CC BY
20
ГРНТИ 53.43.31
Жунусов Аблай Каиртасович
к.т.н., профессор, кафедра «Металлургия», Факультет металлургии, машиностроения и транспорта, Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова, г. Павлодар, 140008, Республика Казахстан, e-mail: zhunusov_ab@mail.ru. Быков Петр Олегович
к.т.н., профессор, кафедра «Металлургия», Факультет металлургии, машиностроения и транспорта, Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова, г. Павлодар, 140008, Республика Казахстан, e-mail: bykov_petr@mail.ru.
Касимгазинов Асет Давлетович
магистр, заместитель технического директора, ТОО «Казахалтын», г. Степногорск, 021500, Республика Казахстан, e-mail: assetteh@mail.ru Тоцтар Даурен
магистрант, кафедра «Металлургия», Факультет металлургии, машиностроения и транспорта, Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова, г. Павлодар, 140008, Республика Казахстан, e-mail: dauren-toktar@mail.ru
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛЬНЫХ ПОМОЛЬНЫХ ШАРОВ V ГРУППЫ ТВЕРДОСТИ В УСЛОВИЯХ ПФ ТОО «КАСТИНГ»
В статье описаны исследования по производству сортового проката в условиях ПФ ТОО «Кастинг».
Физическим и математическим моделированием путем регрессионного анализа разработана методика определения необходимого содержания хрома для получения шаров 5 группы твердости различного диаметра с заданной твердостью поверхности. Ключевые слова: строительные материалы, отходы, шлак, сталь, металлургия.
ВВЕДЕНИЕ
Программа развития конкурентоспособности Павлодарской области до 2030 года предусматривает дальнейшее развитие производства изделий из стали (помольных шаров, строительной арматуры и т.п.) на базе Павлодарских металлургических предприятий и в первую очередь в ПФ ТОО «Кастинг» и ТОО «KSP Steel» [1, 2].
Развитая в Казахстане и макрорегионе горнорудная промышленность обеспечивает большой спрос на помольные шары [3-5].
Выпуск стальных помольных шаров в ПФ ТОО «Кастинг» осуществляется в соответствии с СТ ТОО 010541005838-002-2015 - Шары стальные катаные. Для производства катанных помольных шаров предприятием разработаны собственные химические составы экономнолегированной стали, в которой основным легирующим элементом являются хром [6, 7]. Это позволяет удерживать
низкую себестоимость производства катанных шаров и обеспечивает лидирующие позиции на рынке макрорегиона.
При этом специфика влияния легирующих элементов на механические и служебные свойства катанных шаров разного диаметра изучена недостаточно, что требует проведения дальнейших исследований.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ В условиях ПФ ТОО «Кастинг» были произведены шары катанные диаметром 35 и 80 мм из стали легированной различным количеством хромом. Химический состав стали приведен в таблице 1.
Таблица 1 - Марки и химический состав стали
Марка стали Химический состав, %
С Мп Si Р S Сг № Си
Ш5 (для d35 мм) 0,57-0,62 0,9-1,05 0,27-0,35 <0,025 <0,025 <0,4 <0,4 <0,4
Ш5 (для d80 мм) 0,58-0,63 0,9-1,05 0,27-0,37 <0,02 <0,02 0,50-0,58 <0,4 <0,4
Для обоих этапов экспериментов процесс производства состоял из нескольких этапов: выплавки стали в дуговых сталеплавильных печах емкостью 25 тонн с доводкой на агрегате ковш-печь, далее сталь разливалась на МНЛЗ с получением квадрата сечением 150 мм.
Прокатка НЛЗ на среднесортном стане ССС-500 включает следующие операции: нагрев заготовки до 1100 0С; получение подката на стане ССС-500.
Далее подкат идет в печь нагрева ШПС. После выдачи из печи заготовка по рольгангу перемещается к механизму раскручивания заготовки, которые в дальнейшем направляет вращающуюся заготовку в рабочую клеть.
В рабочей клети методом поперечно-винтовой прокатки получают шары катаные.
После выхода из клети шары перемещаются по наклонному желобу в ковшевой элеватор стола охлаждения. На столе охлаждения шары остужаются до требуемой температуры. После стола охлаждения шары поступают в узел термической обработки на закалку до температуры самоотпуска.
Из узла термической обработки шары падают на приемную решетку, затем в короб. ОТК проверяет геометрические размеры шара, качество поверхности с периодичностью не реже одного раза в 30 минут.
