CC BY
45
ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО
УДК 669.187.56
Вдовин К.Н., Ячиков М.И., Юсин А.Н., Позин А.Е., Русин Е.А. ПЕРЕПЛАВ НОЖЕВЫХ МАРОК СТАЛЕЙ МЕТОДОМ ЭШП
Аннотация. Рассмотрены вопросы переработки отходов прокатного производства, в частности, электрошпаковый переплав ножевых сталей. Показана технология производства ножей и подготовки электрода для ЭШП. Оценена экономическая эффективность предложенного способа утилизации отходов металлургического производства.
Ключевые слова: электрошпаковый переплав, прокат, ножи, электрод, сталь, инвентарная головка, выход годного.
'ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (ММК) является одним из крупнейших производителей листового проката в РФ. Учитывая объемы проката, производимого ММК - ЛПЦ-5(АПР-2, АПР-3, АПР-4, АПР-5, АПР-9, НТА-1, НТА-2), ЛПЦ-6 (АП, АНГЦ), ЛПЦ-3 (АП), ЛПЦ-4(АПР-2), ЛПЦ-7 (АПР), ЛПЦ-8(АУР), Сортовой цех (стан 450), ЛПЦ-9 (стан 5000), ЛПЦ-11 (стан 2000) для ООО «Ме-ханоремонтный комплекс» (МРК), актуальным является вопрос повышения эффективности изготовления оборудования, и в частности, дисковых и полосовых ножей.
Ножи являются одним из наиболее важных элементов агрегатов продольной и поперечной резки в листопрокатном производстве. Это наиболее уязвимая и регулярно ремонтируемая деталь (рис. 1).
■f^Jrl ■¿LA
НрГЛ W \ 1 |ддж
Рис. 1. Агрегат продольной резки в работе
МРК освоил полный цикл изготовления этого вида изделий. На сегодняшний день производство ножей агрегатов в условиях МРК протекает по следующей маршрутной карте:
- плавка стали в электропечах;
- разливка в формы электродов ЭШП;
- переплав ЭШП;
- ковка заготовок дисковых ножей;
- предварительная термическая обработка (отжиг);
- механическая обработка;
О Вдовин К.Н.. Ячиков М.И.. Юсин А.Н.. Позин А.Е.. Русин Е.А.. 2017
- окончательная термическая обработка (закалка с высоким отпуском).
Ножи изготавливают из поковок III группы по ГОСТ 8479. В качестве заготовки для изготовления поковок дисковых и полосовых ножей используют слиток ЭШП из специальных сталей МРК, полученный путем переплава литых электродов литейного цеха [1-5].
В качестве материалов для изготовления дисковых и полосовых ножей для ММК используют стали марок 6ХВ2С, 4Х5МФС по ГОСТ 5950, а также специальные стали СП 1, СП 2, СП 3, СП 4.1, СП1.1 с запатентованными МРК химическими составами.
Электрод для ЭШП состоит из инвентарной головки и сплавляемой части, соединенных между собой при помощи электродуговой сварки. Однако ножевые марки сталей относят к категории несвариваемых, поэтому для сборки электродов ЭШП был применен способ механического соединения.
Для этого на одном из торцов заготовки электрода предварительно фрезеруют площадку под переходник к ивентарной головке (рис. 2,а). На фрезерованном выступе сверлят четыре отверстия под болты (рис. 2,6). Переходник и заготовку электрода стягивают на болты и к переходнику приваривают инвентарную головку (рис. 2,в) методом ручной дуговой сварки.
После проведения переплава от сплавляемой части электрода остается не сплавившаяся часть - «огарок» (рис.3). Вес огарка варьируется в зависимости от диаметра электрода.
Таким образом, как видно из табл. 1, основные потери металла при переплаве ножевых марок сталей связаны с наличием «огарка».
Для увеличения выхода годного металла предлагаем новую схему крепления ножевого электрода (рис. 4). Фреро-ванный торец электрода из ножевой стали соединяют при помощи болтового соединения с переходником из хорошо свариваемой стали, а переходник при помощи электродуговой сварки приваривают к инвентарной головке. Для обеспечения хорошего электрического контакта между переходником и электродом ЭШП осуществляют их сварку (рис. 4).
