, в два раза реже применяемой схеме круг диаметром 5,5 мм. Данное преимущество способствует повышению эффективности производства, снижению технологических простоев при переходах с выполнения одного заказа на другой и позволяет упростить решение задачи оптимизации парка валков [9].
Кроме того, при переходе на новую калибровку с завершением формирования готового профиля в четвертой позиции чистового проволочного блока, то есть на валках с уменьшенным диаметром, произошло снижение усилия и момента прокатки в силу того, что диаметр валков в блоке в 1,5 раза меньше и длина очага деформации, а значит, и площадь контакта снижены. В результате даже при повышении скорости прокатки с 15 до 18 (м/с) и работе клетей при пониженных оборотах нагрузка на клети и привод не превысила номинальных значений, находясь в диапазоне 24-85% (номинальная загрузка - 100%). Сравнительный анализ загрузки электродвигателей главных приводов по моменту прокатки до и после применения нового режима деформации для клетей чистового блока приведен на рис. 7.
Повышение скорости прокатки круга диаметром 14 мм связано с переносом получения готового профиля ближе к концу (четвертая позиция чистового десятиклетевого проволочного блока) стана и необходимостью пропорционального роста скорости. Данный факт не влечёт за собой повышение производительности стана.
При прокатке по новой схеме деформации застреваний не произошло, итоговые размеры прокатываемого круглого профиля диаметром 14 мм в основном находились в пределах существующих допусков на продукцию (±0,3 мм) (табл. 2).
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВДАВЛЕНИЕМ
СЧБ А (старая калибровка)
Загрузка двигателя, %
25.0.: - I:: 1. ■ 11-г
Обороты двигателя
06:2?.09 96. 22.30 06.24:00 06.24.30 06.25:00 06:25.30 06:26:00 06.26:36 06:27.00 06.27.36 0628:00 0623:30 0629:00 06.29:36 06:30.99 06.30.30 06:31.99 96.
СЧБ А (новая калибровка)
Загрузка двигателя, %
гг
Обороты двигателя
105010251000-
- РРВ-А_Зреес)_РеесШ<
18.22 м/с
Рис. 7. Сравнение загрузки двигателя проволочного блока
Таблица 2
Размеры образца круга 14 из стали марки 60С2ХА после опытной прокатки
Параметр Значение
По высоте 14,0 мм
По ширине (по марке) 13,85 мм
По диагоналям 1 14,0 мм
2 14,2 мм
Результат смещения «стола» вводной арматуры на 4-й позиции.
Увеличение выпуска чистового калибра, произведенное ранее с целью избавления от периодического уса, в некоторой степени способствовало росту овальности. Таким образом, данное решение только частично компенсировало влияние реальной причины возникновения периодических колебаний раската. Поэтому в качестве одного из мероприятий для уменьшения овальности готового профиля можно рекомендовать поиск и устранение механической причины периодических колебаний раската с частотой, равной одному обороту валка в чистовой клети, и уменьшение выпуска чистового калибра с 24 до 22 град.
Заключение
Осуществленный переход на невыработанные калибры при опытной прокатке круга диаметром 14 мм в промежуточной группе клетей и применение новых режимов обжатий в совокупности с разработанными калибровками и выполнение большинства требований по химическому составу выплавленной стали и специализированному режиму нагрева заготовки позволило обеспечить высокое качество поверхности проката и необходимые эксплуатационные характеристики подвергнутых испытаниям в компании «Мубеа» опытных пружин.
Таким образом, решение научно-производственной задачи по производству сортового проката специального назначения является комплексом мероприятий и нововведений [10]. Одну из центральных ролей играет научный инструмент целенаправленной коррекции калибровки профиля, обеспечивающей снижение неравномерности деформации. Результатом применения новой калибровки стало производство проката с высоким качеством поверхности, а в дальнейшем и автомобильных пружин, удовлетворяющих высоким эксплуа-
тационным требованиям.
