CC BY
60
Библиографический список
1. О роли стали в XXI веке /О.А. Банных // Электрометаллургия. 2005. № 5. С. 6-10.
2. Место коррозионно-стойкой стали в мировой металлургии / А.Е. Семин, Ю.И. Уточкин, Е.А. Родионова // Электрометаллургия. 2О06. № 1. С. 2-9.
3. Легирование стали азотом / Свяжин А.Г. // Черная металлургия. Бюл. НТИ. 1990. № 6. С. 23-32.
4. Гасик М .И., Лякишев Н.П., Емлин Б.И. Теория и технология производства ферросплавов. М.: Металлургия, 1988. 784 с.
5. Мержанов А. Г. Твердопламенное горение. Черноголовка: Исман, 2000. 224 с.
6. Зиатдинов М.Х. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез азотированного феррованадия: Дис. ... канд.
техн. наук. Томск, 1982.
7. Технология получения азотированного ферросилиция и результаты его применения в металлургическом производстве / И.М. Шагохин, MX Зиатдинов // Черная металлургия. Бюл. НТИ. 2007. № 6. С. 23-32.
8. А. с. 589219 СССР, М Кл. С21С 7/00. Способ получения литого азотированного ферросплава.
9. Пат. 2797156 США, Н.Кл. 75-28. Nitrogen-bearing ferrochromium.
УДК 621.771 Сычков А.Б.
ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВА ОКАЛИНЫ И СПОСОБНОСТЬ ЕЕ К УДАЛЕНИЮ ПЕРЕД ВОЛОЧЕНИЕМ КАТАНКИ
Существует [1-3] дифференциация температур вигкообразования на линии Б1е1шот для химине-ского и механического удаления окалины с поверхности катанки перед ее волочением. В основном для механического удаления окалины предлагается более высокая температура (~900°С), а химического способа - более низкая температура (~850°С). Однако следует иметь в ввду погрешность пирметров, которая предопределяет некоторые колебания этих температур как в большую, так и в меньшую стороны. Так, например, в условиях СЗАО ММЗ [4, 5] оптимальной температурой вигкообразования для катанки как из низко-, так и высокоуглеродистой марок стали, предназначенной для механического удаления окалины, является температура ~950°С. При этой температуре формируется однородная окалина, практически на 100% состоящая из вюстига (БеО), который имеет минимальную адгезию к поверхности металлоос-новы и наилучшим образом (полностью) удаляет -ся механическим способом. Однако, чтобы сохранить в процессе охлаждения металла после вигкообразования на линии Б1е1шог вюстигную составляющую и предотвратить ее распад на магнетит (Бе3О4), обладающий высокой адгезией к металло-основе и соответственно плохой способностью к удалению с поверхности катанки, внедрена технология ускоренного охлаждения металла вентиляторным воздухом в диапазоне температур
570...400°С. И даже для катанки сварочного назна-чения из низкоуглеродистой легированной крем -немарганцевой стали типа Св-08Г2С [5], для кото-
рой не применяется ускоренное вентиляторное охлаждение в температурном диапазоне распада вюстига (570...400°С), при хорошей системе механического окалиноудаления обеспечивается удовлетворительное удаление окалины с формированием светлой металлической поверхности катанки перед волочением, что обеспечивает блестящий товарный вид поверхности омедненной проволоки из такой катанки.
В то же время вышеуказанный технологический режим двустадийного охлаждения углеродистой катанки (температура вигкообразования 1в/у«950°С, блоки струйного охлаждения БСО: ~4...6 шт. х 600...800 мин"1 и до 6 х 1480 мин"1 для различных диаметров катанки [6]) обеспечивал также и удовлетворительную травимость катанки. Однако, по сообщениям некоторых потребителей, травление такой катанки периодически проходит неудовлетворительно. Так, наблюдается бурление травильной ванны, что можно связать с выделением водорода при перетраве. Возможно и неполное удаление окалины, что пред -положительно обусловлено разным составом окалины (БеО + Бе3О4, хотя это исключается технологией на линии Б1е1шот). Происходит также частичное осыпание окалины по периметру катанки при погрузочно-разгрузочных и транс -портных работах за счет относительно большей толщины вюстигной окалины, сформированной при 950°С. Это обусловливает разную трави -мость окалины с элементами пере/недотрава и появлением так называемых «бластеров» - пузы-
ристой окалины. С другой стороны, неудовлетворительное удаление окалины может быть обусловлено и неэффективной технологией на метизном предприятии: применение для садоч-ного травления катанки отработанных травиль-ных растворов, например, с термотравильных агрегатов непрерывного действия при наличии в них индустриального масла. Это обусловливает несмачивание поверхности катанки травильным раствором со всеми вытекающими из этого негативными последствиями.