Для сборки электродов диаметром 140 и 240 мм предложено применить один болт М30-6х110,58 ГОСТ 7805. Для сборки электродов диаметром 330 мм предложено применить три таких болта.
Рис. 3. Огарок сплавляемой части электрода ЭШП ножевой марки стали
Расчет прочности болта произведен по формуле Рб=х Ов тт Л 2/4,
где х=1 - коэффициент упрочнения; Ов = 5200 кг/см2- временное сопротивление (ГОСТ 1759.4-87 для болтов класса прочности 5.8); ей =25,7 мм - внутренний диаметр резьбы по дну впадины.
Рб= 1 • 5200 • 3,14 • 2,572/4 = 26961 кг.
а
б
Рис. 2. Собранный электрод ЭШП из ножевой стали (обозначения в тексте)
ИнОентарная голоОко
Переходник Электрод ЭШП
Сборной шов
Рис. 4 Новая конструкция электрода ЭШП из ножевой стали
Данные по весу электрода и слитка ножевых марок сталей
Таблица 1
Диаметр электрода, мм Средний вес, кг Расходный коэффициент Потери, кг
электрода слитка механическая обработка огарок
140 409,5 374 1,10 3 2 отв. 038 + фрезеровка площадки 32,5
240 1295,7 1183,4 1,10 7 4 отв. 038 + фрезеровка площадки 105,3
330 2306 2107 1,10 10 4 отв. 038 + фрезеровка площадки 189
Для проверки расчета определена сила, вызывающая возможный срез витков болта. Расчет проведен по формуле
Рр = тт с11 к Н кт (в,
где к = 0,87 - коэффициент полноты резьбы болта;Н=60 мм - высота резьбы; кт = 0,55 - коэффициент, учитывающий пластическую деформацию витков; (в = 0,6 • Ов = 3120 кг/см2 - предел прочности резьбы на срез
Рр=3,14 • 2,57 • 0,87 • 6 • 0,55 • 3120=72285 кг.
Как показывают расчеты, болтовое соединение с большим запасом может выдержать вес сплавляемой части электрода.
Новая конструкция при сопоставимых с имеющейся конструкцией затратах и потерях металла на механическую обработку позволит полностью (без «огарка») сплавить ножевой электрод, что значительно увеличивает массу получаемого слитка (табл. 2).
Расчет экономической эффективности представлен в табл. 3.
Таким образом, годовой экономический эффект может составить:
23 276 143,02 - (21 664 790,69 + 99 729) = 1 511 623,33 руб.
Применив новую технологии сборки электрода из ножевой стали и оценив ее эффективность, внедрили эту технологию в производство с достаточно высоким эффектом.
Таблица 2
Расчет массы слитка и расходного коэффициента при использовании новой конструкции электрода ЭШП из ножевой стали
Диаметр электрода, мм Средний вес электрода, кг Потери на механическую обработку, кг Расчетный вес слитка, кг Расходный коэффициент
140 409,5 2 1 отв. МЗО + фрезеровка торца 407,5 1,01
240 1295,7 4,7 1 отв. МЗО + фрезеровка торца 1291,0 1,01
330 2306 9,5 3 отв. МЗО + фрезеровка торца 2296,5 1,01
Таблица 3
Расчет экономической эффективности_
Конструкция Масса электродов за последние 12 мес., кг Расходный коэффициент Масса слитков за последние 12 мес., кг Стоимость слитков за последние 12 мес., рублей Полезный возврат (огарки)
Масса, кг Стоимость, руб
Существующая конструкция 185 905 1,10 169 817 21 664 790,69 14 247 99729
Предлагаемая конструкция 185 905 1,01 184 064 23 276143,02 - -
Список литературы.
1. Совершенствование технологии элекгрошлакового переплава меди / К.Н. Вдовин, A.A. Подосян, А.Н. Юсин и др. // Вестник Магнитогорского гос. техн. ун-та. им. Г.И.Носова. 2004. №1. С. 49-51.
2. Исследование технологии электрошлакового переплава отходов металлургического оборудования / К.Н. Вдовин, A.A. Подосян, А.Н. Юсин и др. // Литейные процессы. Магнитогорск: МГТУ, 2004. вып. №4. С. 123-128.
