CC BY
183
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ
УДК 621.771.252.01
Корчунов А.Г., Бигеев В.А., Сычков А.Б., Зайцев Г.С., Ивин Ю.А., Дзюба А.Ю.
УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СКВОЗНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА БУНТОВОГО ПРОКАТА ИЗ СТАЛИ МАРКИ 80Р В УСЛОВИЯХ ОАО «ММК»
Аннотация. В статье приведен анализ особенностей сквозной технологии производства высокоуглеродистой стали, ее внепечной обработки, непрерывной разливки, прокатки бунтового проката и термической обработки его на линии двустадийного охлаждения стана 170. Установлено, что проектные недостатки обусловливают ряд трудностей фактически на всех переделах. Предложен ряд технологических приемов по улучшению качества стали, непрерывно-литой заготовки, проката, а именно: исключение алюминия как раскислителя и замена его на кальцийсодержащий материал, подаваемый, преимущественно, в виде порошковой проволоки в несколько приемов ограниченными порциями, что обусловливает повышение чистоты стали от недеформирующихся неметаллических включений (НВ) окислов алюминия, что значительно повысило технологичность переработки такого проката при волочении; несколько увеличено содержание в стали марганца и снижено кремния. При двустадийном охлаждении проката, разложенного на витки, предложено увеличить скорость транспортирования витков катанки, обеспечивая тем самым совместно с интенсивным вентиляторным охлаждением высокую однородность структуры и свойств металла по длине витка и всего бунта. Для получения высокооднородной равномерной структуры и механических свойств бунтового проката, предназначенного для переработки в проволоку, стабилизированную проволоку для армирования железобетонных шпал нового поколения для высоконагруженных и скоростных железных дорог, стабилизированные арматурные канаты высокой прочности с малой релаксацией напряжений при эксплуатации, предложена концепция реконструкции линии Стелмор с обеспечением режимов изотермических процессов патентирования и рекристалли-зационного отжига.
Ключевые слова: технология, качество, структура, свойства, однородность качественных параметров, линия Стелмор, реконструкция, патентирование, поточный рекристаллизационный отжиг, изотерма.
В рамках технического перевооружения производства ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (ОАО «ММК») на базе мартеновского цеха №1 в 2005-2008 гг. был создан электросталеплавильный цех, а также проведена модернизация сортопрокатного производства с демонтажом старых станов и установкой новых станов 450, 370 и 170 конструкции фирмы Даниели. В состав электросталеплавильного цеха входят три сталеплавильных агрегата - две дуговые электросталеплавильные печи и один двухванный сталеплавильный агрегат, две сортовые и одна слябо-вая машины непрерывного литья заготовок, два агрегата «печь-ковш» (АПК), агрегат доводки и установка усреднительной продувки стали. Поставку оборудования осуществляла одна из ведущих фирм в области электрометаллургии - УА1-ГисЬз. Конечной продукцией электросталеплавильного производства является квадратная непрерывно-литая заготовка сечением 150x150, 150x172 мм и сляб сечением 250x1500 мм из углеродистых, конструкционных и легированных сталей. Большая часть заготовок и слябов направляется для дальнейшего передела в прокатное производство, другая часть отгружается потребителям как в России, так и за рубежом.
Дуговые электросталеплавильные печи фирмы «УА1-БиСН8» представляют собой современные агрегаты, номинальная масса плавки, как и для двухванного сталеплавильного агрегата, -180 т. В качестве шихтовых материалов все сталеплавильные печи исполь-
зуют жидкий чугун, металлический лом, ферросплавы, в качестве добавочных материалов используется известь, углеродсодержащие материалы и др. Электропечи имеют возможность работы как без жидкого чугуна (100% металлического лома, при этом цикл плавки по контракту составляет 48 мин), так и с жидким чугуном (от 25 до 40%, при этом цикл плавки снижается от 44 до 42 мин соответственно). Для нагрева и расплавления металлошихты в рабочем пространстве сталеплавильного агрегата используются следующие энергетические источники: электрическая дуга (мощность печного трансформатора - 150 МВА), также альтернативные источники энергии, подаваемые газокислородным горелками (ГКГ): природный газ, углеродсодержащие материалы, кислород. Металл из сталеплавильного агрегата выпускается в сталеразливочный ковш в виде полупродукта с заданной температурой.
Доведение расплава металла по химическому составу до заданной марки стали и усреднение химического состава стали осуществляется на АПК.