Несмотря на то, что, в целом, у большинства потребителей катанки химическое удаление окалины вдет удовлетворительно, необходимо исследовать технологические особенности двустадийного охлаждения, обеспечивающие наилучшую травимость окалины. В основном, по-видимому, это связано с оптимизацией температуры виткооб-разования, так как просматривается четкая зависимость, что с уменьшением этой температуры снижается толщина окалины и увеличивается ее плотность и адгезия к металлооснове. Это обусловливает формирование плотной окалины без участков с осыпавшейся окалиной и бластерами, а так как обеспечивается быстрое прохождение при охлаждении неблагоприятного температурного диапазона (570...400°С), то формируется иокалина оптимального химического состава (вюстиг - БеО) без наличия на границе раздела окалина - метал-лооснова магнетита (Бе3О4) и гематига (Ре2Оз). Последние два окисла железа могут располагаться с внешней стороны от металлоосновы и вюстита. Недостатком более низкой температуры виткооб -разования является ухудшение товарного ввда ка-
танки, так как во внешних поверхностных слоях образуется пылеввдный налет ржаво-коричневого цвета, состоящий из гематига (Бе2О3). Это явление в ряде случаев настораживает трейдеров и заказчиков , вводя их в заблуждение, что металл якобы прокорродирован.
Ниже приводятся результаты исследования химического удаления окалины при различных температурах вигкообразования как для низко-, так и для высокоуглеродистой катанки В ряде случаев на поверхности катанки наблюдаются темные или светлые пятна (рис. 1), которые выглядят как нарушение сплошности слоя окалины по периметру катанки и могут обусловить ошибки при выборе технологии удаления окалины.
На метизных предприятиях «пятнистость» окалины воспринимают как наличие окалины разной травим ости, различной степени адгезии к по -верхности катанки и поэтому начинают бороться с ней, пытаясь вытравить эти пятна, вследствие чего перерасходуют кислоту (в основном, серную и/или соляную), ингибиторы, увеличивают время травления. Поэтому происходит перетрав [7] металлической части поверхности катанки, при котором выделяется водород, вызывающий бурление кислотной ванны. При этом увеличивается количество шлама - соляных продуктов травления окалины, а также охрупчивается металл.
В общем, пятнообразование на поверхности катанки может быть обусловлено следующими причинами:
1. Разложение вюстита (БеО) при медленном охлаждении в диапазоне температур 570...400°С на магнетит (Бе3О4) и железо (Бе): 4РеО=Ре3О4+Ре.
Magnification Zoom Magnification Zoom
а б
Рис. 1. Внешний вид после травления «пятна» на поверхности катанки диаметром 7.0 мм (а) и 9.0 мм (б): а - 1в/у» 900°С; БСО 4x600 мин-1; Утр = 0.2...0.3 м/с; крышки над БСО открыты; б - 1в/у» 850°С; БСО 4х800 мин-1; Утр = 0.2...0.3 м/с; крышки над БСО открыты
В этом случае Ре304 выделяется попеременно с БеО на границе раздела металлоснова - окалина и имеет большую адгезию к поверхности катанки, чем вюстит. Поэтому способность к стравливанию у магнетита значительно хуже, чем у вюстига. Эго доказывается иллюстрациями (рис. 2-4), на которых ясно ввдно, что участки металла имеют разное время травления окалины и поэтому наблюда-
ется неполное удаление окалины.