Термическая обработка осуществлялась при следующих параметрах:
1 Температура зоны выдержки при прокатке: 1160-1170 0С;
2 Скорость прокатки: 1,18 м/сек;
3 Температура остуживания шаров: 800-810 0С;
4 Температура охлаждающей воды: 25-28 0С;
5 Обороты электродвигателя шнека: 515-523 об/мин;
6 Температура самоотпуска шаров: 180-200 0С.
По результатам прокатки при измерении коэрцетивной силы в шарах, показатели составили 57-61 единиц.
По результатом прокатки и термообработки методом случайной выборки от каждой плавки отобрана партия из пяти шаров и проведены замеры твердости. Данные по химическому составу плавок приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Химический состав стали экспериментальных плавок
Номер плавок Химический состав, %
С Мп Р S Сг № Си
Диаметр 35 мм
3132996 0,57 1,01 0,27 0,029 0,015 0,41 0,15 0,14
3132997 0,62 0,97 0,31 0,021 0,02 0,38 0,1 0,16
2131410 0,56 0,9 0,29 0,005 0,021 0,34 0,1 0,16
3133078 0,62 0,92 0,34 0,025 0,011 0,35 0,1 0,16
2131497 0,60 0,9 0,27 0,03 0,008 0,37 0,12 0,16
2131494 0,62 0,91 0,33 0,021 0,016 0,39 0,1 0,16
2131489 0,61 0,98 0,27 0,018 0,009 0,34 0,1 0,17
Диаметр 80 мм
3151668 0,56 1,16 0,22 0,031 0,021 0,55 0,3 0,19
3151669 0,57 1,15 0,23 0,028 0,019 0,56 0,23 0,18
3151670 0,56 1,17 0,21 0,030 0,020 0,54 0,28 0,19
Данные по температуре и твердости приведены в таблице 3.
Таблица 3 - Твердость шаров 5 группы твердости
Номер плавок Температура охлаждающей воды, оС Твердость на поверхности, HRC Твердость на глубине радиуса, HRC
Диаметр 35 мм
3132996 33-36 55,3 54
3132997 29-32 58,5 51,5
2131410 25-28 62,5 58,5
3133078 25-28 62,5 59,5
2131497 25-28 62,5 59,5
2131494 25-28 63,5 60
2131489 25-28 63,5 57,5
Диаметр 80 мм
3151668 25-28 58,0 50,0
3151669 25-28 58,5 50,5
3151670 25-28 57,6 50,1
Показатели твердости во всех экспериментальных плавках соответствовали требованиям СТ ТОО 010541005838-002-2015.
В работе были проведены микроструктурные исследования полученных помольных шаров. Металлографические исследования проводились по стандартным для металловедения методикам [8, 9]. Были отобраны образцы стальных шаров катаных диаметром 35 и 80 мм.
Микроструктура шара представлена следующими структурными составляющими:
на поверхности шара: крупноигольчатый мартенсит + остаточный аустенит, твердость 59-61 HRC (рисунок 1);
на глубине 1/2 R шара: крупноигольчатый мартенсит + остаточный аустенит в ликвационных зонах, твердость 58-59 HRC (рисунок 2);
в сердцевине шара: крупноигольчатый мартенсит + остаточный аустенит в ликвационных зонах + незначительные выделения игольчатого феррита по границе зерна, твердость 58,5-59 HRC (рисунок 3).
Рисунок 1 - Микроструктура на поверхности стального шара, х 1000
Рисунок 2 - Микроструктура на глубине % стального шара, х 1000
Рисунок 3 - Микроструктура сердцевины стального шара, х 1000
ВЫВОДЫ
По результатам проведённых промышленных испытаний в условиях ПФ ТОО «Кастинг» получены шары 0 35 и 80 мм 5 группы твердости с характеристиками, соответствующими требованиям СТ ТОО 010541005838-002-2015.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1 Государственная программа индустриально-инновационного развития Республики Казахстан на 2015-2019 годы, утвержденная Указом Президента РК от 1 августа 2014 года № 874.
2 Обзор рынка стальных помольных шаров в России и прогноз его развития в условиях финансового кризиса. - М. : Инфомайн - Исследовательская группа (объединение независимых экспертов в области минеральных ресурсов, металлургии и химической промышленности), 2009. - 168 с.
3 http://satu.kz/p15195522-shary-pomolnye-melyuschie. html#description_ block
4 http://tiu.ru/Pomolnye-shary.html?no_redirect=1
5 Коржова Р. В. Сырьевая база и обогащение руд. Учеб. пособие / Р. В. Коржова. В 2-ух частях: Ч. 2 Технология обогащения руд. - М. : МИСиС, 2012. - 67 с.
