CC BY
39
5. Найзабеков А.Б., Ашкеев Ж.А., Лежнев С.Н. Роль сдвиговых деформаций в закрытие внутренних дефектов // Изв. Вузов. Черная металлургия. - 1999. - №10. - С.20 - 22.
6. Быков П.О. Исследование формирования однородности не-прерывнолитого слитка с целью улучшения качества прокатной продукции: автореф. ... канд. техн. наук. - Караганда, 2010. - 21 с.
7. Заключение о выдаче инновационного патента на изобретение. Заявка № 2009/1232.1 «Устройство для моделирования процесса прокатки при производстве непрерывно-литой заготовки». / Сержанов Р.И., Быков П.О., Богомолов А.В.
Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова, г.Павлодар. Материал поступил в редакцию 27.02.2012.
П.О. БЫКОВ
КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ УРД1СШЕ КЕШЕНД1 ЭСЕР ЕТУ АРКДСЫНДА УЗШСС1З К^УЙЬШРАН ОРТАЛЫЩ КЕУЕКТ1КТЩ Т0МЕНДЕУ1
P.O. BYKOV
REDUCTION OF CENTRAL POROSITY OF CONTINUOUSLY CAST INGOT THROUGH COMPLEX EFFECTS ON THE CRYSTALLIZATION PROCESS
Туйшдеме
Жумыста узшссЬ куйылган болаттан жасалган кесектщ сапасын жацсартудыц кешендi тэсiлiн зерттеулер жyргiзудiц нэтиже^нде усынылган.
Resume
During researches an integrated method for improving the quality of steel continuously cast ingot was proposed.
УДК 621.771:666.982.24
г.в. ГЕНЕРАЛОВА, А.В. БОГОМОЛОВ, Н. ОЖГИХИН ПРИМЕНЕНИЕ ТЕРМОУПРОЧНЕННОГО
арматурного проката в строительстве
Мероприятия по улучшению качества проката, как правило, требуют повышения капитальных и эксплуатационных затрат при производстве проката. Однако использование проката повышенного качества обуславливает
10
снижение капитальных и эксплуатационных затрат в тех сферах производства, где этот прокат применяют. Улучшение качества металла повышает потенциальные возможности черной металлургии в покрытии дефицита в прокате, то есть обеспечивает удовлетворение потребности в металлопрокате меньшим количеством металла с повышенными прочностными характеристиками. Упрочнение является не только эффективным способом получения высокопрочных арматурных стержней из низколегированных марок сталей, но и эффективным способом повышения прочности стержней из углеродистой стали до уровня прочности стержней из низколегированной стали в горячекатанном состоянии. Термическое упрочнение арматурных стержней из углеродистой стали обыкновенного качества марки Ст5 на класс Ат-ШС позволяет заменить низколегированную горячекатанную арматурную сталь марки 35ГС класса А -III. В результате замены марки стали 35ГС на более мягкую и пластичную Ст5 также улучшаются условия проведения технологического процесса прокатки (стойкость валков, энгргосиловые параметры и др.) [1]. Выбор марки стали Ст5 для организации массового выпуска термически упрочненного проката обоснован следующими преимуществами:
- возможностью выплавки с применением сравнительно дешевых и доступных раскислителей;
- достаточной технологичностью в производстве на всех этапах металлургического передела;
- остутствием склонности к трещинообразованию как при деформационно-термическом упрочнении, так и при сварке.
Увеличенное содержание марганца и кремня в стали 35ГС обеспечивает повышение к устойчивости переохлажденного аустенита в интервале 400-600°С, как следствие этого, увеличению в структуре доли перлитной составляющей и упрочнению феррита за счет растворения в нем легирующих элементов. Это обуславливает повышение прочностных свойств по сравнению с классом А-II в среднем на 100 МПа при незначительном снижении пластичности и свариваемости. Однако такого повышения прочности можно достичь путем термической обработки сталей обыкновенного качества без увеличения содержания легирующих элементов.
Стержневая арматура, используемая в железобетонных конструкциях, является основным элементом, воспринимающим растягивающие нагрузки, обеспечивая тем самым прочность и надежность всей конструкции. При изготовлении железобетонных конструкций широко применяют предварительное натяжение арматуры, благодаря чему ограничивается ширина трещин в бетоне, а также повышается жесткость и выносливость
11
конструкций. По условиям эксплуатации арматурная сталь периодического профиля должна обладать определенным уровнем механических свойств, в первую очередь усталостной прочностью. Наряду с этим, она должна обладать достаточной пластичностью, обеспечивающей возможность перераспределения нагрузок. Кроме того, следует учитывать и другие требования, такие как склонность к коррозионному растрескиванию, свариваемость и хладостойкость [2].
В результате осуществления термического упрочнения с прокатного нагрева имеется реальная возможность повысить механические свойства (прочность и вязкость при сохранении пластичности) до уровня, при котором арматура будет соответствовать другому, более высокому классу прочности (А-ГУ, А-У). Механические свойства стержневой арматуры после термической или термомеханической обработки должны соответствовать требованиям ГОСТ 10884-94 (таблица 1).