Список литературы
1. Темлянцев M.B., Михайленко Ю.Е. Окисление и обезуглероживание стали в процессах нагрева под обработку давлением. М.: Теплотехник, 2006. 200 с.
2. Смирнов В.К., Шилов В.А., Инатович Ю.В. Калибровка прокатных валков. М.: Теплотехник, 2010. 490 с.
3. Совершенствование существующих технологических схем прокатки на основе оптимизации форм калибров с целью повышения качества сортовой продукции / Левандовский С.А., Моллер А.Б., Назаров Д.В., Зайцев A.A. // Моделирование и развитие процессов ОМД. 2006. № 1. С. 129-137.
4. Structural-matrix models for long product rolling processes modeling production tracebility and forming consumer properties of products / Tulupov O.N., Moller A.B., Kinzin D.I., Levandovskiy S.A., Ruchinskaya N.A., Nalivaiko A.V., Rychkov S.S., Ishmetyev E.N. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2013. № 5 (45). С. 46-50.
5. Повышение точности прокатки сортовых профилей простой и фасонной форм / Тулупов О.Н., Моллер А.Б., Кинзин Д.И., Левандовский С.А., Новицкий Р.В., Рычков С.С. // Металлургические процессы и оборудование. 2013. № 4 (34). С. 99-105.
6. Современные научно-технические подходы для повышения эффективности процессов сортовой прокатки на технологических комплексах DANIELI / Тулупов О.Н., Луценко А.Н., Моллер А.Б., Кинзин Д.И., Трайно А.И. // Калибровочное бюро. 2013. № 2. С. 56-76.
7. Использование адаптивной структурно-матричной модели для управления качеством сортового проката с разработкой рациональных предупреждающих действий / Моллер А.Б., Ручинская H.A., Зайцев A.A., Тулупов О.Н., Луценко А.Н. // Неделя металлов в Москве: сборник трудов конференций и семинаров; редкол. : Сивак Б. А. и др.. М., 2007. С. 357-367.
8. Управление качеством сортового проката путем использования рациональных предупреждающих действий при настройке станов / Тулупов О.Н., Ручинская H.A., Моллер А.Б., Лимарев A.C., Луценко А.Н. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2007. № 4. С. 73-80.
9. Саранча С.Ю., Моллер А.Б. Повышение эффективности сортопрокатного производства ОАО «ММК» путем увеличения точности металлургических мехенизмов // Механическое оборудование металлургических заводов. 2014. № 3. С. 25-29.
10. Развитие комплексной оценки качества сортопрокатной металлопродукции / Моллер А.Б., Левандовский С.А., Найдёнова A.B., Логинова И.В. // Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. 2014. № 2. С. 42-46.
11. Колокольцев В.М. Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова. История. Развитие // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2014. №1(45). С. 5-6.
12. Колокольцев В.М., Разинкина Е.М. Университетский комплекс: интеграция и непрерывность // Высшее образование в России. 2011. №5. С. 3-10.
13. Производство высокопрочной стальной арматуры для железобетонных шпал нового поколения / Чукин М.В., Корчунов А.Г., Бакшинов В.А., Барышников М.П., Гун Г.С., Долгий Д.К., Ефимова Ю.Ю., Колокольцев В.М., Копцева Н.В., Куранов К.Ю., Лебедев В.Н., Мезин И.Ю., Полякова М.А., Чукин В В.; под общ. ред. М.В. Чукина. Москва, 2014.
14. Стальная проволока / Белалов Х.Н., Клековкин A.A., Клеков-кина H.A.,, Гун Г.С., Корчунов А.Г., Полякова М.А. Магнитогорск, 2011.
15. Производство стальной проволоки / Белалов Х.Н., Клековки-на H.A., Клековкин A.A., Никифоров Б.А., Гун Г.С., Корчунов А.Г., Зюзин В.И., Кулеша В.А., Савельев Е.В. / Белалов Х.Н. Магнитогорск, 2005.
16. Перспективы производства высокопрочной стальной арматуры из высокоуглеродистых марок стали / Чукин М.В., Гун Г.С., Корчунов А.Г., Полякова М.А. //Черные металлы. 2012. №12. С. 8-16.