2. «Выпотевание» меди и никеля [8], когда создается микрорельеф на поверхности катанки, что однако не влияет на процессы удаления окалины, а обусловливает разный уровень отражения света от поверхности и проявление «пятнистости» поверхности (рис. 5). Это явление повышает шероховатость поверхности катанки испо-
Рис. 2. Поверхность низкоуглеродистой катанки (исследование на РЭМ в отраженных электронах) с участками разной травимости: а - участок со стравленной окалиной (полностью); б - рельефно возвышающийся участок с Рвз04 - не травленый
Рис. 3. То же, что и на рис. 2, только слой Ге304 частично стравлен (РЭМ - исследование во вторичных электронах)
а б
Рис. 4. Полностью вытравленная окалина на поверхности катанки: выпуклые участки (Гез04) имеют большее время травления: а - РЭМ - исследование в отраженных электронах; б - РЭМ - во вторичных электронах
собствует улучшению окалиноудаления с нее.
3. Атмосферная или иная (от остатков селитры в вагонах, например) неравномерно распределенная по периметру поперечного сечения катанки коррозия , в том числе питтинговая.
4. Наличие в поверхностных внешних слоях окалины гематига (Бе203) в ввде тончайшей мелкодисперсной пудры рыже-ржавого цвета, которая неравномерно распределяется на поверхности катанки, но легко удаляется.
Зачастую наблюдаются «пятна» и до, и после
травления окалины, особенно при высоких значениях температуры вигкообразования (1в/у). До уда -ления окалины «пятна» образуют участки осыпавшейся окалины. «Пятна» иногда образуют пленку, в ряде случаев из «выпотевших» Си, N1, Сг (иногда Б1), которая механически хорошо разрушается (на рис. 6 ввдно на концах образцов в местах реза более светлые участки, свободные от пассивирующей пленки), но плохо удаляется при травлении (30 минут в ставдартном НС1-растворе по ГОСТ 30136). Так как в металлографических
6ЕММА&: Я2Х НУ 20.0 «V УАС: МУас
ОО В8Е ПвйнПиг | | | I I 1..1 г
ОАТЕП7/0&/05 500 дт ^
Т551 эеиММЫбСЮ ЗЬя* 1_АЬога1в1УОТ М«1а1в вСЙГ■: е
Рис. 5. «Пятна» на поверхности катанки после травления, РЭМ, во вторичных электронах (а) и отраженных электронах (б, в): а - катанка диаметром 5.5 мм, марка 1008; б - катанка диаметром 7.0 мм, марка 1008; в - катанка диаметром 6.5 мм, марка 1006
исследованиях применяется достаточно сильное травление, то, зачастую, «выпотевание» примесей цветных металлов не обнаруживают. Однако на внутренней поверхности окалины эти элементы присутствуют, что вполне объяснимо - «выпоте-вание» наблюдается на границе раздела окалина -металлооснова. В ряде случаев локальное повышение этих элементов на катанке достигает ~ 10% Си, - 5% Щ - 2% Сг.
В процессе исследований варьировали температуру виткообразования в диапазоне
700...1050°С через 50°С, а также интенсивность воздушного охлаждения БСО (от их полного от -ключе ния до 6 БСО х 1000 мин"1) и время термо-статирования под теплоизолирующими крышками при скорости роликового транспортера в диапазоне 0.2/0.3...0.3/0.4 м/с с последующей оценкой окалиноудаления с поверхности катанки в лабораторных условиях. Кроме оценки уда -ляемости окалины химическим методом проведено также подобное оценивание и механическим способом, в том числе и по методике фирмы ВекаегХ Дополнительно исследованы зависимости изменения механических свойств, структурных параметров, внешнего вида поверхности катанки от температуры раскладки вигков на роликовый транспортер линии БХе1шог. Ниже приводятся результаты исследований
На рис. 7 представлена окалина на поверхности низкоуглеродистой катанки с «пятнами» оголившегося металла с ферригной структурой Это участки металла со слущенной окалиной. Технологический процесс двустадийного охлаждения этого металла на линии БХе1шог ставдартный (ХВ/У«950°С; БСО 4 х 600 мин-1; У ^=0.2...0.3 м/с; теплоизолирующие крышки открыты над БСО).