Продолжительность технологических операций по внепечной обработке стали для рядового сортамента составляет 40-50 мин, в случае необходимости глубокой десульфурации, либо подготовки псевдокипящих марок стали для разливки «закрытой» струей на сортовых МНЛЗ длительность обработки возрастает до 70-120 мин.
Измерение температуры и окисленности металла осуществляется при помощи системы «Се1ох» фирмы
«Heraus Electro-Nite».
Продувка металла в сталеразливочном ковше осуществляется снизу аргоном через две пористые пробки с максимальной интенсивностью до 1200 л/мин.
Агрегат доводки стали и установка усреднитель-ной продувки стали по составу и оборудованию аналогичен агрегату печь-ковш, за исключением системы электронагрева. Подогрев плавки на агрегате доводки стали осуществляется путем химического нагрева, а на установке усреднительной продувки стали подогрев отсутствует.
Непрерывная разливка стали производится на двух сортовых пятиручьевых машинах непрерывного литья заготовок фирмы «VAI» и одной слябовой двухручьевой машины ОАО «УРАЛМАШ».
Сечение сортовой заготовки 150x150 мм (для новых сортовых станов) и в небольшом количестве -150x172 мм, производительность каждой МНЛЗ -1,0 млн т непрерывно-литой сортовой заготовки в год. Сечение слябовой заготовки (слябы) 250x750...1500, производительность 2,0 млн т непрерывно-литой слябовой заготовки в год.
Металл разливается со скоростью до 2,5 м/мин, имеется система электромагнитного пеемешивания стали по ручьям, защита разливаемой струи стали под уровень.
В настоящее время в условиях ОАО «ММК» при комбинированном производстве стали и непрерывнолитой заготовки для изготовления проката в бунтах исполь-зуется проволочный стан 170. Мелкосортнопроволочный стан «170», введенный в эксплуатацию в 2006 г., имеет производительность до 765 тыс. т в год и предназначен для производства катанки и круглого сортового проката диаметром от 5,0 до 22,0 мм, а также бунтовой арматуры малых диаметров 6-8-1012-16 мм. Одним из главных потребителей продукции стана является метизный дивизион комбината - ОАО «ММК-МЕТИЗ». Сегодня стан производит прокат широкого назначения: от катанки диаметром 5,5 мм из легированной стали для изготовления сварочной проволоки, которая в т.ч. обеспечит необходимую прочность шва при сварке трубопроводов большого диаметра и из листа, производимого на стане 5000; до круглого проката диаметром 16 мм из высокоуглеродистой микролегированной стали для изготовления высокопрочной арматуры для железобетонных конструкций, в частности железобетонных шпал нового поколения. При этом существует ряд проблем с обеспечением необходимой прочности проволоки и канатов после переработки в метизном переделе. Одной из них является недостаточная мощность установленных воздушных вентиляторов линии Стелмор двуниточного стана 170 для обеспечения сорбитизированной структуры проката (не обеспечивается необходимая скорость охлаждения, проработка структуры металла по сечению, однородность формирования структуры и свойств проката по длине витка) и поэтому переработка проката на метизном переделе начинается с технологической операции - патентирования, что снижает ТЭП метизного производства и является несовременной технологической схемой производства
высокопрочных ста-билизированных проволоки для армирования железобетонных шпал по новой технологии и арматурных канатов.
Высокоуглеродистая проволока массово применяется в промышленности при изготовлении канатов, пружин, арматуры для предварительно напряженного железобетона, металлокорда и т.д. Эти изделия являются ответственными деталями сложных машин и конструкций, в связи с чем повышение конкурентоспособности этой проволоки, определяемой рациональным соотношением качества и цены, является сегодня актуальной задачей. Технологический процесс изготовления высокоуглеродистой проволоки включает в себя операции подготовки структуры и поверхности к деформации, холодную пластическую деформацию, специальные и отделочные операции. Основным способом обработки металлов давлением, применяемым при изготовлении проволоки, на сегодняшний день является волочение в монолитных волоках. Основной проблемой при производстве проволоки из высокоуглеродистых марок стали, и по сегодняшний день, остается обеспечение ее достаточной пластичности при повышении прочности металла в процессе деформационного упрочнения стали. Существующая технология производства высокоуглеродистой проволоки не всегда позволяет получать проволоку с одновременно высокими прочностными и пластическими свойствами, и достаточно часто высокопрочная проволока отсортировывается именно из-за преждевременной потери пластичности и ее разрушения.