3. Вдовин К.Н., Подосян A.A., Юсин А.Н. Увеличение стойкости дисковых ножей // Теория и технология металлургического производства. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2007. вып. 7. С. 75 - 83.
4. Кочкин С.В., Семин А.Е. Переработка металлической стружки с применением электрошлаковых технологий // Современные проблемы электрометаллургии стали: материалы XIV Международной конф.: 2 ч. / под ред. В.Е. Рощина. Челябинск: издательский центр ЮУрГУ, 2015. С.108-112.
5. Переплав стружки стали 25X1МФ методом ЭШП / К.Н. Вдовин, А.Н. Юсин, А.Е. Позин и др. II Современные проблемы электрометаллургии стали: материалы XIV Международной конф.: 2 ч. / под ред. В.Е. Рощина. Челябинск: издательский центр ЮУрГУ, 2015. С. 112 -116.
Сведения об авторах
Вдовин Константин Николаевич - зав. каф. технологии металлов и литейных процессов, д-р техн. наук, проф. ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», Магнитогорск, Россия. E-mail: vdovin@inagtu.ru
Ячиков Матвей Игоревич - аспирант каф. технологии металлов и литейных процессов ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», Магнитогорск, Россия.
Раздел 3
Юсин Александр Николаевич - нач. службы качества и инжиниринга ООО «Механоремонтный комплекс». Магнитогорск, Россия. E-mail: yusin.ani@mrk.mrnk.ru.
Позин Андрей Евгеньевич - нач. бюро разработки технологии MHJ13 ООО «Механоремонтный комплекс». Магнитогорск, Россия. E-mail: pozinatt®, mrk.mmk.ru
Русин Евгений Александрович - ведущий инженер бюро разработки технологии MHJ13 ООО «Механоремонтный комплекс». Магнитогорск, Россия. E-mail: intel@inbox.ru
INFORMATION ABOUT THE PAPER IN ENGLISH
REMELTING OF KNIFE STEELS BY THE ELECTROSLAG REMELTING METHOD
Vdovin Konstantin Nikolaevich - The Chief of Technology of Metallurgy and Foundry Processes Departament, Dr. Sc.(Eng), Professor, Nosov Magnitogorsk State Technical University, Magnitogorsk,RussianFederation.E-mail : Vdovin®,magtu. ru.
Yachikov Matvei Igorevich - PhD student of Technology of Metallurgy and Foundry Processes Departament, Nosov Magnitogorsk State Technical University, Magnitogorsk,Russian Federation.
Yusin Alexander - The Chief of quality service and engineering LLC 000 "Mehanoremontny complex." Magnitogorsk, Russian Federation. E-mail: y us i n. a n a m rk. m mk. ru.
Pozin Andrei - The Chief of the Depertament for the development of technology the CCM LLC 000 «Mehanoremontny complex» Magnitogorsk, Russian Federation. E-mail: po / i n. a ta m rk. m mk. ru.
Rusin Evgeny - Leading engineer of the Bureau of development of technology of continuous castingmachine. 000 "Mehanoremontny complex" Magnitogorsk, Russian Federation. E-mail: intel Vvinbox.Ri
Abstract. The questions of waste rolling production recycling and electroslag remelting of steel are shown in particular. The technology of knives production and the preparation of the electrode for ESR is given. Economic efficiency of the proposed method of disposal of metallurgical wastes is estimated.
Keywords: electroslag remelting, rolling, knives, electrode, steel, inventory head, the yield.
♦
♦
♦
Ссылка на статью:
Переплав ножевых марок сталей методом ЭШП / Вдовин К.Н., Ячиков М.И., Юсин А.Н., Познн А.Е., Русин Е.А. // Теория и технология металлургического производства. 2017. №1(20). С. 23-26.
Vdovin K.N., Yachikov I. М., Yusin A., Pozin A., Rusin Е. Remelting of knife steels by the electroslag remelting method. Teoria i tehnologia metallurgiceskogo proizvodstva. [ The theory and process engineering of metallurgical production], 2017, vol. 20, no. 1, pp. 23-26.
