Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ показателей качества катанки из высокоуглеродистых марок стали и современное состояние технологии ее производства 7
1.1. Анализ требований, предъявляемых к катанке из высокоуглеродистых марок стали 7
1.2. Современное состояние технологии производства высокоуглеродистой катанки 12
1.3. Механизмы формирования структуры и свойств при прокатке и термической обработке катанки с прокатного нагрева 20
1.4. Использование современных средств математического моделирования для эффективного управления качеством проката при разработке технологии и производстве продукции 25
1.5. Цель и постановка задач исследования 28
Глава 2. Управление качеством высокоуглеродистой катанки на основе математического моделирования процессов прокатки и охлаждения 30
2.1. Модель расчета температурного режима горячей прокатки 31
2.2. Модель температурного поля по сечению катанки при охлаждении 33
2.3. Модель по прогнозированию качественных показателей катанки 49
Выводы 58
Глава 3. Исследование влияния основных технологических параметров горячей прокатки и охлаждения на качество высокоуглеродистой катанки 59
3.1. Исследование влияния химического состава на механические свойства высокоуглеродистой стали 59
3.2. Моделирование влияния технологических параметров горячей прокатки и охлаждения на структурообразование высокоуглеродистой стали 67
3.2.1 Исследование температуры нагрева 67
3.2.2 Исследование параметров охлаждения 70
3.3. Оценка влияния диаметра проката на его качественные характеристики 81
Выводы 89
Глава 4. Разработка технологических режимов охлаждения катанки на стане 170 ОАО «ММК» с целью повышения ее конкурентоспособности 91
4.1. Совершенствование режимов охлаждения катанки на стане 170 ОАО «ММК», обеспечивающих гарантированные показатели качества производимого проката 91
4.2. Сравнительный анализ качественных показателей катанки производства ОАО «ММК» и ОАО «БМК» с катанкой других ведущих производителей и оценка ее технологичности при производстве металлокорда с повышенным комплексом свойств 99
4.2.1. Исследование качественных характеристик катанки производства ОАО «БМК» 99
4.2.2. Исследование качественных характеристик катанки производства ОАО «Криворожсталь» 102
4.2.3. Исследование качественных характеристик катанки производства СЗАО «Молдавский металлургический завод» 105
Выводы 111
Заключение 113
Библиографический список 115
Приложение 129
- Современное состояние технологии производства высокоуглеродистой катанки
- Модель по прогнозированию качественных показателей катанки
- Моделирование влияния технологических параметров горячей прокатки и охлаждения на структурообразование высокоуглеродистой стали
- Сравнительный анализ качественных показателей катанки производства ОАО «ММК» и ОАО «БМК» с катанкой других ведущих производителей и оценка ее технологичности при производстве металлокорда с повышенным комплексом свойств
Введение к работе
Актуальность работы. Катанка из высокоуглеродистых марок стали является исходным сырьем для производства высокопрочной проволоки, которая применяется в промышленности при изготовлении металлокорда, канатов и других изделий ответственного назначения. Вышеуказанная продукция должна обладать высокими потребительскими свойствами, уровень которых во многом зависит от формирования структурного состояния металла, в том числе и в процессе ускоренного охлаждения с прокатного нагрева.
Ввод в эксплуатацию на металлургических предприятиях современных высокоскоростных прокатных станов поставил вопрос о необходимости разработки новых и совершенствовании существующих технологических режимов производства высокоуглеродистой катанки. Осуществлять выбор рациональных режимов высокоскоростной прокатки и охлаждения в промышленных условиях весьма проблематично и экономически не всегда оправдано. В связи с чем при выборе технологических режимов прокатки и охлаждения в зависимости от марки стали и диаметра проката целесообразно использовать современные средства математического и компьютерного моделирования.
Математическое моделирование качественных показателей катанки, в основу которого заложены современные знания по вопросам формирования структуры и механических свойств высокоуглеродистой стали в процессе производства, позволит оперативно управлять технологическими параметрами прокатки и охлаждения и получать катанку с гарантированным уровнем качества.
Повышение качества проката как основополагающего фактора развития металлургической промышленности является весьма актуальным направлением работы, так как во многом позволит обеспечить снижение материальных затрат на производство готовой продукции и повысить ее конкурентоспособность на мировом рынке.
