Введение к работе
Актуальность проблеял. Уровень промышленности в стране во-ыно-гом определяется качеством производимого холоднокатаного тонкого и тончайшего листа.
В настоящее время известно более 40 видов поверхностных дефектов тонкого холоднокатаного проката. Наиболее распространенным дефектом поверхности холоднокатаного листа и жести является "плена" (до 60 всех видов дефектов). Анализ технологических факторов, влияющих на качество поверхности жести и тонкого холоднокатаного листа, показал необходимость изучения возможности появления дефектов "плена" и "светлая полоса1' на малоуглеродистой стали при различных условиях разливки (на кипящих, спокойных и полуспокойных сталях). Опыт прокатки и исследование с точки зрения возникновении дефектов и прокатываемости стали 08пс с алюминием необходимы на текущий момент для I'diK, Кар'Ж, являющихся основными и единственными поставщиками ее на экспорт и внутренний рынок.
В связи с переходом Магнитогорского металлургического комбината на выплавку стали в конвертерах и получения непрерывнолнтых слябов, а'также в связи с повышением требований к качеству металлопроката проблема освоения технологии производства жести и тонкого холоднокатаного листа из стали 08пс с алюминием является актуальной.
Цель и задачи исследования. Целью работы является повышение качества жести и тонкого холоднокатаного листа на основе улучшения комплекса технологических операций производства из полуспокой-ной стали 08 с алюминием.
Задачи исследования: I. Исследование качества поверхности чести и тонкого холоднокатаного листа по поверхностным дефектам. 2. Исследование природы и причин возникновения поверхностных дефект*
"плена" и разработка мер по их предотвращению. 3. Разработка методических її практических рекомендаций по использованию стали Шпс с алюминием применительно к изготовлению лести и тонкого холоднокатаного листа.
Научная новизна. I. Установлено, что дефекти "пл-:іи>" и "светлая полоса" на поверхности холоднокатаной стали имеют единую природу - образуются на месте нарушения сплошности слитка и сляба и, как следствие, происходит окисление поверхности такого нарушения в процессе горячей прокатки. 2. Впервые показано, что дефекты "плена" и "светлая полоса" возникают главн?м образом на той стороне холоднокатаных полос, которая била низом пря прокатке на широко-і полосном стане горячей прокатки. 3. Получена модель связи условного предела текучести стали Шпс с алюминием и относительного обліа-тяя при холодной прокатке с суммарны:.! обкатием 90-95. 4. Разработана регрессионная модель зависимости между основными химическими елементами стали Обпп и качеством поверхности жести по "плене" и "светлой полосе".
Практическая ценность. I. Разработана методика расчета температурных напряжений при нагреве сляба. 2. Предложена технология производства стали Шпс, раскисленной алюминием, взамен Odicn. 3. Рекомендована выдержка горячекатаных полос перед травлением в течение 32 часов с целью снижения показателей прочности подката для жести и обеспечения более равномерного распределения свойств по длине полосы из стали 08пс с алюминием. 4. Доказана возможность производства жести из стали 08пс с алюминием без двукратней холодной прокатки и промежуточного отжига.
Реализация о промышленности. Выпущена опытне-лромышленная партия жести и тонкого холоднокатаного листа из стали 08пс с алюминием на Магнитогорском металлургическом комбинате. Рекомендации
работа явились основанием для реконструкции пятитслетьевого стана 1200 ЛПЦ-3 ММК. Получен зкономичесісий эффект свыше 8 тис.руб. на ММК, себестоимость продукции снижена на 2 руб. 36 коп. на І т проката.
Апробация работы. Основные положения работы долояены и об-сундены на Всесоюзных научно-технических конференциях: "Новые технологические процессы прокатки как средство интенсификации производства и повышения качества продукции" (г.Челябинск, 1989г.), "Проблемы повышения качества металлопродукции по основным передела черной металлургии" (г.Дпепропетровск, 1989г.), "Улучшение качества холоднокатаного проката." (г.Липецк, 1989г.), "Математическое моделирование технологических процессоп" (г.Пермь, 1937г.), на ежегодных конференциях І.ІГ1.ЇИ с 1985 по 1990 гг.