Для осуществления термического упрочнения низкоуглеродистых сталей необходимы большие скорости охлаждения порядка 500°С/с. В связи с этим предлагается способ охлаждения и соответсвующие конструкции охлаждающих устройств, обеспечивающие быстрое достижение температуры конца мартенситного превращения в потоке прокатного стана.
В данном случае помимо использования тепла прокатного нагрева частично предотвращается протекание процессов разупрочнения после горячей деформации, благодаря чему получаемый уровень свойств более высокий, чем при термической обработке с отдельного нагрева.
Таблица 1
Механические свойства упрочненных арматурных сталей по ГОСТ 10884-94
Класс Марка стали Номинальные диаметры о , МПа, не менее в' ' 8 , %
арматуры стержней, мм
АТ- ГГГ БСт5пс, БСт5сп 10-40 590 15-14
АТ -Г V 10ГС2, 25Г2С 10-40 785 10-9
Ат-У 20ГС, 20ХГС2 10-32 980 8-7
АТ-УГ 20ГС, 20ХГС2 10-32 1200±20 7-6
АТ-УГГ 20Х2Г2АЮ 10-14 1420 6
20Х2Г2Р 16-28 1370 5
Проблема производства высокопрочных, хладостойких и дешевых сталей для строительных конструкций может быть решена рациональным совмещением легирования (микролегирования) и эффективных ресурсосберегающих режимов термического упрочнения стали с прокатного
12
нагрева, регламентированной (контролируемой) прокатки и ТМО с последующим ускоренным охлаждением.
Исследования взаимосвязи микро- и тонкой кристаллической структуры, дефектов кристаллической решетки и их построений, созданных во время действия на металл значительных разовых (от 7-10%) и суммарных (до 60-75%) деформаций в процессе прокатки при повышенных температурах (от 750-800 до 1150-1250оС), и свойств с параметрами обработки позволили разработать теоретические основы создания и реализации на предприятиях Украины ресурсосберегающих технологий термического упрочнения низкоуглеродистой, низко- и микролегированных сталей различных классов прочности (от С270 до С790) применительно к строительным конструкциям [3].
Установлено влияние температурно-деформационных условий прокатки на изменение параметров аустенитной и конечной микроструктур с суммарной деформацией 15-75% на конечном этапе (чистовой) прокатки в над- и межкритической областях и, соответственно, на характеристики прочности, пластичности, вязкости и хладостойкости исследуемых сталей. Определены оптимизированные, с позиций ресурсосбережения и создания дисперсной конечной структуры по типу динамической полигонизации или фрагментированной субструктуры, режимы РП и ТМО исследуемых сталей с последующим ускоренным охлаждением со скоростями от 2 -450/с до 60-1200/с и отпуском, позволяющие получить комплекс механических свойств значительно более высокий, -чем после улучшения и РП. Четко разграничены процессы динамического возврата, полигонизации и рекристаллизации с процессами статической рекристаллизации, что необходимо для оптимизации температурно-деформационных и временных параметров процесса ТМО и обеспечения эффективного влияния их на формирование оптимальной структуры и, соответственно, высокого уровня служебных свойств строительных сталей. Оптимальные с позиций ресурсосбережения и создания дисперсных конечных структурных состояний по типу динамической полигонизации, температурно-деформационные и временные параметры прокатки и ТМО сталей ВСтЗсп, 09Г2С, 06Г2ФБ, 09Г2ФБ, 16Г2АФ, 15Г2АФДпс и 14Х2ГМР обеспечивают формирование мелкого рекристаллизованного зерна аустенита, создание полигонизо-ванной и фрагментированной субструктуры в результате использования ускоренного охлаждения после окончания деформации.
Выбраны конкретные (в зависимости от требуемых свойств: высокая прочность - достаточная вязкость или высокая вязкость и хладостойкость - достаточная прочность) оптимизированные режимы ТМО, обеспечи-
13
вающие повышение трещиностойкости при сохранении пластичности и технологичности в требуемых пределах. Получены новые высокопрочные и хладостойкие материалы, позволяющие осуществить ряд принципиально новых конструктивных решений и создать экономичные надежные строительные металлические конструкции.
Повышение уровня требований НТД, низкое соотношение уровня свойств (прочности, хладостойкости, трещиностойкости) и цены низкоуглеродистых и низколегированных сталей, используемых в горячекатаном состоянии, не позволяет эффективно применять их в современных металлических конструкциях и изделиях. В связи с этим, создание способов термической и ТМО, которые позволяют получить необходимый комплекс механических и эксплуатационных свойств на обычных низкоуглеродистых и низколегированных сталях является одной из важнейших задач.