Свойства проволоки формируются в очаге деформации и зависят от его параметров, которые, в свою очередь, определяют и энергетические затраты на осуществление процесса. Зависимости эти многофакторные, а действие факторов на характеристики качества и затраты зачастую противоположны. При выборе технологических режимов изготовления проволоки необходимо в первую очередь гарантировать получение качественной продукции, а выполнив это условие, минимизировать энергосиловые затраты на процесс. Все это предопределяет сложность управления технологическим процессом изготовления проволоки и выбора рациональных режимов, обеспечивающих получение проволоки заданного уровня качества при снижении затрат на ее изготовление. Негативными металлургическими факторами, снижающими технологичность переработки проката на метизном переделе, являются грубодисперсная структура перлита и неравномерное распределение перлитной структуры по сечению проката, наличие мартенситных и цементит -ных участков, недеформирующихся неметаллических включений, поверхностных дефектов: раскатанных газовых пузырей, трещин, загрязнений.
Настоящая статья посвящается анализу существующей и разработке эффективной сквозной технологии производства стали марки 80Р, ее внепечной обработке и разливки, прокатки непрерывно-литого слитка на проволочном стане, термической обработки проката на линии Стелмор в условиях ОАО «ММК», а также совершенствованию техпроцесса на метизном
переделе в условиях ОАО «ММК-МЕТИЗ». Поэ-тому ниже рассмотрены особенности технологии по переделам, выявлены «узкие» места и скорректированы технологические режимы, обеспечивающие в комплексе существенное улучшение качество проката и метизов и повышение технологичности переработки металла на последующих переделах.
Сталеплавильный передел
Химический состав высокоуглеродистой стали марки 80Р, ранее согласованный в трехстороннем порядке (ОАО «ММК», ОАО «ММК-МЕТИЗ», ОАО РЖД «Бетонные элементы транспорта» (ОАО «БЭТ»)), представлен в табл.1.
Базовая технология производства стали заключается в следующем.
Перед выплавкой стали марки 80Р (в ходе подготовки ферросплавов и сыпучих материалов к плавке) отбираются пробы от всех материалов, используемых для раскисления - легирования металла во время выпуска плавки и внепечной обработки, для определения содержания влаги, которое не должно превышать 1%. При необходимости прогревают кремний- и марганецсодержащих материалы перед их присадкой в стальковш ДСП и АПК. Выплавка стали проводится в ДСП или ДСА с «горячей» футеровкой, с расходом жидкого чугуна в ДСП не менее 100 т, а на ДСА - не менее 160 т, причем в качестве металлического лома используется «чистая» прокатная обрезь. Науглера-живание металла производится с использованием жидкого чугуна в количестве 20-25 т/плавку, а на выпуске допускается применять твердые науглеражива-тели, такие как графит, электродный бой и т.д. Выпуск металла производится в горячий сталеразливочный ковш с исключением попадания в него печного шлака. Для раскисления металла на выпуске используется алюминий первичный из расчета на ДСП -130-150 кг, на ДСА - 150-180 кг. Наведение шлака в ковше на АПК проводится синтетическими плавлеными смесями, а также допускается использовать свежеобожженную известь в количестве 1,5 т, плавикового шпата не менее 400 кг.
В начале внепечной обработки проводится раскисление металла алюминиевой проволокой из расчета получения содержания алюминия по верхнему пределу. Раскисление шлака в ковше проводится чушковым алюминием или карбидом кремния до получения белого шлака в ковше. Получение в металле заданного содержания углерода, марганца и кремния проводится после получения белого шлака в ковше. Для науглераживания используются углеродсодержащие материалы с содержанием углерода не менее
99% и летучих не более 0,5%, также допускается использование порошковой проволоки с углеродом для корректировки его содержания. После наведения шлака в ковше и получения заданного содержания серы в ковш присаживается сухой кварцевый песок в количестве 700-1000 кг. После получения в металле заданных пределов содержания углерода, марганца, кремния и алюминия при глубоко раскисленном металле производится микролегирование бором. По завершении обработки металла проводится «мягкая» продувка металла аргоном по следующей технологии: устанавливается минимальный расход аргона на пористые пробки, визуально обеспечивающий слабое волнение поверхности расплава, проводится продувка металла аргоном продолжительностью не менее 3 мин, проводится ввод расчетного количества в зависимости от содержания в стали алюминия феррокальциевой порошковой проволоки для повышения жидкотекучести стали при непрерывной разливке. По окончании обработки плавки кальцием проводится «мягкая» продувка плавки продолжительностью не менее 5 мин. Нагрев плавки, а также ввод алюминия и ферросплавов во время или после обработки металла кальцием и проведения «мягкой» продувки запрещается. В случае необходимости корректировки химического состава металла или его температуры после обработки кальцием и проведения мягкой продувки необходимо повторно провести обработку металла «мягкой» продувкой. При обработке стали марки 80Р отношение Ca/Al в ковшевой пробе должно быть 0,1-0,3, для чего расход проволоки с феррокальцием на АПК должен составлять 600-900 кг/плавку для обеспечения жидкотекуче-сти стали при непрерывной разливке.