Цель работы: повышение качества катанки из высокоуглеродистых марок стали на основе совершенствования технологических режимов высокоскоростной прокатки и охлаждения методами математического моделирования.
Достижение поставленной цели потребовало решения следующих задач:
-
Разработка и реализация математических моделей температурного поля по сечению катанки при охлаждении и прогнозирование качественных показателей проката применительно к условиям высокоскоростных мелкосортных проволочных станов.
-
Моделирование влияния основных технологических параметров горячей прокатки и регулируемого охлаждения на показатели качества катанки из высокоуглеродистых марок стали.
-
Построение регрессионных уравнений, устанавливающих влияние химического состава стали и диаметра катанки на ее механические свойства для условий стана 170 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (ОАО «ММК»).
-
Разработка режима охлаждения катанки диаметрами 5,5 и 6,5 мм из стали марок 70 и 80 на стане 170 ОАО «ММК», проведение оценки уровня ее качества и конкурентоспособности по сравнению с катанкой других производителей.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. Разработана комплексная математическая модель управления качеством катанки, включающая модель температурного режима горячей прокатки, модель распределения температурного поля по сечению катанки и модель прогнозирования качественных показателей катанки, отличающаяся тем, что учитывает взаимосвязь технологических и структурных параметров с потребительскими свойствами готовой продукции.
2. Получены регрессионные уравнения изменения механических свойств катанки из высокоуглеродистых марок стали в зависимости от химического состава стали и диаметра катанки при принятых на стане 170 ОАО «ММК» технологических режимах.
3. Разработана методика расчета режимов охлаждения катанки различного диаметра, основанная на регламентации температур по сечению катанки и взаимосвязи структурного состояния стали с ее потребительскими свойствами.
4. Получены новые научные знания о закономерностях изменения показателей качества катанки из высокоуглеродистой стали в зависимости от условий охлаждения на высокоскоростных мелкосортных станах.
Практические ценность и значимость результатов исследования заключаются в следующем:
1. Разработан алгоритм и программа для ЭВМ «Автоматизированный расчет режимов водо-воздушного охлаждения катанки на мелкосортно-проволочном стане», на которую получено свидетельство об официальной регистрации №2008614274 от 05.09.2008, позволяющая выбирать технологические параметры охлаждения, обеспечивающие гарантированный уровень качества проката, путем регламентации температуры по сечению.
2. Разработан алгоритм и программа для ЭВМ «Автоматизированный расчет микроструктуры сортового проката из углеродистой и легированной стали», на которую получено свидетельство об официальной регистрации № 2008614156 от 29.08.2008, позволяющая при заданных условиях охлаждения прогнозировать долю структурных составляющих в стали.
3. Предложен режим охлаждения катанки из стали марок 70 и 80 диаметрами 5,5 и 6,5 мм для условий стана 170 ОАО «ММК», позволяющий обеспечить выпуск качественной конкурентоспособной продукции в соответствии с требованиями действующей нормативно-технической документации.
4. Использование катанки, полученной по разработанным режимам, позволило усовершенствовать технологию производства высокопрочной кордовой проволоки, сократив материальные затраты на 10% на изготовление одной тонны продукции за счет исключения операции патентирования и снижения кратности числа переделов при волочении.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсуждены на Международных, Всероссийских научно-технических конференциях, семинарах и школах: Всероссийской научной конференции молодых ученых «Наука. Технологии. Инновации» (г. Новосибирск, 2007); VIII Международной научно-технической Уральской школе–семинаре металловедов молодых ученых (г. Екатеринбург, 2007); III Областном салоне инноваций и инвестиций (г. Челябинск, 2007); XIX Уральской школе металловедов–термистов «Актуальные проблемы физического металловедения сталей и сплавов» (г. Екатеринбург, 2008); XLVII Международной конференции «Актуальные проблемы прочности» (г. Нижний Новгород, 2008); IX Международной научно-технической конференции молодых специалистов ОАО «ММК» (г. Магнитогорск, 2009); 65–ой Всероссийской научно-технической конференции, 66-ой Всероссийской научно-технической конференции, 67-ой Всероссийской научно-технической конференции (г. Магнитогорск, 2007, 2008, 2009).