6 Воскобойников В. Г. Общая металлургия: учебник для вузов. - 6-е изд., перераб и доп. / В. Г. Воскобойников, В. А. Кудрин, А. М. Якушев. - М. : ИКЦ «Академкнига», 2005. - 768 с.
7 Быков П. О., Касимгазинов А. Д. Исследование и апробация технологии получения катаных помольных шаров 5 группы твердости в условиях ПФ ТОО «Кастинг» // Наука и техника Казахстана. - 2018. - № 1. - С. 31-41.
8 Беккерт М., Клемм Х. Способы металлографического травления: Справочное издание / М. Беккерт, Х. Клемм : пер. с нем. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Металлургия, 1988. - 400 с.
9 Ташенов С. Ж., Тугумов К. К., Ерёменко А. С., Жидкова А. И., Кулумбаев Н. К. Подготовка металлографических шлифов к исследованию микроструктуры // Наука и техника Казахстана. - 2014. - № 3-4. - С. 66-69.
Материал поступил в редакцию 16.09.19.
Жунусов Аблай Каиртасович
т^.к., профессор, «Металлургия» кафедрасы, Металлургия, машина жасау жэне келж факультет^ С. ТораЙFыров атындаFы Павлодар мемлекетлк университет^ Павлодар, 140008, Казахстан Республикасы, e-mail: zhunusov_ab@mail.ru. Быков Петр Олегович
т^.к., профессор, «Металлургия» кафедрасы, Металлургия, машина жасау жэне келж факультет^
С. ТораЙFыров атындаFы Павлодар мемлекетлк университетi,
Павлодар к., 140008, Казахстан Республикасы,
e-mail: bykov_petr@mail.ru.
Касимгазинов дсет Давлетович
магистр, ЖШС «Казакалтын» техникалык
директорыныц орынбасары,
Степногорск к., 021500, Казакстан Республикасы,
e-mail: assetteh@mail.ru.
Тоцтар Даурен
магистрант, «Металлургия» кафедрасы,
Металлургия, машина жасау жене келж факультет^
С. ТораЙFыров атындаFы Павлодар мемлекеттiк университетi,
Павлодар к., 140008, Казакстан Республикасы,
e-mail: dauren-toktar@mail.ru.
Материал баспаFа 16.09.19.тусть
«Кастинг» ЖШС ПФ жагдайында ^аттылыгы V топтагы болат унта^тау шарларын eндiру технологиясын жетiлдiру
Мацалада «Кастинг» ЖШС ПФ жагдайътда сорттъщ прокат eHdipy бойынша зерттеулер сипатталган.
Регрессиялыц талдау жолымен физикалыц жэне математикалыц улгшеумен бершген бетШц цаттылыгы бар эр тYрлi диаметрлi цаттылыц 5 топтагы шарларды алу ушт хромныц цажеттi цурамын аныцтау эдютемеЫ эзiрлендi.
Кiлттi свздер: цурылыс материалдары, цалдыцтар, цож, болат, металлургия
Zhunussov Abylay Kairtassovich
Candidate of Technical Sciences, Professor,
Department of Metallurgy, Faculty of Metallurgy,
Mechanical Engineering and Transport,
S. Toraighyrov Pavlodar state University,
Pavlodar, 140008, Republic of Kazakhstan,
e-mail: zhunusov_ab@mail.ru.
Bykov Petr Olegovich
Candidate of Technical Sciences, Professor,
Department of Metallurgy, Faculty of Metallurgy,
Mechanical Engineering and Transport,
S. Toraighyrov Pavlodar State University,
Pavlodar, 140008, Republic of Kazakhstan,
e-mail: bykov_petr@mail.ru
Kasimgazinov Ässet Davletovich
Master, deputy technical director, «Kazakhaltyn» LLP,
Stepnogorsk, 021500, Republic of Kazakhstan,
e-mail: assetteh@mail.ru
Toktar Dauren
undergraduate, Department of Metallurgy,
Faculty of Metallurgy, Mechanical Engineering And Transport,
S. Toraighyrov Pavlodar State University,
Pavlodar, 140008, Republic of Kazakhstan,
e-mail: dauren-toktar@mail.ru
Material received on 16.09.19.
Improvement of production technology of steel grinding balls of V hardness group in the conditions of PF LLP «Casting»
The article describes the research on the production of long products in the conditions of PF LLP «Casting».
Physical and mathematical modeling by regression analysis developed a technique for determining the necessary content of chromium to obtain balls of 5 hardness groups of different diameters with a given surface hardness.
Keywords: construction materials, waste, slag, steel, metallurgy.