Публикации. Основное содержание работ опубликовано в девяти печатные работах.
Объем работы. Диссертация состоит из 4-х глав, излечена на 164 страницах машинописного текста, содержит 23 таблицы, 53 иллюстрации, 4 приложения, библиографический список, включающий 118 наименований.
Известно, что жесть до 80 от се выпуска производится из стали 08кп, которая имеет хорошие пластические свойства и прокатывается на существующей оборудовании до h = 0,15 їм. С другой сторони, неоднородность химического состава по высоте и ширине слитка, наличие сотовых пузырей и тонкой корочки приводят к неудовлетворительному качеству поверхности по таким дефектам как: плена, дыр«, рвань, неметаллические включения, но позволяющие получить прокат требуемого качества.
В настоящее время яееть из низкоуглеродистнх сталей типа Orixn,
_ 6 -
(josz, ICcn изготавливав! на трех отечественных металлургіїческік
ксибЕнатах: Магнитогорском (КИК), его доля составляет 44 от всей
нлусг.2і::Гі прсдугіїки; Нараганддасксы (КарМК) - 5155; Запорожском
iZld) - 52.
Таблица I Ілаллз качества поверхности нести по ссн^гнііі сазсдид-изгстозителям
Прзлдрл- Гедсгсе Сквозной Поверхностніге де^екты,/о Дефект гео-
?ЛВ& |%тЬ,шЯк пины дыры рассло- пузі;- Шнотолщин-
TL-С.Г. OifJ'^vi- ґ ность, %
е:-:т,т/т
г^Гп?" 55 1,221 5,55 1,2 0,11 0,16 3,1
ьціі: 25 1,162 2,27 0,9 0,07 0,15 0,4
LZ-1 550 1,232 4,60 ІД ОДІ 0,18 2,8
ііз анализа литературы і; заводской статистики следует, что основним дєгєктсі поверхности тонкого холоднокатаного листа и жести является "плена". Изучения природы и причин возникновения дефекта "ozena" посвячено большое количество работ таких видных ученых как Піт/ексз A.*., L'asyp В.Л., Лппухкн D.B., ЕеняковскиИ М.А., Бутылки-на Л.ІІ., Тро^лг-аук В.Д., Пеленаю В.И., Чернов П.П., Манохин Л.И., Сергеез Е.П., Колмогоров З.Л., Ссскоеєц О.Н., Строганов Л.И. и ынэгнх других. Однако, никто из ученых не дает ответа о несиммет-р.'.чносхи расположения данного дефекта относительно верха и низа листа при горячей прокатке. С другой стороны, кет четкого представления о такси поверхностном дефекте на тончайией нести и кннескоп-нсЛ генте, как "светлая полоса".
На сснс~е іфозеденного нами анализа литературных данных и собственных изыскании установлено, что причино»! возникновения "пгея" является структура слитка кипядих марок сталей. Для получе-
ния нести с хороший качеством поверхности, равномерными ыеханиче-скими свойства}. по длине и ширине полосы, достаточно высокой пластичностью необходимо перейти на конвертерную сталь непрерывной разливки. Однако, как показывает практика,, производство тонкого холоднокатаного листа из непрерывнолитой стали приводит к увеличению прочностных свойств проката и к явлению невыкатываемости.
Нами исследована и предложена замена кипящих сталей на сталь, имеющую структуру слитка 08пс с химическим составом стали ОЗкп для производства тонкого холоднокатаного листа и жести. Возникает существенная необходимость разработки режимов горячей прокатки для наведения необходимых структурных и механических характеристик подката жести для дальнейшей обработки металла в холодном состоянии.
Методики экспериментального исследования
Все эспериментальные исследования выполнены в промышленных условиях сквозного технологического потока на ШК по схеме: слиток-сляб-горячекатаный рулон-холоднокатаный рулон.