Разливка стали проводится закрытой струей (защита металла от вторичного окисления) через промковш переклазохромитового состава с применением электромагнитного перемешивания (ЭМП), снижающим протяженность развития зоны столб-чатых кристаллов (ЗСК). Первыми в серии разливаются промывочные плавки из стали марок 75-80 для снижения количества экзогенных неметаллических включений (НВ) в стали.
Отгрузка заготовок производится после охлаждения в период с мая по октябрь - в плотном штабеле до температуры поверхности заготовок менее 100°С и с ноября по апрель - в томильном коробе для обеспечения условий для удаления диффузионно-подвижного водорода и предотвращения межкристаллитного разрушения.
Недостатки вышеописанной технологии производства высокоуглеродистой стали марки 80Р, оказывающие влияние на качество стальной заготовки, следующие:
1. На АПК не проводится модифицирование НВ, что обусловливает наличие в стали крупных неде-формирующихся НВ.
2. Массовая доля алюминия в стали составляет по НД 0,01-0,03% для раскисления стали. Это неэффективно, так как сталь значительно загрязняется неде-формирующимися, вязкими и тугоплавкими окислами
Таблица 1
Химический состав стали марки 80Р
Компонент С Si Mn S P Cr Ni Cu N Ti Al B
Требования ТС 14-101841-2010 0,77- 0,82 0,20- 0,37 0,50- 0,80 не более 0,010- 0,030 0,001- 0,003
0,020 0,030 0,10 0,10 0,10 0,008 0,005
алюминия, приводящими к обрывности проволоки при ее волочении.
3. Повышенное содержание в стали кремния и низкое отношение марганца к кремнию (соответственно НД нормирует массовую долю марганца на уровне 0,50-0,80%, кремния 0,20-0,37% и при целевом попадании в средние значения указанных диапазонов содержания марганца и кремния отношение марганца к кремнию составляет зачастую менее 2 (желательно не менее 3). Высокое содержание в стали кремния и алюминия приводит к формированию в стали НВ алюмосиликатного типа и снижает технологическую деформируемость проката на метизном переделе.
4. В стали на АПК наблюдается в конце обработки достаточно высокое содержание водорода - до 5 ppm, обусловливает повышенную дефектность непрерывно-литой заготовки по НВ и явление водородного охрупчивания стали.
5. Относительно высокое содержание FeO (1,3-1,8%) в белых шлаках АКП, что подтверждает вероятность образования в стали оксидных НВ.
С целью частичного устранения указанных недостатков нами было предложено снизить нормативное содержание в стали алюминия - не более 0,005%, обеспечить отношение марганца к кремнию на уровне не менее 2,5-3,0 (Mn = 0,65-0,70%, Si = 0,20-0,22%), модифицировать сталь кальцием в рациональных количествах как наиболее дешевым материалом по сравнению, например, с редкоземельной лигатурой.
Для определения эффективности исключения обработки стали алюминием, снижения в стали массовых долей кремния были выплавлены четыре экспериментальные плавки (1-4) и одна контрольная плавка (5) из стали 80Р. Химический состав и информация о технологичности переработки на метизном переделе и у изготовителей железобетонных шпал приведены в табл. 2.
Анализ данных табл. 2 показывает, что исключение обработки стали алюминием с одновременным повышением отношения марганца к кремнию, а именно обеспечение массовой доли алюминия на фоновом уровне 0,002 вместо 0,010% и соответственно отношения марганца к кремнию 2,5-2,9 вместо не более 2,4, при одном и том технологическом режиме прокатки, термообра-
ботки на линии Стелмор и последующем переделе (метизном и на ЗЖБШ), обусловило снижение обрывности при волочении проволоки с 0,34 до 0,12-0,02 т"1, то есть в 2,8-17 раз. Эти результаты подтверждают высокую эффективность предложенной технологии.