17. Высокопрочная арматура для железобетонных шпал нового поколения / Ушаков С.Н., Чукин М.В., Гун Г.С., Корчунов А.Г., Полякова М.А. // Путь и путевое хозяйство. 2012. №11. С. 25-27.
18. Создание и развитие теории квапиметрии металлургии / Гун Г.С., Рубин Г.Ш., Чукин М.В., Гун И.Г., Мезин И.Ю., Корчунов А.Г. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2003. №5. С. 67.
INFORMATION ABOUT THE PAPER IN ENGLISH
EXPERIENCE IN THE PRODUCTION OF ROUND LONG PRODUCTS OF STEEL GRADE 60S2KHA WITH HIGHER REQUIREMENTS TO A DECARBURIZED LAYER DEPTH AT OJSC MMK
Tulupov Oleg Nikolayevich - D.Sc. (Eng.), Professor, Nosov Magnitogorsk State Technical University, Magnitogorsk, Russia. Phone: +7 (3519) 298 525. E-mail: [email protected].
Moller Alexander Borisovich - D.Sc. (Eng.), Professor, Nosov Magnitogorsk State Technical University, Magnitogorsk, Russia. Phone: +7 (3519) 298 525. E-mail: [email protected].
Levandovskiy Sergey Anatol'evich - Ph.D. (Eng.), Associate Professor, Nosov Magnitogorsk State Technical University, Magnitogorsk, Russia. Phone: +7 (3519) 298 525. E-mail: [email protected].
Kinzin Dmitriy Ivanovich - Ph.D. (Eng.), Associate Professor, Nosov Magnitogorsk State Technical University, Magnitogorsk, Russia. Phone: +7 (3519) 298 525. E-mail: [email protected].
Olina Anna - Engineer, Laboratory for Development of Semi-products, Mubea IT Spring Wire, Prostejov, Czech Republic.
Novitskiy Ruslan Vitalievich - Head of the Long Products Shop, Open Joint Stock Company Magnitogorsk Iron and Steel Works, Magnitogorsk, Russia.
Dzyuba Anton Yurievich - Head of the Long Products Laboratory, Research and Development Center, Open Joint Stock Company Magnitogorsk Iron and Steel Works, Magnitogorsk, Russia.
Shurygin Vladimir Ivanovich - Chief Roll Pass Designer, Research and Development Center, Open Joint Stock Company Magnitogorsk Iron and Steel Works, Magnitogorsk, Russia.
Serpkov Egor Sergeevich - Lead Engineer of the Group for the Rolling Division, Research and Development Center, Open Joint Stock Company Magnitogorsk Iron and Steel Works, Magnitogorsk, Russia.
Abstract. Steel used to produce springs and carriage springs should have the required strength under static, dynamic or cyclic loadings, good ductility, high limits of elas-
ticity and endurance, and high relaxation resistance. The quality of springs and carriage springs depends on a surface of rods. Requirements to the surface quality and depth of a
decarburized layer of hot rolled products become stricter. The most common methods for preventing a growth of the decarburized layer include controlled steel heating. The aim of the research is to provide maximum possible uniform deformation and reduction of the decarburized layer thickness. This article focuses on roll pass design optimization for intermediate stands and a finishing high-speed rod block. When rolling in a new pattern of deformation, we had no sticking of metal in the stands and finished sizes of rolled round long products with a diameter of 14 mm were within the existing tolerances for products (±0.3 mm). A new roll pass design resulted in production of rolled products with a high surface quality, and in future we will have a possibility to produce automotive coil springs, satisfying high performance requirements.
Keywords: Spring steel, decarburized layer, nonuniform deformation, roll pass design, cross-section oval-ity, surface quality.
References
1. Temlyantsev M.V., Mikhaylenko Yu.E. Okislenie i obe-zuglerozhivanie stali v protsessakh nagreva pod obrabotku davleniem [Steel oxidation and decarburization in the process of heating for metal forming]. Moscow: Teplotekhnik, 2006, 200 p.