В рамках изменения параметров технологии, которые в конечном игоге свелись к варьированию температуры виткообразования при стабилизации условий работы БСО (4...6 х 600...800 мин-1 для низкоуглеродистой катанки), скорости транспортирования (Утр=0.2...0.3 м/с для низко- и 0.5 м/с для высокоуглеродистой катанки), положения теплоизолирующих крышек (открыты над БСО), отмечено следующее поведение прочности катанки (рис. 8). Для низкоуглеродистой катанки с увеличением Хв/у однозначно понижаются проч-ностные свойства (ств), причем, чем больше диаметр катанки, тем более значимо это снижение, то есть наблюдается повышение пластичности металла. Для высокоуглеродистой катанки имеет место экстремальная зависимость: в диапазоне
850... 900° С наблюдается минимум, а менее 800°С и более 900°С - повышающий тревд. При-
Рис. 6. Внешний вид поверхности катанки диаметром 9 мм из низкоуглеродистой стали 1008 после травления; 1В1у» 1000°С
чем в области более высоких температур этот тревд выражен более существенно. Это объясняется преимущественным формированием тонкодисперсного перлита при этих температурных диапазонах [9]. Однако в низкотемпературной области (750 и 700°С) в поверхностных слоях на -блюдается сорбит отпуска. Причем, чем ниже температура виткообразования, тем больше по периметру и глубже распространяется эта неудовлетворительная для последующего волочения структурная составляющая (сорбит отпуска). Сорбит отпуска (до 80...85% от периметра глубиной залегания до 0.13 мм) наблюдается при температурах 750°С, а при 700°С появляется бейниг.
Для высокоуглеродистой катанки диаметром 5.5 мм из стали марки 65 с повышением Хв/У от 700 до 1000°С происходит существенное увеличение размера зерна перлита: в среднем от 9...10 номеров (ГОСТ 5639) при 700...800°С до № 9 при 900°С и № 7, 6 при 1000°С. Это может положительно повлиять на степень прямого волочения, так как с увеличением размера зерна (в оптимальном диапазоне - от № 10 к 7 согласно уравнению Холла -Петча) повышается пластичность металла - снижается его сопротивление деформированию. Поведение дисперсности перлита в зависимости от Хв/у, как уже указывалось, нос иг экстремальный характер с минимумом в области Хв^ = 800...900°С (абсолютный минимум при 850°С - соответственно П 1 б. = 55 и 53.3%) и увеличением, в среднем, количества перлита 1 балла при 700°С до 61.7% и при 1000°С до 71.7%.
Способность к стравливанию окалины как с поверхности низко-, так и высокоуглеродистой катанки (рис. 9) практически однозначно улуч-шается с уменьшением Хв/У и соответственно ухудшается с увеличением этой температуры. То
есть время травления окалины минимально при минимальных температурах Хв/У. Это можно объ-яснигь тем, что с уменьшением Хв/у снижается толщина окалины и увеличивается ее адгезия к металлооснове, но низкая прочность (по сравнению с другими окислами железа) вюстига обусловливает при кислотном травлении достаточно быстрое проникновение кислоты по микротрещинам в слой окалины и ее растворение. Плотный, но равномерный по толщине и химическому составу (вюстиг на границе металл-окалина, образованный
благодаря высокой скорости охлаждения катанки в интервале температур распада вюстига) слой окалины при минимальных Хв/У обеспечивает и однородное стравливание окалины по периметру и длине катанки Однородность распределения окалины на поверхности катанки при этом обеспечивается также достаточно высокой скоростью транспортирования вигков по роликовому транс -портеру линии БХе1шог. Этот вывод подтверждает -ся также и условиями «пятнообразования» на поверхности катанки (рис. 10,11).