Прокатный передел
Наряду с обеспечением высокого качества непрерывно-литой заготовки по чистоте стали от неметаллических включений, дефектности поверхности, низкому уровню развития зональной и микрофизической -дендритной ликвации, повышение однородности перлитной структуры высокой дисперсности является гарантией высокой деформируемости проката при волочении и последующей переработки сорбитизированной проволоки в арматуру железобетонных шпал нового поколения, арматурные канаты и другие виды проволочной продукции. Металловедческая гарантия [1] формирования пластинчатого перлита высокой дисперсности - сорбитообразного перлита заключается в регламентируемом охлаждении проката с рациональными температурой аустенитизации и скоростью до температурной области сорбитного превращениия. Выбор режимов аустенитизации проката и последующего его охлаждения на линии Стелмор обоснован на построенной термокинетической диаграмме (ТКД) для стали типа 80Р и закономерностях распада аусте-нита при непрерывном охлаждении [2,3], согласно которым межпластинчатое расстояние в перлите подчиняется параболической зависимости. Максимальное межпластинчатое расстояние (малопластичного грубодисперсного перлита) формируется при температурах аустенитизации (температуры виткообразования на линии Стелмор) в диапазоне 830-880°С. Оптимальная структура сорбитообразного перлита может быть получена при температурах как ниже, так и выше этого температурного диапазона. Однако при температурах ниже 830°С кроме постепенного увеличения дисперсности перлита формируется также вследствие высокой скорости водяного охлаждения структура отпущенного сорбита, обусловливающего развитие поверхностных микротрещин и обрывность такого металла при волочении.
Таблица 2
Химический состав опытных и контрольных партий проката и технологичность его переработки на метизном переделе и заводах железобетонных шпал (ЗЖБШ)
Номер плавки / партий Массовая доля химических элементов,% Обрывность на
C/Mn Si/Mn:Si P/S Cr/Ni Cu/Al N/B метизном переделе, т-1 ЗЖБШ,%
1 - опытная партия 0,80/0,66 0,23/2,87 0,008/0,010 0,04/0,02 0,03/0,002 0,005/0,0013 0,12 Нет св.
2 - опытная партия 0,78/0,70 0,28/2,5 0,009/0,003 0,04/0,03 0,04/0,002 0,005/0,0017 0,04 Нет св.
3 - опытная партия 0.80/0,69 0,24/2,9 0,005/0,006 0,05/0,02 0,03/0,002 0,005/0,0026 0,02 Нет св.
4- опытная партия 0.80/0,70 0,26/2,7 0,005/0,005 0,04/0,03 0,03/0,002 0,006/0,0018 0,019 Нет св.
5 - контрольная партия 0,80/0,67 0,28/2,39 0,011/0,005 0,05/0,02 0,03/0,010 0,006/0,0018 0,20 0,053
Примечание. Обрывность на метизном переделе и ЗЖБШ приведена для металла, произведенного по следующему режиму двустадийного охлаждения проката на линии Стелмор: температура металла при виткообразовании - 840-880°С, скорость роликового транспортера витков - 0,15 м/с, вентиляторы отключены.
При температурах выше 880°С степень дисперсности перлита резко увеличивается с повышением температуры, оптимальный диапазон температур составляет 950-1000°С. Недостаток этого диапазона температур заключается в том, что при температуре близкой и выше 1000°С вероятно образование на поверхности проката неудовлетворительной стеклообразной окалины с фаялитом (Бе28Ю4), которая фактически не удаляется с поверхности перед волочением ни химическим, ни механическим способом. Поэтому наиболее приемлемый диапазон температуры аустенитизации (виткообразования) составляет 950-980°С. При этом на поверхности проката формируется повышенное количество воздушной окалины - в среднем до 8 кг/т, вместо 2-3 кг/т при низких температурах (880°С).
Повышенное значение температуры аустенитизации формирует однородное, достаточно крупное зерно аустенита, свободное от пленочных выделений ССФ и ССЦ, обусловливает формирование низкий уровень обезуглероживания поверхности [4, 5].
Исходя из принципа получения конечной наилучшей структуры проката для безобрывного волочения, необходимо выбрать технологию с высокой температурой аустенитизации (виткообразования).
Обязательным условием формирования сорбитообразного перлита после водяного охлаждения проката на линии Стелмор и получения оптимальной температуры сорбитизации является воздушное охлаждение со скоростями 20-25°С/с.
Поэтому, основываясь на вышеуказанном, в конкретных производственных условиях предложено увеличить температуру виткообразования, как минимум, до 920-930 вместо 840-880°С (по технологической инструкции и рекомендациям фирмы Даниели -поставщика оборудования) для максимальной сорбитизации перлитной структуры; скорость роликового транспортера витков - 0,5-0,8 м/с (в дальнейшем, по возможности, - до 1,0-1,2 м/с) для получения однородности структуры и свойств витков проката за счет равномерного обдува металла вентиляторным воздухом: в работе все 14 вентиляторов на максимальной мощности. Для исключения на метизном переделе операции патентирования рекомендуется модернизация линии Стелмор стана 170 ОАО «ММК».