2. Smirnov V.K., Shilov V.A., Inatovich Yu.V. Kalibrovka prokatnykh valkov [Roll pass design]. Moscow: Teplotekhnik, 2010, 490 p.
3. Levandovskiy S.A., Moller A.B., Nazarov D.V., Zaitsev A.A. Sovershenstvovanie sushchestvuyushchikh tekhnologicheskikh skhem prokatki na osnove optimizatsii form kalibrov s tselyu pov-ysheniya kachestva sortovoy produktsii [Improvement of existing rolling technologies by optimization of a pass design shape to improve the quality of long products]. Modelirovanie i razvitie protsessov OMD [Simulation and development of metal forming processes], 2006, no. 1, pp. 129-137.
4. Tulupov O.N., Moller A.B., Kinzin D.I., Levandovskiy S.A., Ruchinskaya N.A., Nalivaiko A.V., Rychkov S.S., Ishmetiev E.N. Structural-matrix models for long product rolling processes modeling production traceability and forming consumer properties of products. Vestnik Magnitogorskogo gosudarstvennogo tekhnich-eskogo universiteta im. G.I. Nosova [Vestnik of Nosov Magnitogorsk State Technical University], 2013, no. 5 (45), pp. 46-50.
5. Tulupov O.N., Moller A.B., Kinzin D.I., Levandovskiy S.A., Novitskiy R.V., Rychkov S.S. Povyshenie tochnosti prokatki sor-tovykh profiley prostoy i fasonnoy form [Improvement of rolling accuracy to produce section products with simple and shaped forms], Metallurgicheskie protsessy i oborudovanie [Metallurgical processes and equipment], 2013, no. 4 (34), pp. 99-105.
6. Tulupov O.N., Lutsenko A.N., Moller A.B., Kinzin D.I., Traino A.I. Sovremennye nauchno-tekhnicheskie podkhody dlya povysheniya effektivnosti protsessov sortovoy prokatki na tekhnologicheskikh kompleksakh DANIELI [Modern scientific and technical approaches to increase efficiency of section rolling technology on Danieli facilities], Kalibrovochnoe byuro [Pass design], 2013, no. 2, pp. 56-76.
7. Moller A.B., Ruchinskaya N.A., Zaitsev A.A., Tulupov O.N., Lutsenko A.N. Ispolzovanie adaptivnoy strukturno-matrichnoy modeli dlya upravleniya kachestvom sortovogo prokata s raz-rabotkoy ratsionalnykh preduprezhdayushchikh deystviy [Using an adaptive structural matrix model for long products quality con-
trol, including development of reasonable preventive measures]. Nedelya metallov v Moskve sbornik trudov Konferentsiy i Semina-rov. redkol.: Sivak B. A. i dr. [A collection of papers presented at conferences and seminars at the Moscow Metal Week. The editorial staff includes Sivak B. A. et al.]. Moscow, 2007, pp. 357-367.
8. Tulupov O.N., Ruchinskaya N.A., Moller A.B., Limarev A.S., Lutsenko A.N. Upravlenie kachestvom sortovogo prokata putem ispolzovaniya ratsionalnykh preduprezhdayushchikh deystviy pri nastroyke stanov [Long products quality control by taking reasonable preventive measures, when adjusting mills], Vestnik Magnttogorskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta ¡m. G.I. Nosova [Vestnik of Nosov Magnitogorsk State Technical University], 2007, no. 4, pp. 73-80.
9. Sarancha S.Yu., Moller A.B. Povyshenie effektivnosti sortopro-katnogo proizvodstva OAO «MMK» putem uvelicheniya tochnosti metallurgicheskikh mekhanizmov [Improvement of efficiency of the OJSC MMK section rolling facilities with increasing precision of metallurgical machines]. Mekhanicheskoe oborudovanie metallurgicheskikh zavodov [Mechanical equipment of metallurgical plants], 2014, no. 3, pp. 25-29.