: •• м то т / > 4*-1 вм ошк ни I ■ . .....а. > I > л . ■ *- ■ .1
НУ' 20 ОКУ ОАТЕ 0>15Л>* !00цт У*0а©Твэсаг
УАС НУас ОФгсе 1Ъ51 ЗСММ МаМОЮ 9Ш УШв 1МСШСУ .'Мет* 5с*пс«
В г
Рис. 7. Внешний вид «пятен» (а, б), окалины (в) и структуры (г) на поверхности катанки, РЭМ:
а, в - во вторичных электронах; б, г - в отраженных электронах
МАи 'СЧА» V 200 кУ Н1Уас
т ! .| гмчиЯп#
ОЛТЕ 05/1 УфдафГмсФп
Се*|£е 1ЪЫ Л]им ИОИЗМ ОТоПК I
1008
65, диам. 5.5 мм
100
80
О
, 60 5
!■ 40 20
/
0 9.0-
Аав - 47 В/мм2 _0 7.0 -Дав - 46 Н/мм2 -0 11.0 -Аа„ - 40 Н/мм2
700 750 800
900 950 1000
700 750 800 850 900 950 1000
^ о _ tв/y, С
шдиам. 11.0 мм диам. 9.0 мм ^^^"диам. 7.0 мм |
а б
Рис. 8. Зависимость предела прочности низкоуглеродистой (а) и высокоуглеродистой (б) катанки от
температуры виткообразования
1008
65, диам. 5.5 мм
t о С
t в// ^
-диам. 11.0 мм
-диам. 9.0 мм
-диам. 7.0 мм
700 750 800 850 900 950 1 000
t 0 С
t в/у, ^
а б
Рис. 9. Зависимость времени травления катанки из низкоуглеродистой (а) и высокоуглеродистой (б)
стали от температуры виткообразования
Цвет окалины перед удалением: классы:
1 - серый металлический;
2 - серо-коричневый;
3 - темно-красно-ржавый
V, °С
Рис. 10. Зависимость цвета окалины перед ее удалением с поверхности катанки от температуры виткообразования
0
а
б
Классы блестящих точек после травления:
1 - тах по наличию блестящих пятен: крупные и средние пятна в строчку и хаотично, средние редкие;
2 - большое количество средних пятен в сплошную строчку и редкие, единичные крупные пятна в строчку, а также мелкие;
3 - редкие средние, мелкие в строчку и хаотично;
4 - много мелких и средних в строчку и хаотично, редкие крупные;
5 - мелкие в строчку и хаотично или даже в отдельных образцах без пятен;
6 - единичные мелкие пятна, средние, в отдельных образцах (больше, чем в 5) - отсутствие пятен -тт уровень
Рис. 11. Зависимость степени пораженности поверхности катанки после травления блестящими пятнами от температуры виткообразования для низкоуглеродистой (а) и высокоуглеродистой (б) стали
Проведенные исследования позволили установить однозначную зависимость цвета окалины на поверхности катанки от Хв/У. Наиболее оптимальным с точки зрения товарного ввда катанки является диапазон Хв/У = 1000...900°С, когда поверхность катанки имеет серый (с просинью) металлический цвет. Со снижением Xв/у этот цвет сменяется сначала на серо-коричневый при 850°С, а затем и на темно-красно-ржавый при 800...700°С. Как уже указывалось в настоящей статье, цвет корродированного металла обусловлен легко удаляемой пылью гематига (Бе203). Физическое обоснование этого процесса заключается в том, что при высокой Хв/у на поверхности катанки образуется БеО -вюстиг преимущественно черного цвета, над ним - Бе304 - магнетиг металлического цвета (это доказывается тем, что стравливается двуслойная окалина: нижний слой - черный, верхний - серый). При снижении Хв/у поверхностный слой ме-талла переохлаждается в большей степени до области образования Бе203 - гематига ржавого цвета. В связи с самоотпуском поверхности катанки за
0.98
0.95
1.03
1.27
зона с пятном
кдикв. = зона без пятна Рис. 12. Уровень ликвации химических элементов в разнородных участках поверхности катанки
счет тепла сердцевины гематиг в полной мере (при достаточно высоких 1в/у) частично восстанавливается в БеО. При более низких 1в/у остается пыле-ввдная пудра гематита.
На поверхности катанки наблюдаются «пятна » двух типов. Темные «пятна» на поверхности катанки образуют остатки неудаленной окалины или продукты распада вюстита - магнетит и железо. Светлые «пятна» («блестящие пятна») представляют собой окалину, опавшую частично и неравномерно по периметру поперечного сечения катанки Последнее (светлые «пятна») наблюдается при высоких 1в/у, когда образуется большое количество толстой вюстигной окалины [10]. Толстая окалина, имея различный со сталью коэффициент теплового расширения, более предрасположена к растрескиванию и слущива-нию с поверхности катанки при механических воздействиях. Наиболее критическими с этой точки зрения являются участки катанки в местах разъемов валков последней клети стана, при формировании вигков (внешняя сторона, где возникают растягивающие - скалывающие окалину напряжения), в боковых участках вигков на роликовом транспортере (где формируются скопления этих вигков и имеется более высокая температура по длине вигка и более толстая окалина), а также при отборе проб для испытаний.