Публикации. Результаты диссертационной работы отражены в 12 научных публикациях, из них: 1 статья в рецензируемом журнале, рекомендованном ВАК РФ; 2 свидетельства об официальной регистрации программ для ЭВМ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и библиографического списка. Ее содержание изложено на 132 страницах машинописного текста, в том числе 71 рисунок, 30 таблиц. Библиографический список состоит из 130 источников.
Современное состояние технологии производства высокоуглеродистой катанки
Современная технология производства катанки из высокоуглеродистых марок стали интенсивно развивается по пути улучшения ее потребительских свойств, расширения размерности и снижения себестоимости готовой продукции. Для выполнения требований потребителей и удержания позиций на мировом рынке производители горячекатаного проката стараются модернизировать проволочные станы с использованием новых технических решений, подбирать наиболее рациональные технологические режимы прокатки и ускоренного охлаждения и др. В связи с этим к ведущим приоритетным направлениям прокатного производства на сегодняшний день можно с полным правом отнести совершенствование существующих технологий производства горячей прокатки и охлаждения проката; развитие энергосберегающих технологий путем сокращения технологических операций и оснащения современным оборудованием производственных линий; разработка новых высокоэффективных технологий, касающихся управления микроструктурой и свойствами проката [29-35].
Так, в последние годы, начиная с 1990 г., на металлургических предприятиях все больше вводят в эксплуатацию новые или кардинально модернизированные мелкосортные, проволочные и другие прокатные станы [36-43]. В 2006 г. на ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» с целью повышения качественных характеристик проката, снижения производственных энергозатрат и роста производительности также прошла коренная реконструкция сортопрокатного производства, в ходе которой были введены в эксплуатацию три новых прокатных стана: среднесортный стан 450, мелкосортно - среднесортный стан 370 и мелкосортно - проволочный стан 170 [44-47]. Схема расположения оборудования на станах 150 ОАО «БМК» и 170 ОАО «ММК» представлена на рис. 1.1. и 1.2.
Вместе с тем, введение в эксплуатацию высокоскоростных прокатных станов нового поколения требует явного пересмотра традиционных представлений о выборе условий температурно-деформационного режима и охлаждения проката, как основополагающих факторов влияющих на качество катанки [48-50]. Одним из основных технологических параметров температурно- деформационного режима при производстве сортового проката является температура нагрева металла перед прокаткой [51]. Выбор температуры нагрева заготовок в печи, обеспечивающей минимальные затраты по переделу, влияет на удельные расходы топлива, электроэнергии, потери металла с окалиной, качество готового проката и т.д. Поэтому, начиная с 1970 г., в мировой практике интенсивно разрабатывается и внедряется технология производства сортового проката и катанки при пониженных температурах. Являясь в первую очередь энергосберегающей, данная технология имеет и другие существенные преимущества. Так, при понижении температуры нагрева увеличивается срок службы и производительность нагревательной печи при одновременном снижении эксплуатационных затрат, существенно уменьшается обезуглероживание поверхности заготовок и готового проката, окалинообразование при нагреве и потери тепла при прокатке [52-55]. Однако к существенным недостаткам низкотемпературной прокатки следует отнести повышение давления металла на валки, снижение пластичности металла, повышенный износ валков и арматуры [56]. Учитывая вышесказанное, грамотное назначение режима нагрева заготовок должно обеспечить достаточную пластичность и деформируемость металла при прокатке, а также заданную производительность стана. Ввиду достаточной сложности процессов, протекающих при горячей прокатке металла, решены далеко не все вопросы, связанные с формированием структуры и надлежащего качества сортового проката. Помимо температурного режима горячей прокатки на качественные показатели катанки значимое влияние оказывает и процесс охлаждения, от которого зависит формирование структурного состояния металла. В связи с этим управление показателями качества проката в процессе охлаждения становится все более значимым критерием при выборе оптимальной технологии производства проката, которая позволит получить требуемое качество структуры и необходимый комплекс механических свойств для различных марок стали.