С целью определения превалирующих факторов технологии, влияющих на появление "плены" и "светлой полосы" на тонком холоднокатаном листе и яьсти, выделена основная группа факторов, влияющих на формирование качественного проката, которая рассматривалась в нашеы исследовании: а) химический состав стали, структура и масса слитка; б) нагрев слитков в нагревательных колодцах под 1-ую горячую прокатку; в) прокатка стали 08кп в различных режимах на блюминге; г) попадание воды на раскат; д) зачистка металла на МОЗ.
Эксперименты проводились по следующей методике. Как празило, вся плавка, направляемая по ГОСТ 16523-70, ГОСТ 9045-S0, ГОСТ 13345-1 3, делилась на две подгруппы. Первая подгруппа слитков, ко-
торая обрабатывалась по существующей технологии на ЫМК, маркирова-лась как "контрольная", вторая группа маркировалась как "опытная". Головные слитки (первые по разливке) ввиду неустойчивого химического состава в обследуемый объем стали не включались. Спявнителькый анализ качества проводили, как правило, на готовом холоднокатаном листе. При определении влияния каждого фактора на качество поверхности использовались методы математической статистики, в частности, парного линейного, регрессионного и корреляционного анализов.
Для изучения влияния колебания химического состава стали 08пе с алкшшием на прокатываемость в холодном состоянии было проведено исследование макроструктуры и химической неоднородности слитка. Раскисление металла в 200-тонных сталеразливочных ковшах производилось таким образом, чтобы в одном ковше (опытном) получить полуспокойную сталь, а в другом (контрольном) - кипящую. В опытный ковш было присажено 1,2т низкокремнистого ферромарганца и 3,6 кг вторичного чушкового алюминия. В контрольный кови ввели 1,4т ферромарганца.
Один слитск полуспокойной стали был выделен для изучения качества металла.'Из слитка была вырезана .продольная плита, из которой в дальнейшем изготоелєн темплет. С темплета был снят серный отпечаток по Бауману, после чего из различных мест темплета была насверлена стружка для изучения химической неоднородности металла. Остальные слитки полуспокойной и кипящей стали этой плавки были прокатаны на песть с контролем качества металла и технологических параметров прокатки. От каждой опытной и контрольной плавки отбирались пробы для механических испытаний в горячекатаном листе. Отбор проб и их испытания проводились в соответствии с ГОСТ 1497-84, ГОСТ 9013-69, ГОСТ 5639-82, ГОСТ 5640-68 и ГОСТ 1778-70.
При исследовании несимметричности нагрева верха и низа сляба
в методической печи был выбран способ измерения температуры при помощи жестко закрепленных термопар.
Методики расчета
Расчеты энергосиловых параметров и режимов прокатки стали ООпс с алюминием на шзтиклетьевом стане 1200 МЖ выполняли по разработанное нами методике, учитывающей зависмости упрочнения стали 08пс с алюминием от суммарного обжатия, а также с учетом разогрева полосы в очаге деформации и скорости деформации при холодной прокатке нести тонких номеров. Проверка адекватности модели показала удовлетворительную сходимость експериментальних и расчетных результатов.
Расчет термических напряжений при нагреве сляба методически обусловлен тем, что учитывает неравномерность нагрева верха и низа для пламенных печей. В качестве исходных данных для расчета выбирались следующие параметры и допущения: коэффициент линейного расширения от температуры брали для стали с содержанием углерода 0,09; модуль упругости для стали в момент задачи сляба в печь Е = = 2,07x10 ЫПа; коэффициент Пуассона принят, равным 0,3; коэффициент температуропроводности есть величина, зависящая от температуры, определяли экспериментально для стали 08кп; скорость нагрева и температура поверхности определялись
t'n = С'Т (I)
i"n" С"Т {2)
/ и
где С и С - скорости нагрева верхнє;! и нижней поверхностей cooi'-
, і .и ветственно; tn и tn - температура верхней и нганей поверхности
соответственно; 7" - время от начала нагрева; материал полосы принимается однородным, изотропным; расчет термических напр.тгений сделан для условий начала нагрева, т.к. далее с ростом температуры до г(,О0С идет процесс релаксации напряжений. Для обености рас-
суждений принято, что нагрев сляб в методической печи является несимметричным. Расчет по нагреву сляба ведется как для ограничен-noti пластины при граничных условиях второго рода.