После травления степень пораженности поверхности катанки «блестящими пятнами» (см. рис. 11) уменьшается, как уже указывалось, с понижением температуры виткообразования. Так, если при 1000°С наблюдаются максимально развитые «блестящие пятна» крупных и средних размеров, расположенные в строчку и хаотично, то при 700°С в ряде случаев их вообще нет, а если и встречаются, то единичные, чаще мелкие пятна.
На рис. 12 представлены отдельные данные по анализируемым плавкам низкоуглеродистой стали (после глубокого травления, что могло сгладить
эффект) по уровню «выпотевания» примесей цветных металлов (отношение концентраций элементов в «пятнах» и зонах без «пятен»): эффект для Мп, Сг и N1 несущественный (+3/-5% оти), Си - несколько больший (+ 27% отн.).
На основании вышеуказанного существует оптимизационная задача: необходимо обеспечить наилучшие технологические условия химического удаления окалины при наличии противоречивых требований к цвету окалины, рациональной микроструктуре, механическим характеристикам , технологической пластичности катанки-проволоки при волочении.
Наиболее приемлемым решением для химического удаления окалины, по-видимому, является следующее:
а) для низкоуглеродистой катанки гв^«900...850°С с корректировкой химического состава в сторону уменьшения упрочняющих элементов (С, Мп, Бц Р, Сг, Щ Си и др.) эффективным микролегированием стали бором и заключением с заказчиками компромиссного соглашения о допустимости поверхности катанки с красно-медным оттенком; при этом количество окалины можно ограничить на уровне 8...6 кг/т (0.8... 0.6%);
б) для высокоуглеродистой катанки гв^«950...900°С, при этом следует учитывать, что возможно увеличить гв/у > 950°С для улучшения в комплексе дисперсности перлита, механических свойств и деформационной пластичности катанки-проволоки; при гв/у«950...900°С количество окалины не более 8 кг/т (0.8%), ^/у > 950°С - не более 10 кг/т (1.0%); при этом не следует обращать внимание на наличие «блестящих пятен».
В отличие от химического метода окалино-удаления, способность к удалению окалины механическим способом (рис. 13-16) ухудшается с понижением гв/у от 1000 до 700°С. Количество оста -точной окалины минимально в основном при 1000°С (~0.15 кг/т) и максимально при 700°С (0.98...0.86 кг/т). Таким образом, максимальная гв/у улучшает механическое удаление окалины. Однако при этом на поверхности катанки наблюдаются участки опавшей окалины за счет даже минимальных механических воздействий вследствие очень слабой адгезии такой окалины к металлооснове. Поэтому оголенная, без окалины поверхность ка -танки при хранении и длительных перевозках мо-жет быть прокорродирована в местах расположе -ния «блестящих пятен» и «бластеров» - вздутой окалины. Тем не менее, для механического удаления окалины оптимальна гв/у « 950°С.