На семи плавках (1-7) были опробованы предложенные режимы (табл. 3), металлографический анализ показал, что по сравнению с резко неоднородной структурой проката диаметром 15,5-16,0 мм, произведенной по схеме 1 обработки на линии Стелмор ММК (^ = 840-880°С, Утр = 0,15 м/с, в работе 14 вентиляторов) и улучшенной технологической схемой 2 ММК (1:в/у = 840-880°С, Утр = 0,15 м/с, все вентиляторы отключены - фактически это режим прокатной нормализации), опытный режим (1в/у = 900-940°С, Утр = 0,5-
0,8 м/с, в работе 14 вентиляторов с максимальной нагрузкой) характеризуется максимальной однородностью структуры, высокой дисперсностью перлита: межпластинчатое расстояние в перлите по режимам
соответственно составило 0,28 мкм при прокатной нормализации, 0,23 мкм при скорости транспортера 0,5 м/с и повышенной температурой виткообразования и охлаждении вентиляторами, 0,15 мкм при скорости транспортера 0,8 м/с и повышенной температуре виткообразования и охлаждении вентиляторами.
Наблюдается различие в дисперсности перлита -количестве перлита 1 и 2 балла по ГОСТ 8233-56 на поверхности и в сердцевине поперечного сечения проката. Эта разница составляет на опытном металле температуру виткообразования (после виткоукладчи-ка) 1/у - 900-940°С, скорость роликового транспортера витков Утр- 0,5 м/с, 14 вентиляторов в работе - с 1 по 10 вентилятор на второй ступени, с 11 по 14 вентилятор на 80% загрузке, 15 вентилятор выключен) до 10%, для контрольных партий (1в/у = 840-880°С, Утр = 0,15 м/с, вентиляторы в работе) - до 40%.
И хотя свойства нормализованного и опытного проката очень близки, перспектива опытного режима очевидна, и надо полагать, что с усовершенствованием режима воздушного охлаждения витков проката на роликовом транспортере за счет модернизации системы вентиляторного охлаждения станет возможным производить прокат с высокой степенью сорбитизации перлитной структуры, что позволит отказаться от термической обработки проката - патентирования на метизном переделе, то есть исключить один передел с перспективой выхода на мировой рынок с сорбитизи-рованным прокатом из высокоуглеродистых марок стали для переработки в высокопрочные арматурные канаты, проволоку, заготовку для шпал нового поколения и т.п.
Высокую эффективность опытных режимов доказывает снижение обрывности на метизном переделе и на ЗЖБШ.
Заключение
1. Проведенное усовершенствование технологического процесса производства стали, ее внепечной обработки позволили существенно улучшить технологичность переработки круглого проката на метизном переделе. Так, за счет сталеплавильного передела обрывность при волочении высокоуглеродистой проволоки снизилась с 0.34 до 0,10 т-1.
2. На повышение деформируемости проката при волочении повлияло также внедрение новой технологии двустадийного охлаждения на линии Стелмор, формирующей более равномерную микроструктуру проката, долевое влияние на обрывность при волочении составило примерно 50%: обрывность опытных партий проката составило 0,01 т-1 по сравнению с
0,04 т1 на контрольных партиях.
3. Для дальнейшего улучшения качества высокоуглеродистой стали и проката имеет смысл исследовать и внедрить еще ряд технико-технологических операций. К ним можно отнести: выбор оптимальных режимов работы ЭМП, применение модифицирования расплава перед или в процессе непрерывной разливки, реконструкция линии Стелмор и т.д.
Таблица 3
Сравнение качественных показателей проката, произведенных по опытным-экспериментальным режимам, с контрольными партиями проката, произведенных по ранее утвержденным режимам
Номер плавки, диаметр, мм Режим Механические свойства, мин.-макс./разбег/среднее значения Металлографические показатели Обрывность на
tß/y, °С Утр, м/с Венти- ляторы’ СТв, Н/мм2 510, % Т,% Дисперсность перлита, П 1 и 2 баллов по ГОСТ 8233-56,% Размер зерна по ГОСТ 5639-82, № метизном переделе ЗЖБШ
мини- мальное макси- мальное разбег сред- нее
1 - опытная партия, 16 мм 910-925 0,5 (10 бунтов)-0,8 (5 бунтов) + 1010- 1050/ 40/1023 10-12,5/ 2,5/ 10,8 28-32/ 4/30 50 50 0 50 7-8 0,11 0
1 - контрольная партия, 16 мм 840-880 0,15 - 1010- 1050/40/1 033 9-10,5/1,5/ 9,7 27-28/1/ 27,3 50 50 0 50 7-8 0,12 Нет св.