Модель по прогнозированию качественных показателей катанки
Для оценки влияния температурного режима прокатки и ускоренного охлаждения на формирование показателей качества проката была разработана комплексная математическая модель, состоящая из следующих частей: модель расчета температурного режима горячей прокатки, модель распределения температурного поля по сечению катанки в процессе охлаждения и модель прогнозирования качественных показателей проката (рис. 2.1). Каждая из вышеуказанных математических моделей представлена ниже. грева заготовки и скорость прокатки в зависимости от конкретного химического состава стали, диаметра проката и условий деформации. С этой целью для расчетов можно применять любую из уже известных математических моделей, адаптированных к конкретному стану, и позволяющие рассчитывать температуру металла из высокоуглеродистых марок стали. В главе 1 была дана характеристика существующим математическим моделям охлаждения проката. Однако серьезным недостатком присущим им является то, что многие известные аналитические выражения, часто используемые при расчете коэффициентов теплоотдачи, не учитывают все многообразие факторов, определяющих процесс теплообмена.
Например, при охлаждении водой не учитывается влияние подогрева жидкости до температуры кипения, температурный напор, качество поверхности проката и профиль камеры охлаждения. При охлаждении воздухом не учитывается химический состав металла, от которого зависит его коэффициент теплопроводности и интенсивность теплообмена между внутренними и наружными слоями сечения катанки, особенности фазовых превращений различных марок стали и др. Поэтому в разработанной нами модели для практических расчетов охлаждения, как в воде, так и на воздухе использовали экспериментальные данные, полученные по кривым охлаждения проката на водяном и на воздушном участках охлаждения сортовых станов. При ускоренном охлаждении с прокатного нагрева на формирование структуры, а, следовательно, и комплекса механических свойств проката влияют: температура конца прокатки, температура начала ускоренного охлаждения, скорость (интенсивность) охлаждения, время охлаждения. Процесс теплообмена необходимо рассматривать как два взаимосвязанных подпроцесса: теплообмен внутри проката и теплообмен между охладителем и поверхностью проката. Для математического моделирования процессов превращения аустенита углеродистых dW2 - количество теплоты, введенное за время /г путем теплопроводности в исследуемый внутренний узел в процессе теплообмена между исследуемым и следующим сечениями. Выделим в цилиндрической стенке длиной Ш внутренний кольцевой слой радиусом и толщиной сШ (см. рис. 2.3 б), ограниченный изотермическими слоями. По закону Фурье количество тепла, проходящее в единицу времени через выделенный слой площадью поперечного сечения равно [121]: Подставляя значения переменных на границах стенки (при Я = , / = и при Я = Я2, / = 12).
Поскольку постоянная интегрирования С является числом - константой, то при последующем дифференцировании константа С становится равной нулю, в связи с этим при дальнейших расчетах целесообразно ее исключить. С учетом вышесказанного получили: Исходя из схемы расчета внутренних точек, можно записать где / - шаг по координате (см. рис. 2.3); к - шаг по времени; (,_1 к - температура предыдущего внутреннего узла, в Ьй момент времени; (1к - температура исследуемого внутреннего узла, в к -й момент времени; - температура следующего внутреннего узла, в &-й момент времени; Х1к - коэффициент теплопроводности для данного / -го исследуемого сечения, который зависит от марки стали и текущей температуры. Вторая составляющая уравнения теплового баланса (2.2) Ж2 может быть найдена как энтальпия (внутренняя энергия) термодинамического процесса в рассматриваемом объеме где с1к, р1к - соответственно коэффициент теплоемкости и плотность для данного г -го исследуемого сечения. Третья составляющая уравнения теплового баланса (2.1) Ж может быть найдена как энтальпия термодинамического процесса в следующий шаг по времени. Таким образом, уравнение теплового баланса для внутренних узлов охлаждаемого проката примет вид: Поскольку с1т -» 0, то с достаточной точностью можно принять что с1к « са+1 и р1к р1к+1. В этом случае после несложных преобразований температура внутреннего узла в момент времени к +1 определится как: ав - коэффициент теплопередачи за счет водяного душа (поскольку турбулентные трубки имеют хорошую охлаждающую способность он заменяется постоянной величиной, пропорциональной давлению воды в форсунках); Лв - теплопроводность воздуха; с - коэффициент теплового излучения. Принцип расчета по разработанной модели заключается в следующем.