Выпотевание меди [8] на поверхности катанки должно привести к так называемой «поверхност-
ной красноломкости», так как чистая медь имеет температуру плавления 1083°С и в жвдком состоянии распространяется в межзеренных границах, ослабляет связь между зернами и охрупчивает металл. Однако на практике этого не наблюдается. Красноломкость, в свою очередь, ухудшает окали-ноудаление. Отмечается также, что для того, чтобы явление красноломкости не проявлялось, необ-ходимо обеспечить отношение Си/№ не более 1.5 (Си/№ < 1.5). Анализ показывает, что это отноше-ние в углеродистых сталях находится в диапазоне
700 750 800 850 900 950 1000
1в/у, С
1000 ° С — адгезия очень слабая, ~ 5 % оставшейся окалины в "ямках” поверхности;
900 °С — адгезия слабая, ~ 30 % оставшейся окалины, легко может быть удалена механическим воздействием;
850 ° С — адгезия средняя, ~ 40 % оставшейся окалины, менее легко может быть удалена механическим воздействием;
800 °С — адгезия выше средней, затруднено механическое удаление окалины, ~ 70...75 % оставшейся окалины;
750 ° С — адгезия сильная, оставшаяся окалина - игольчатая в строчку, ~ 90 % оставшейся окалины;
700 ° С — высокая степень адгезии, ~ 99...95 % оставшейся окалины
Рис. 13. Механическое удаление окалины -визуальная оценка (%) в зависимости от 1В1у (°С)
700 750 800 850 900 950 1000
I в/у, °С
До:
1 - 1000 "С - серый металл с частично опавшей окалиной;
1 - 900 "С - серый металл с частично опавшей окалиной;
2 - 850 "С- с коричневым оттенком;
3 - 800 "С - темно-красно-рыжий оттенок (медный);
4 - 750 "С - темно-красно-рыжий оттенок (медный) + темно-серый с синевой;
4 - 700 "С - темно-красно-рыжий оттенок (медный) + темно-серый с синевой
Рис. 14. Цветообразование окалины до ее механического удаления в зависимости от температуры виткообразования по ВекаеЛ
1 - 1000 °С - редкие и широкие разрывы под углом 45 и 90 крупные хлопья равномерно или полосками серого цвета;
2 - 900 °С - редкие разрывы под углом 45 и 90 ° крупными хлопьями пли полосками неравномерно, менее интенсивно, чем при 1000 ° С, серые;
3 - 850 ° С - равномерное растрескивание под углом 45° - крупные чешуйки и серые полоски;
4 - 800 ° С - равномерное растрескивание под углом 45° - мелкие чешуйки и темно-серые полоски;
5 - 750 ° С - равномерное растрескивание под углом 45° - мелкие и средние чешуйки и серая пыль;
6 - 700 0 С - практически не растрескивается и не осыпается или серая пыль
и, ° С
Рис. 15. Характеристика (механизм) механического удаления окалины по методике фирмы ВекаеЛ в
зависимости от температуры виткообразования
ів/у, ° С
и °С
Ж диам 9.0, 1008 * диам. 7.0, 1008
—А—диам 5.5, 65 —в—диам. 11.0, 1008
Ж диам. 9.0, 1008 • диам. 11.0, 1008
А диам. 5.5, 65 • диам. 7.0, 1008
а б
Рис. 16. Удаляемость окалины (а) и ее остаточное количество (б) в зависимости от температуры
виткообразования (методика фирмы ВекаеП)
1.31...2.70, что однако, в целом, не оказывает отрицательного влияния на удаление окалины. Наиболее значимо влияние 1в/у - при быстром прохождении температурного диапазона 570...400°С.
ВЫВОДЫ
1. Исследования позволили выяснить природу пятнистой поверхности катанки. Темные «пятна» могут быть остатками неудаленной окалины или выделений металлической меди и никеля (явление «выпотевания»). Блестящие пятна - это участки металлоосновы, оголенные в результате слущива-ния окалины с поверхности катанки из-за механического воздействия и/или температурного воз -действия за счет разности коэффициентов тепло -вого расширения окалины и стали.
2. «Выпотевание» цветных металлов (Си и N1, в основном) носиг приграничный характер. Увеличение концентрации Си и N1 (иногда Сг и Р) наблюдается на внутренней поверхности окалины, что предупреждает поверхностную красноломкость.
3. Оптимальная вюстигная окалина и способности ее к удалению перед волочением опреде-
ляются температурой виткообразования. Для химического удаления окалины наиболее благоприятны низкие температуры 1в/у (~850°С), когда формируется тонкая и плотная окалина без слу-щивания окалины, «пятен» и бластеров, удаляе-мая за минимальное время. При этом для низкоуглеродистой катанки наблюдается монотонное падение пластичности и рост прочности, а для высокоуглеродистой катанки - неудовлетворительная микроструктура: сорбит отпуска, бейниг и перлит пониженной дисперсности.