2 - опытная партия, 16 мм 900-940 0,5 + 1000- 1010/ 10/1003 8,4-9,4/ 1/ 8,9 26-28/2/ 27 65 65 0 65 7-8 0 0,011
2 - контрольная партия, 16 мм 840-880 0,15 - 1000- 1020/ 20/1007 8.8-12/ 3,2/ 10,1 25-33/8/ 27,3 60 60 0 60 7-8 0,04 0,034
3 - опытная партия, 16 мм 900-940 0,5 + 1020- 1050/ 30/1033 8-9,5/ 1,5/ 8,8 26-32/6/ 28,3 65 65 0 65 7-8 0 Нет св.
3 - контрольная партия, 16 мм 840-880 0,15 - 960-1020/ 60/992 9,1-11,5/ 2,4/ 10,6 24-32/8/ 27,7 60 70 10 65 7-8 0,02 Нет св.
4 - опытная партия, 16,0 мм 900-940 0,5 + 990-1040/ 50/ 1017 8,1-11,4/ 3,3/ 9,9 29-31/ 2/ 29,7 65 65 0 65 7-8 0 0,015
4 - контрольная партия, 16,0 мм 840-880 0,15 - 950-1000/ 50/ 978 11,5-12,5/ 1/ 12 26-32/ 6/ 30,5 70 75 5 72,5 7-8 0,019 Нет св.
6 - опытная партия, 16,0 мм 910-915 0,5 + 1040- 1070/30/ 1060 8-10,5/ 2,5 9,7 28-33/ 5/29,7 50 50 0 50 7-8 0,10 Нет св.
6 - контрольная партия, 16,0 мм 820-860 0,15 - 990-1070/ 80/1023/ 9,5-12/ 2,5/10,8 27-39/ 12/ 32,7 60 60 0 60 7-8 0,20 Нет св.
7 - опытная партия, 16,0 мм 910-915 0,5 + 980- 1040/60/ 1020 9-12/ 3,0 11 28-34/ 6/32 50 50 0 50 7-8 0,10 Нет св.
7 - контрольная партия, 16,0 мм 820-860 0,15 - 980-1080/ 100/1026 9-14,5/ 5,5 10,7 28-33/ 5/24,7 60 60 0 60 7-8 0,20 Нет св.
* (+) - в работе все вентиляторы, (-) - вентиляторы отключены. Список литературы
1. ГуляевА.П. Металловедение. М.: Металлургия, 1977. 648 с. 4.
2. Парусов Э.В., Парусов В.В., Евсюков М.Ф., Сивак А.И., Сычков А.Б. Режим
двустадийного охлаждения катанки из стали 80КРД на линии Стелмор // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2006. №3. С. 64-67. 5.
3. Парусов Э.В., Парусов В.В., СагураЛ.В., СивакА.И., КлименкоА.П., Сычков А.Б. Разработка режима двустадийного охлаждения катанки
из стали С80Д2, легированной бором и ванадием // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2011. №3. С. 53-56.
Парусов В.В., Сычков А.Б., Парусов Э.В. Теоретические и технологические основы производства высокоэффективных видов катанки. Днепропетровск: Арт-Пресс, 2012. 376 с.
Сычков А.Б. Технологические аспекты производства качественной катанки // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2006. № 4 (16). С. 63-69.
INFORMATION ABOUT THE PAPER IN ENGLISH
IMPROVEMENT OF THE ROLLING COILS STEEL 80R IN JSC «MMK» Korchunov A.G., Bigeev V.A., Sychkov A.B., Zaitsev G.S., Ivin Y.A., Dziuba Y.A.
Abstract. The paper analyzes the characteristics of cross-cutting technology of the making high carbon steel, its secondary metallurgy, continuous casting, rolling coils and heat treatment it on line two-stage cooling of the mill 170. Found that the design flaws cause a number of problems on virtually all stages. A number of technological methods to improve the quality of steel continuously cast billets, rolled products,
namely the exclusion of aluminum as a deoxidizer and its replacement by calcium containing material feed-my, mostly in the form of a powder wire in stages disabili-ties portions , resulting in increase in the purity of the steel from non-deformable inclusions (HB) oxides of aluminum, which greatly increased silo-technological processing of the rental at drawing, some increase of manganese content in steel and reduced sili-
con. With two-stage cooling the steel laid out on the turns, it is proposed to increase the speed of the protractor-tion coils of wire rod, thus providing with intense fan-cooled high uniformity of the structure and properties of the metal along the turn and coil. To get by extremely uniform structure and mechanical properties of steel Buntova for processing into wire, stabilized reinforcing wire for concrete sleepers new-generation for high-speed railways and stabilized reinforcing ropes high strength with low stress relaxation in exploitation, proposed the concept of reconstruction of the line to ensure the regime Stelmor isothermal processes patenting and recrystallization annealing.