Предварительно задаются начальные условия: геометрические размеры и технологические параметры линии охлаждения стана; теплофизические свойства охладителя; физические свойства для каждой марки стали. Затем задается массив начальных температур по сечению катанки после прокатного блока (в модели заложено условие равенства температуры по всему сечению), задаются размеры исследуемых участков охлаждения. Далее начинается основной цикл по времени прохождения выделенного сечения катанки по участку охлаждения, в котором вычисляются значения теплового потока, отданного поверхностью катанки. Блок-схема алгоритма разработанной модели приведена на рис. 2.4.
Моделирование влияния технологических параметров горячей прокатки и охлаждения на структурообразование высокоуглеродистой стали
Используя математическую модель температурного режима горячей прокатки [117], были проведены исследования, в ходе которых изучалось влияние основных технологических параметров горячей прокатки на распределение температуры металла по длине стана с оценкой температуры конца прокатки. Как выяснилось, управление параметрами прокатки в условиях высокоскоростных прокатных станов весьма ограничено, в нашем случае основным регулируемыми параметрами являются температура нагрева и скорость прокатки катанки. Деформационные параметры, такие как степень деформации, в реальных условиях производства трудно поддаются изменению, по причине необходимости изменения калибровки валков и перенастройки стана.
На примере катанки из стали марки 80 диаметром 6,5 мм исследовали распределение температуры металла вдоль линии непрерывного стана при различных температурах нагрева. В качестве примера на рис. 3.6 приведен график распределения температуры прокатываемого металла по клетям проволочного стана 170 ОАО «ММК» при нагреве заготовки 1070 С.
С помощью графика распределения температурного поля по сечению на рис. установили, что охлаждение катанки происходит более равномерно относительно поверхности и ее центра. Соответствие необходимого температурного градиента между поверхностью и центром будет осуществляться за счет увеличения числа рабочих водоохлаждающих форсунок с одновременным понижением давления воды в них до 0,4 МПа. На межсекционных участках водяного охлаждения происходит процесс выравнивания температуры по сечению проката вследствие меньшей охлаждающей способности воздуха по сравнению с водой. Катанка охлаждается до температур 810-820С на поверхности и 830-840С в центре. На рис. видно, что необходимое давление воды должно составлять 0,35 МПа для первой охлаждающей секции 0,18, 0,19 и 0,25 для второй, третьей и четвертой секций соответственно.
Следующим этапом проведения аналитических исследований рассматривалось влияние количества рабочих форсунок на распределение температуры по сечению катанки. На практике часто отключают рабочие форсунки первой охлаждающей секции для того, чтобы предотвратить возможную подкалку поверхности катанки интенсивным охлаждением водой. Поэтому на математической модели
Из вышеприведенного графика видно, что более низкие скорости движения катанки способствуют большей степени переохлаждения проката, что обусловлено большим количеством времени пребывания в охлаждающих секциях и на участках воздушного охлаждения. В частности, уменьшение скорости прокатки катанки в пределах 5-10 м/с приводят к повышению температуры катанки на 10-25 С, что необходимо учитывать при формировании структуры и свойств катанки в процессе охлаждения.
Далее был проведен анализ влияния температуры охладителя на температуру катанки в зависимости от времени года. В реальных условиях сортопрокатного цеха в летний период температура воздуха в среднем составляет 20-35С, воды 1317С; в зимний период температура воздуха была зафиксирована в пределах 6С, воды 8-10С. Для каждого сезонного периода были построены графики распределения температуры по сечению катанки, которые показали, что изменение температуры охладителя в зависимости от времени года практические не влияет на изменения температуры катанки в процессе ее охлаждения. Поскольку температура катанки после участка охлаждения и в том и в другом случае составляет на по верхности 810С и 835С в центре. Таким образом, температура охладителей не является основным параметром при охлаждении и поэтому при выборе температурного режима охлаждения катанки учитываться не будет.