В последнее десятилетие принципиально новые высокопрочные стали для металлических конструкций получены не были. Однако микролегированные стали после контролируемой прокатки имеют гарантированно высокие характеристики прочности, пластичности, вязкости и хладостойко-сти. Они широко применяются при изготовлении свариваемых в полевых условиях труб большого диаметра для магистральных газо- и нефтепроводов, работающих в суровых климатических условиях и при больших давлениях, что показывает их высокую технологичность, надежность, долговечность и коррозионную стойкость в сочетании с низкой стоимостью. Поэтому целесообразно использовать эти стали для строительства.
Металлургические предприятия имеют технологические мощности и возможности для производства и упрочнения данных видов проката. Однако производители данной продукции не имеют обоснованных тем-пературно-деформационных режимов ТМО продукции из данных материалов со стабильным уровнем механических и технологических свойств - применительно к строительным конструкциям и разработанных НТД, что сдерживает их применение.
В связи с этим, выполнен комплекс исследований, в результате чего: Разработаны и предложены предприятиям - производителям эффективные технологические режимы производства высокопрочного проката из низко- и микролегированных сталей с повышенными характеристиками прочности, пластичности, вязкости, хладостойкости и трещиностойкости по сравнению с горячекатаным состоянием, отличающегося высокой технологичностью и экономической эффективностью его применения в стальных строительных конструкциях как ответственного, так и массового назначения и НТД на их производство и применение.
14
Установлено влияние различных скоростей охлаждения и различных охлаждающих сред и выбраны оптимальные скорости охлаждения листов различной толщины, позволяющих фиксировать в конструкционных сталях развитую субструктуру после ТМО для оптимизации технологии производства, и повышения комплекса механических и технологических свойств листового проката.
Указанный комплекс работ реализован в создании технологий термического упрочнения и ТМО, реализующих возможности зерногра-ничного и субструктурного механизмов упрочнения рядовых низколегированных строительных и микролегированных сталей при наиболее высоких температурах в процессе ТМО с последующим ускоренным охлаждением, что обеспечивает наряду с повышением комплекса свойств и экономией энергоресурсов и легирующих элементов, также существенное повышение возможностей прокатных станов по сравнению с классической схемой контролируемой прокатки и устранение других ее недостатков.
Получены низко- и микролегированные надежные и хладостойкие конструкционные стали разных уровней прочности с пределом текучести от 360 до 700 Н/мм2 (после различных режимов ТМО), удовлетворяющие требованиям существующих СНИП 11-23-88*, ГОСТ 27772-88 и других нормативных документов.
Вывод: В настоящее время установлено, что термическое упрочнение значительно увеличивает прочностные характеристики сталей, повышает надежность строительных изделий и конструкций. Высокопрочные арматурные профили найдут широкое применение во многих современных строительных конструкциях.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Канаев А.Т., Сержанов Р.И., Богомолов А.В. особенности упрочняющей обработки арматурной стали в линии прокатного стана . Труды межд. конференции «Современные проблемы механики, строительства и машиностроения», том 1 - Павлодар, 2006. - с.133-138.
2 Богомолов А.В., Сержанов Р.И., Маздубай А.В., Иксан Ж.М. Оценка характеристик термоупрочнаннсй арматурной стали - Материалы международной научно-практической конференции «Зйершресурохберегающие технологии -основа индустриально-инновационного развития». - Павлодар, 2008. - с. 91 - 94.
3 Термомеханическая обработка металлических материалов - Сборник материалов конференции «Бернштейновские чтения»- М., 2004. - 88с.
15
Машиностроительный колледж, г. Павлодар;
Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова, г.Павлодар. Материал поступил в редакцию 27.02.2012.
Г.В. ГЕНЕРАЛОВА, А.В. БОГОМОЛОВ, Н. ОЖГИХИН КУРЫЛЫСТА ТЕРМОБЕР1КТ1Л1Г1 ЖОFАРЫ ТЕМ1РСЫМНЫЦ КОЛДАНЫЛУЫ
G.V. GENERALOVA, А.В. BOGOMOLOV, N. OZHGIHIN APPLICATION OF HEAT STRENGTHENED REINFORCING BARS IN CONSTRUCTION
Туйшдеме
Мацалада болаттъщ термобержтж болаттыц цурлым сапасын жэне цурылыста цурылым мен буйымдардыц бержтшн жогарлатады.
Resume
The article discusses the fact that curing greatly increases the strength characteristics of steels, increases the reliability of construction materials and structures.
УДК 621.91
А.М. дЕнчик
анализ процесса резания с учетом скольжения в направлении касательной к режущей кромке
Машиностроение и металлообработка непрерывно находятся в процессе постоянного развития и совершенства, а их главней задачей является обеспечение выпуска высококачественной, конкурентоспособной техники. Повышение конкурентоспособности продукции напрямую связано с улучшением свойств изделий, полученных в результате формирования поверхностного слоя при обработке резанием. Поверхностный слой деталей определяет качественно новую совокупность свойств изделий. На качество поверхностного слоя при всех методах механической обработки (лезвийная, абразивная и отделочно-упрочняющая обработка поверхностным пластическим деформированием) оказывают влияние следующие факторы: геометрия рабочей части инструмента и кинематика его рабочего движения относительно
16