Keywords: technology, quality, structure, properties, uniformity of the qualitative parameters, Stelmor line, reconstruction, patenting, stream recrystallization annealing, the isotherm.
References
1. Gulyaev A.P. Metallovedenie. [Metallography]. Moscow, Metallurgy, 1977, 648 p.
2. Parusov E.V., Parusov V.V., Evsyukov M.F., Sivak A.I., Sychkov A.B.
Rezhim dvustadjnogo ohlazhdenija katanki iz stali 80KRD na linii Stelmor. [Mode two-stage cooling of steel wire rod 80KRD line Stelmor]. Metallur-gicheskaja i gornorudnaja promyshlennost. [Metallurgical and Mining Industry], 2006, no.3, pp. 64-67.
3. Parusov E.V., Parusov V.V., Sagura L.V., Sivak A.I., Klimenko A.P., Sychkov A.B. Razrabotka rezhima dvustadijnogo ohlazhdenija katanki iz stali S80D2, legirovannoj borom i vanadiem. [Development of two-stage cooling mode rod C80D2 steel, alloyed with boron and vanadium]. Metal-lurgicheskaja i gornorudnaja promyshlennost. [Metallurgical and Mining Industry], 2011, no.3, pp. 53-56.
4. Parusov V.V., Sychkov A.B., Parusov E.V. Teoreticheskie i tehnologiches-kie osnovy proizvodstva vysokojeffektivnyh vidov katanki. [Theoretical and technological basis of the production of high-performance wire rod]. Dnepropetrovsk: Art Press, 2012. 376 p.
5. Sychkov AB. Tehnologicheskie aspekty proizvodstva kachestvennoj katanki. [Technological aspects of the production of high-quality wire rod]. Vestnik Magnitogorskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta im. G.l. Nosova. [Vestnik Magnitogorsk State Technical University named after G.I. Nosov], 2006, no.4 (16), pp. 63-69.
УДК 621.774.37:539.319
Колмогоров Г.Л., Снигирева М.В., Чернова Т.В.
ЭНЕРГОСИЛОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИ ВОЛОЧЕНИИ ТРИМЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ЗАГОТОВКИ
Аннотация. В работе предлагается методика расчета энергосиловых характеристик при волочении триметаллической заготовки. Определяются напряжения в отдельных слоях триметаллической заготовки и суммарные напряжения волочения. Определяется оптимальная геометрия волочильного инструмента, включающая основные параметры технологического процесса.
Ключевые слова: волочение, триметаллическая заготовка, сверхпроводник, оптимизация.
В технологиях обработки металлов давлением широкое применение находит процесс волочения, заключающийся в протягивании заготовки через конический канал технологического инструмента (рис. 1). При волочении большую роль играет угол наклона образующей инструмента к оси волочения ав, определяющий энергосиловые параметры процесса волочения. При этом актуальным является определение оптимальных значений угла ав, обеспечивающих минимальные значения напряжения волочения.
Рис. 1. Схема деформирования композитной заготовки в конической матрице.
В работе [1] предложена формула для определения напряжения волочения прутковых изделий:
(1)
где X = ^ / - вытяжка при волочении; ^0 и Е1 -
площади сечения заготовки до и после прохода соответственно; ав - угол наклона образующей инструмента к оси волочения; аП - приведенный угол волоки tgап = 0,65tgaв [2]; а5 - среднее по зоне деформации сопротивление деформации протягиваемого материала; / - коэффициент трения в зоне деформации; ач - напряжение противонатяжения. В отличие от известной формулы И.Л. Перлина [2] формула (1) учитывает деформацию сдвига на входе в волочильный инструмент и на выходе из него.
Формула (1) использована для волочения триметаллической сверхпроводящей композиционной заготовки (рис. 2) отдельно для центральной части, промежуточного слоя и внешней оболочки.
Рис. 2. Схематизация конструкции сверхпроводника в виде триметалла: 1 - сердечник; 2 - промежуточный слой; 3 - оболочка