4. С повышением Ъ/у (оптимальное значение
950... 1000 °С) удаление окалины механическим способом улучшается вследствие разности теплового расширения окалины и металла. Это обусловливает растрескивание окалины, ее низкую адгезию к металлооснове и легкость удаления при механическом воздействии Низкая адгезия приводит даже при незначительном механиче-ском усилии к местному сколу окалины или ее вздутию. Бластеры и участки без окалины при хранении и длительной транспортировке приводят к коррозии, а при травлении - к перетраву
металла. При низких значениях ^/у образуется тонкая плотная поверхность с очень высокой адгезией окалины к металлу, которая практически не удаляется механическим методом.
5. При высоких температурах ^/у образуется вюстигная окалина, премыкающая к металлоос-нове черного цвета, над которой с внешней сто-
роны расположен магнетиг серо-металлического цвета. При понижении 1в/у формируется гематиг красно-рыже-ржавого цвета, который за счет тепла сердцевины катанки восстанавливается до магнетита или вюстига. Остатки гематига в ввде тончайшего пудровидного налета на поверхности катанки ошибочно принимают за ржавчину.
Библиографический список
1. Функе П. мл., Хайнритц М. Влияние условий охлаждения на стане на структуру окалины и травимость стальной катанки // Черныеметаллы. 1970. № 3. С. 12-20.
2. Особенности окалинообразования и травления проката высокоуглеродистых сталей / В.П. Лященко, В.Н. Климов, А.Н. Мороз, В.Н. Ковалев, Н.А. Сивоконь. (Информация из 1п1егпе().
3. Лестани М. Введение в систему управления структурой фирмы Даниели - ОБО. Бутрио. 1995. 81 с.
4. Исследование возможности наиболее полного удаления окалины с поверхности катанки перед волочением / В.В. Парусов, А.Н. Савьюк, А.Б. Сычков, А.М. Нестеренко, А.А. Олейник, М.А. Жигарев, А.В. Перчаткин // Металлург. 2004. № 6. С. 69-72.
5. Исследование способности к удалению окалины с поверхности катанки из стали Св-08Г2С / В.В. Парусов, А.Б. Сычков, МА. Жигарев, С.Ю. Жукова, О.В. Парусов, А.В. Перегудов // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2006. № 5. С. 70-72.
6. Модернизация оборудования и совершенствование технологии для производства качественного проката в условиях Молдавского металлургического завода (ММЗ) / А.Б. Сычков, Н.А. Богданов, В.В. Парусов, О.В. Парусов, М.А. Жигарев // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2002. № 8-9. С. 306-313.
7. Коковихин Ю.И. Технолотя сталепроволочного производства: Учебник для вузов. Киев: Втол, 1998. 608 с.
8. Медьвчерных металлах / Под ред. И.ЛеМэяиЛ.М .-Д. Шегки. М.: Металлургия, 1988. 312 с.
9. Формирование оптимальной микроструктуры в высокоуглеродистой катанке / В.В. Парусов, А.Б. Сычков, М А. Жигарев, А.В. Перчаткин // Сталь. 2005. № 1. С. 82-85.
10. Взаимосвязь толщины и удельной мазсы окалины на поверхности высокоутеродистой катанки / В.В. Парусов, Э.В. Пару -сов, И.Н. Чуйко, А.Б. Сычков, И.В. Деревянченко // Строительство, материаловедение, машиностроение: Сб. науч. тр. 2004.
Ч. 2. Вып. 27. С. 26-29.
УДК 621.771
Шмаков В.И., Салганик В.М., Песин А.М., Жлудов В.В.
АНАЛИЗ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ «ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ РОКИРОВКИ» НА ЛИСТОВЫХ СТАНАХ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ ОАО «ММК»
Одной из актуальных научно-практических проблем прокатного производства является проблема выбора оптимальных технологических потоков для выпуска продукции в условиях на -личия разветвляющихся (альтернативных) технологических маршрутов изготовления металлопродукции.
На основе накопленного за ряд последних лет теоретического и практического опыта исследований в данной сфере [1, 2] был проведен анализ приоритетности товарных позиций металлопродукции ЦГП-1, ЦГП-2 и стана ЦХП-1, проходящих через листовые станы горячей прокатки ЦГП-1 и ЦГП-2 (см. рисунок).
Спецификой выбранного объекта исследования явилось наличие альтернативных маршрутов
производства как для позиций товарного проката цехов горячей прокатки (Т. 1.3 и Т.2.3, см. рису-
Границыобъекта исследования