С помощью разработанных средств математического моделирования был осуществлен расчет доли структурных составляющих катанки в зависимости от выбранного режима охлаждения. Термокинетическая диаграмма высокоуглеродистой стали [82] с нанесенными на нее кривыми охлаждения приведена на рис. 3.18. В табл. 3.7 представлены результаты расчета микроструктуры стали марки 80 при различных режимах охлаждения на основе моделирования. Из табл.3.7 видно, что структура с минимальным содержанием избыточного феррита наблюдается при режиме № 3 при скорости охлаждения 20-25 С/с. В случае нарушения режима скорость охлаждения катанки может значительно уменьшится, что приведет к распаду аустенита в верхней области температур с образованием структурно свободного феррита и грубопластинчатого перлита. Прочность катанки в результате такого охлаждения заметно снизится. Полученные с помощью моделирования результаты расчета микроструктуры были сопоставлены с результатами экспериментальных исследований микроструктуры при различных режимах охлаждения. На рис. 3.20 - 3.21 представлена микроструктура катанки из стали марки 80 диаметра при условиях охлаждения по режиму № 1 и № 3. казывают, что качественная сорбитизированная катанка с меньшим диаметром позволяет обеспечить сокращение технологических операций: по подготовке поверхности и термической обработке, а также нередко позволяет сократить кратность маршрутов волочения. Так, в работе [134] отмечается, что даже в случае, когда уменьшение диаметра подката не позволяет избежать промежуточных термообработок, это эффективно с точки зрения снижения энергозатрат и повышения стойкости инструмента при последующем волочении.
С целью ожидаемого сокращения расходов электроэнергии и использования энергосберегающей технологии производства проволоки, особенно важным является получение качественной однородной структуры и заданного комплекса механических свойств в исходной заготовке и в дальнейшем готовой проволоке. Если, например, рассматривать катанку диаметром 5,5 мм и 6,5 мм можно отметить следующее. Площадь сечения катанки диаметром 5,5 мм меньше площади сечения катанки диаметром 6,5 мм на 28%, а значит, у катанки диаметром 5,5 мм повышается чувствительность к перепаду температур по длине раската, следовательно, катанка охлаждается за меньшее время и более равномерно. Это позволит избежать в структуре катанки избыточной фазы (феррита, цементита), а, следовательно, сформировать более дисперсную смесь феррита и цементита пластинчатого строения, равномерную по всему сечению.
Отличительная особенность катанки больших диаметров заключается в проявлении так называемого «масштабного эффекта», характеризующегося снижением пластических характеристик, а именно чисел гибов и скручиваний, относительного сужения, устойчивости к расслоению и др. Одной из причин «масштабного эффекта» является ухудшение теплоотвода, приводящего к формированию структурной неоднородности по сечению в процессе термообработки. Еще одной причиной является высокая неоднородность проработки металла по сечению в процессе прокатки катанки и, как правило, при последующем волочении проволоки, в результате чего повышается уровень остаточных напряжений в металле, возрастает склонность к трещинообразованию, снижается уровень усталостной и релаксационной стойкости. Это представляет серьезную производственную проблему, поскольку катанка и проволока, изготавливаемая из нее, не всегда соответствует всем необходимым нормативным требованиям.
Сравнительный анализ качественных показателей катанки производства ОАО «ММК» и ОАО «БМК» с катанкой других ведущих производителей и оценка ее технологичности при производстве металлокорда с повышенным комплексом свойств
Пластические свойства катанки различных производителей удовлетворяют требованиям нормативной документации и находятся практически на одном уровне. Величина межпластинчатого расстояния пластин феррита и цементита соответствует структуре тонкодисперсного сорбитообразного перлита. Удовлетворительный запас пластичности катанки, производимой на ОАО «ММК», во многом обеспечивает исключение ряда проблем, связанных с последующим волочением в проволоку, а точнее устранение обрывности при протяжке, развития микротрещин, расслоения, а также позволяет дать возможность деформировать проволоку с большими суммарными обжатиями без нарушения ее сплошности. Это позволило разработать в условиях ЗАО «Урал- корд» ресурсосберегающую технологию проволоки под металлокорд, основан- ную на исключении промежуточной термической обработки (патентирования) и выполнен перерасчет маршрутов волочения. Технологическая схема изготовления проволоки для производства металл окорда представлена на рис.4.17. В соответствии со схемой (4.17) процесс начинается с операции подготовки поверхности к волочению, которая заключается в удалении окалины с поверхности проката механическим способом путем пропускания ее через систему роликов, травлении в ванне с кислотой и последующей промывкой водой.