10. Moller A.B., Levandovskiy S.A., Naidenova A.V., Loginova I.V. Razvitie kompleksnoy otsenki kachestva sortoprokatnoy metallo-produktsii [Development of the integrated quality assessment of long products]. Mashinostroenie: setevoy elektronnyi nauchnyi zhurnal [Mechanical Engineering: Network Electronic Scientific Journal], 2014, no. 2, pp. 42-46.
11. Kolokoltsev V.M. Nosov Magnitogorsk State Technical University. History. Development. Vestnik Magnitogorskogo Gosudarstvennogo Tekhnicheskogo Universiteta im. G.I. Nosova [Vestnik of Nosov Magnitogorsk State Technical University]. 2014, no. 1(45), pp. 5-6.
12. Kolokoltsev V.M., Razinkina E.M. A university complex: integration and steadiness. Vysshee obrazovanie v Rossii [Higher education in Russia], 2011, no. 5, pp. 3-10.
13. Chukin M.V., Korchunov A.G., Bakshinov V.A., Baryshnikov M.P., Gun G.S., Dolgiy D.K., Efimova Yu.Yu., Kolokoltsev V.M., Koptseva N.V., Kuranov K.Yu., Lebedev V.N., Mezin I.Yu., Polyakova M.A., Chukin V.V. Proizvodstvo vysokoprochnoj stal'noj armatury dlya zhelezobetonnykh shpal novogo pokoleniya: pod obshhej redaktsiej M.V. Chukina [Production of high-strength steel reinforcement bars for concrete sleepers of a new generation: under the general editorship of Chukin M.V]. Moscow, 2014.
14. Belalov Kh.N., Klekovkin A.A., Klekovkina N.A., Gun G.S., Korchunov A.G., Polyakova M.A. Stal'naya provoloka [Steel wire]. Magnitogorsk, 2011.
15. Belalov Kh.N., Klekovkina N.A., Klekovkin A.A., Nikiforov B.A., Gun G.S., Korchunov A.G., Zyuzin V.l., Kulesha V.A., Saveliev E.V. Proizvodstvo stal'noj provoloki [Steel wire production]. Magnitogorsk, 2005.
16. Chukin M.V., Gun G.S., Korchunov A.G., Polyakova M.A. Prospects of production of high-strength steel reinforcement bars from high-carbon steel grades. Chernye metally [Ferrous metals], 2012, no. 12, pp. 8-16.
17. Ushakov S.N., Chukin M.V., Gun G.S., Korchunov A.G., Polyakova M.A. High-strength reinforcement bars for concrete sleepers of a new generation. Put' i putevoe khozyajstvo [Railways and railway facilities], 2012, no. 11, pp. 25-27.
18. Gun G.S., Rubin G.Sh., Chukin M.V., Gun I.G., Mezin I.Yu., Korchunov A.G. Metallurgy qualimetry theory design and development. Vestnik Magnitogorskogo Gosudarstvennogo Tekhnicheskogo Universiteta im. G.I. Nosova [Vestnik of Nosov Magnitogorsk State Technical University]. 2003, no. 5, pp. 67.
Методы определения расхода горячего дутья на отдельно взятую фурму в горне доменной печи / Тулупов О.Н., Моллер А.Б., Левандовский С.А., Кинзин Д.И., Olina Anna, Новицкий Р.В., Дзюба А.Ю., Шурыгин В.И., Серпков Е.С. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2015. №2. С. 28-36.
Tulupov O.N., Moller A.B., Levandovskiy S.A., Kinzin D.I., Olina Anna, Novitskiy R.V., Dzyuba A.Yu., Shurygin V.I., Serpkov E.S. Experience in the production of round long products of steel grade 60s2kha with higher requirements to a decarburized layer depth at OJSC MMK. Vestnik Magnitogorskogo Gosudarstvennogo Tekhnicheskogo Universiteta im. G.I. Nosova [Vestnik of Nosov Magnitogorsk State Technical University]. 2015, no. 2, pp. 28-36.
