Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Необходимость обеспечения конкурентоспособности катанки качественного сортамента обусловливает разработку и внедрение высокоэффективных технологических процессов ее производства на основе новых теоретических и экспериментальных исследований. В последнее время возрос спрос на высокоуглеродистую катанку для стабилизированных арматурных канатов. Сооружение в массовом порядке, в первую очередь, в Европейских странах, вантовых мостов, железобетонных конструкций в промышленном и гражданском строительстве (автомагистрали, виадуки, домостроение и т.п.); вызвало острую потребность в арматурных 7-ми проволочных канатах диаметром 9.3...19.0 мм и более классов прочности 1670...2000 МПа и выше. Для изготовления таких арматурных канатов необходима катанка диаметром 8... 15 мм преимущественно с пределом прочности 1150...1200 МПа и выше. Обеспечение такой прочности для катанки, особенно больших диаметров, весьма затруднительно и поэтому актуально.
Разработка и освоение технологических процессов производства высокоэффективных видов катанки в условиях ОАО "Молдавский металлургический завод" (ОАО "ММЗ") имеют ряд особенностей, связанных с малым сечением (квадрат 125x125 мм) непрерывно-литых заготовок (НЛЗ) и использованием металлолома с повышенным содержанием цветных металлов (Cr, Ni, Си), насыщением стали азотом в процессе электродуговой выплавки. Термическая обработка в значительной мере может изменить структуру и свойства сталей.
В связи с выше сказанным, актуальной проблемой является исследованы процессов структурообразования в высокоуглеродистой микролегированной катанке при различных режимах охлаждения.
Цель работы и задачи исследования. Целью диссертационной работы является совершенствование режимов охлаждения на поточной линии Стелмор для получения необходимой структуры и повышения прочностных свойств высокоуглеродистой низколегированной катанки.
Исследовать особенности структурообразования при поточной термической обработке катанки и их влияние на формирование качественных показателей катанки, а также на технологичность её переработки у потребителей.
Разработать эффективные химический состав стали и сквозную технологию производства высокоуглеродистой катанки.
Исследовать качество стали и НЛЗ с точки зрения их влияния на процесс образования структурных составляющих катанки.
Разработать регрессионные зависимости для расчета качественных характеристик катанки от технологических параметров и химического состава стали.
Научная новизна и значимость полученных результатов
установлено поэлементное и взаимное влияние углерода, марганца, ванадия, хрома на процессы упрочнения в высокоуглеродистой катанке; при максимально возможной охлаждающей способности линии Стелмор в процессе поточной термообработки катанки упрочняющее действие С и V примерно одинаковое; а Сг - в 1.5 раза и Мп - в 4 раза меньшее, чем С и V каждого в отдельности;
микролегирование стали бором в количестве до 0.0025 % приводит к снижению относительной микро де формации решетки феррита, плотности дислокаций и микротвердости перлита в 1.05, 1.1 и 1.32 раз соответственно, чем в стали без бора как после двустадийного охлаждения, так и после патентирования, что увеличивает деформируемость такой катанки в процессе ее переработки;
- установлены и обеспечены разработанной технологией научно
обоснованные допустимые критерии для безобрывного волочения проволоки
и свивки арматурных канатов, к размерам и количеству негативных
структурных составляющих (мартенсита, структурно-свободного цементита
и грубо дисперсно го перлита) в катанке: марте нситные участки
протяженностью не более 50 мкм, коэффициент физической
неоднородности кфн (по мартенситу и неметаллическим включениям) в сумме
- не более 5 %; структурно-свободный цементит в виде цементитной сетки -
не более класса С по NF А-04-114; перлит с дисперсностью (по ГОСТ 8233)
1-го балла - не менее 50 %, 6... 9 баллов - не более 30 %.
Практическая значимость и реализация работы в промышленности. На основании результатов проведенных исследований разработаны эффективные химический состав высокоуглеродистой стали и режимы термообработки катанки, полученной из непрерывно-литой заготовки сечением 125x125 мм на линии Стелмор.
Разработано техническое задание на реконструкцию существующей линии двустадийного охлаждения с целью достижения необходимого уровня свойств катанки, производимой в условиях ОАО "ММЗ", и расширения ее марочного сортамента.
Разработана и внедрена система управления технологией термической обработки катанки, прогнозирования механических свойств и аттестации НЛЗ под прокатку конкретного заказа.
Разработана и внедрена в условиях ОАО "ММЗ" промышленная технология производства высокоуглеродистой катанки для производства высокопрочных арматурных канатов. Переработка катанки у потребителей показала ее высокую технологичность при изготовлении проволоки и стабилизированных канатов.
Полученные при выполнении настоящей работы результаты позволили расширить марочный сортамент и рынки сбыта выпускаемой ОАО "ММЗ" высококачественной продукции. Результаты научных исследований были ис-
пользованы в разработке рекомендаций по модернизации и реконструкции существующего оборудования.
Суммарный экономический эффект от внедрения результатов исследования в условиях ОАО "ММЗ" составил 480 тыс. долларов США (в ценах 2009 года).
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
1. Влияние химического состава сталей на формирование механических
свойств катанки, предназначенной для производства высокопрочных арматурных
канатов. Разработка эффективного количественного состава легирующих
элементов, упрочняющих катанку.
2. Закономерности формирования структуры и свойств проката в
зависимости от системы низко- и микролегирования стали, технологических схем
и режимов ТО на современной линии Стелмор.
Применение микролегирования высокоуглеродистой катанки бором для повышения ее пластичности.
Влияние показателей структуры готовой катанки на ее технологичность при производстве высокопрочных арматурных канатов.
Наследственное влияние ликвационной неоднородности НЛЗ сечением 125x125 мм на структуру и свойства высокоуглеродистой катанки.
Апробация результатов диссертации. Материалы диссертации доложены VI Конгрессе прокатчиков, Липецк, 2005 г.; Международной научно-технической конференции "Технология и оборудование прокатного производства", Москва, 2009 г.; 67-й научно-технической конференции ГОУ ВПО "МГТУ", Магнитогорск, 2009 г.; Международной научно-технической конференции " Процессы абразивной обработки, инструменты и материалы", г.Волжский, Волгоградской обл., 2009г.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 21 научных работ, в том числе 3 монографии и 8 статей в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Работа общим объемом 137 страниц состоит из введения, шести глав, заключения, библиографического списка использованной литературы и включает 74 иллюстрации, 33 таблицы, 106 литературных источников и 2 приложения на 5 страницах.