Затем следует процесс грубого волочения катанки по существующей технологии осуществлялся с диаметра 5,50 мм на диаметр 3,2 мм, который проводят на волочильных станах Ш БА 2500/7 с использованием различных смазок по рекомендованному маршруту [135]. Волочение проволоки по новому маршруту осуществляется с 5,5 мм до 3,1 мм следующим образом: на участке грубого волочения в 3 прохода (вместо 5). Среднее волочение с диаметра 3,1 до 1,7 мм по новому маршруту осуществляется в 4 прохода (вместо 6). При этом холодная деформация в отличие от прежнего маршрута осуществляется без промежуточной термической обработки патентирования. Общая суммарная степень деформации составляет в среднем 68 %. Затем проволоку подвергают патентированию [136] и латунированию в одном технологическом потоке на многониточном травильно-гальваническом агрегате. После нанесения покрытия следует заключительное волочение латунированной проволоки диаметром 1,7 мм до проволоки конечного диаметра 0,3 мм в 17 проходов с рабочим углом волок 9. Механические свойства проволоки, полученной по новому разработанному режиму, представлены в табл. 4.16. Механические свойства проволоки - заготовки под металлокорд, изготовленной по действующим (серийный)и разработанным (опытный) маршрутам волочения Как видно из табл. 4.16 проволока имеет высокие как прочностные, так и пластические свойства.
Причем более высокий уровень механических свойств объясняется формированием качественной сорбитизированной структуры, а также полной проработкой заготовки по всему сечению при волочении за счет использования нового маршрута волочения. В частности, временное сопротивление разрыву проволоки диаметром 0,3 мм возросло с 3037 до 3077 Н/мм2, число скручиваний увеличилось на 35 %, что немаловажно для высокопрочной проволоки, подвергаемой свивке в металлокорд. Одновременно с этим разработанная технология обеспечивает снижение энергозатрат на производство. На основе калькуляционного подсчета себестоимости определили, что затраты на одну тонну готовой продукции сократятся на 10 %. 1. Предложен температурный режим горячей прокатки и ускоренного охлаждения катанки из стали марок 70-80 диаметром 5,5 и 6,5 мм для прокатного стана 170 ОАО «ММК». Изготовление горячекатаного проката по рекомендованным режимам позволяет получить однородную сорбитообразную микроструктуру с минимальным содержанием избыточной фазы и без наличия в ней участков непластичных структурных составляющих, а также повысить прочностные свойства при одновременно удовлетворительном запасе пластичности. Разработанные режимы вошли в технологическую инструкцию ТИ 101-П-СЦ-26-2008 для производства горячекатаного проката на стане 170 ОАО «ММК» (приложение 4). Сравнительный анализ образцов катанки производства ОАО «ММК» с катанкой других ведущих производителей показал, что высокоуглеродистая катанка производства ОАО «ММК» соответствует требованиям, предъявляемым к сорбитизированной катанке по Разработана и адаптирована к условиям проволочного стана 170 ОАО «ММК» математическая модель оценки температурного поля по сечению катанки и программа для ЭВМ «Автоматизированный расчет режимов водо-воздушного охлаждения катанки на мелкосортно-проволочном стане», позволяющая рассчитывать технологические параметры охлаждения, обеспечивающие гарантированный уровень качества проката путем регламентации температуры по сечению (приложение 5). 1. Разработана математическая модель прогнозирования качественных показателей проката и программа для ЭВМ «Автоматизированный расчет микроструктуры сортового проката их углеродистой и легированной стали», позволяющая при выбранных технологических режимах прокатки и охлаждении прогнозировать долю структурных составляющих в стали. 2.
На основе математического моделирования установлено, что наиболее значимыми технологическими параметрами, влияющими на качество проката, являются давление воды в охлаждающих форсунках и число секций охлаждения. При этом разность температур по сечению катанки при охлаждении не должна превышать 30С. Регламентация температуры между поверхностью и центром позволяет обеспечить равномерное и достаточное охлаждение проката. 3. Получены регрессионные зависимости, позволяющие прогнозировать один из ведущих показателей качества - механические свойства катанки в зависимости от содержания химических элементов в стали и диаметра заготовки при технологических режимах, принятых на стане 170 ОАО «ММК». Установлено, что колебание содержания (Ni,Cu,Cr) в стали в пределах 0,05-0,25% приводит к увеличению временного сопротивления разрыву с 1080 Н/мм до 1115 Н/мм , при этом величина относительного удлинения уменьшится с 9,65 до 8,8 %. Получена зависимость временного сопротивления разрыву от содержания углерода в стали при
