CC BY
60
УДК 621.982
А. В. Иванов1, д-р техн. наук В. В. Чигиринский2, И. Н. Логозинский1, О. Е. Козлов1
1 ОАО «Днепроспецсталь», 2 Национальный технический университет;
г. Запорожье
ПРОКАТКА КРУГОВ БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА С НЕОДНОРОДНЫМ ТЕМПЕРАТУРНЫМ ПОЛЕМ
Рассматривается проблема получения сортового проката с плотной макроструктуры в осевой зоне. Разработан и опробован новый режим нагрева конструкционных и углеродистых марок сталей, который опробован в условиях ОАО «Днепроспецсталь», что позволило снизить уровень брака по осевой пористости слитка, не заварившейся при деформации слитков.
Ключевые слова: диаметр, слиток, прокат, нагрев, деформация, металл, температура.
В настоящее время особенно актуальна задача снижения себестоимости выпускаемой продукции, а также расширение профильного сортамента без значительных капиталовложений. Наиболее перспективное направление - это замена низко производительной и дорогостоящей ковки кругов большого диаметра на прокатку. При этом снижается качество выпускаемой продукции и увеличивается уровень брака по осевой пористости слитка, не заварившейся при деформации.
В литературе встречаются различные способы интенсификации деформации осевых слоев слитка. Один из них - это увеличение массы слитка для увеличения укова [1]. Данный способ требует замены парка изложниц, снижает запас прочности прокатного оборудования и не всегда возможен из-за ограниченного хода нажимного устройства. Другой способ - увеличение единичных обжатий [2], приводит к увеличению нагрузок на основное оборудование и снижению надежности захвата слитка валками.
Встречается в литературе и другой подход, например, ведение процесса деформирования с неоднородным температурным полем [3]. Для создания градиента температур по сечению слитка используют температурный перепад, полученный в процессе кристаллизации слитка [4], либо предварительное под-стуживание слитка в процессе ковки [5-8]. При этом поверхностные слои имеют пониженную температуру и пластичность, а, следовательно, обладают повышенным сопротивлением деформированию. Центральные, наиболее дефектные слои, сохраняют высокую температуру и, следовательно, более высокую пластичность, что позволяет им интенсивно пластически деформироваться. При вышеуказанных условиях создается объемное сжатие осевых слоев за счет создания эффекта жесткой оболочки наружными слоями слитка. К сожалению, осуществить процесс прокатки слитков после их кристаллизации невозможно, а применение пауз для создания градиента температур после нагрева приводит к снижению производительности стана.
Таким образом, целью работы являлось исследование технологии прокатки слитков, которая обеспечивала проработку осевой зоны без потерь производительности процесса.
Решение данной задачи достигается тем, что операция подстуживания производится в нагревательном устройстве путем открытия крышки, что приводит к разности температур поверхностных и центральных слоев слитка.
В данной работе представлены экспериментальные исследования, проводившиеся в промышленных условиях на ОАО «Днепроспецсталь» на стане 1050 с целью снижения уровня брака по осевой пористости слитка, не заварившейся при деформации, в прокате диаметром от 230 мм до 275 мм из углеродистых и конструкционных марок сталей.
Существующая технология включает в себя выплавку стали в открытых основных дуговых электропечах емкостью 60 тонн с внепечным вакуумировани-ем и последующей сифонной разливкой в изложницы. Выплавленный металл, после стрипперования поступает в прокатный цех горячим всадом на нагревательные рекуперативные колодцы. Процесс нагрева слитков включает в себя подъем температуры до 1300 °С (Т1) и томление в течении 30 минут (/1), последующее снижение температуры до 1250 °С (Т2) и томление в течении 100 минут (/2), после чего слитки выдают в прокат (рис. 1). На обжимной клети 1050 за 17 проходов получают подкат прямоугольного сечения, который при помощи шлепперов, после удаления головной части, передается на заготовочную клеть 950, где подвергается деформации по системе «овал-круг». Калибровка валков обжимной и заготовочной клети представлены на рис. 2. Полученный сортовой прокат, после порезки на роторно-ударных пилах, охлаждают в колодцах замедленного охлаждения.
Для создания градиента температур по сечению слитка был разработан новый режим нагрева, который предполагает подъем температуры до 1250 °С (Т1) и
© А. В. Иванов, В. В. Чигиринский, И. Н. Логозинский, О. Е. Козлов, 2010 112
томление в течении 60 минут (?1), подъем температуры до 1300 °С (Т2) и томление в течении 45 минут (?1) после чего производится снижение температуры пу тем открытия крышки нагревательного колодца в те
т; °с
чении 10 минут (/3) (до температуры 1100 °С (Т3)), после томления в течение 30 минут (/4) слитки выдают в прокат. Режим нагрева представлен на рис. 3.
Рис. 1. Существующий режим нагрева
Рис. 2. Калибровка валков обжимной (а) и заготовочной (б) клети
Рис. 3. Экспериментальный режим нагрева
1607-6885 Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні №2, 2010
113
Таблица 1 - Сравнительная таблица экспериментального режима нагрева с существующим режимом нагрева
Профиль, мм Режим нагрева марка 20,45 16ХГ 17Г1С 40Х 42ХМ £
0 240 ЭР прокат, т 27,25 - 15,75 - 58,4 101,4
брак, т 1,53 - 1,67 - 0 3,2
брак, % 5,61 - 10,6 - 0 3,16
СР прокат, т 370,13 26,33 66,39 - 232,87 695,72
брак, т 6,41 1,62 0 - 13,79 21,82
брак, % 1,73 6,15 0 - 5,92 3,14
0 250 ЭР прокат, т 49,2 - 247,32 - 36,61 333,13
брак, т 1,58 - 5,61 - 0 7,19
брак, % 3,21 - 2,27 - 0 2,16
СР прокат, т 381,97 31,61 93,62 - 426,93 934,13
брак, т 14,12 3,19 16,79 - 10,74 44,84
брак, % 3,7 10,09 17,93 - 2,52 4,8
0 260 ЭР прокат, т 121,71 - 21,57 - 90,9 234,18
брак, т 0 - 0 - 2,17 2,17
брак, % 0 - 0 - 2,39 0,93
СР прокат, т 422,35 24,81 24,67 - 337,77 809,6
брак, т 17,66 2,31 2,31 - 13,2 35,48
брак, % 4,18 9,31 9,36 - 3,91 4,38
0 275 ЭР прокат, т 431,92 10,26 - 21,12 209,19 672,49
брак, т 16,75 4,69 - 0 9,6 31,04
брак, % 3,88 45,71 - 0 4,59 4,62
СР прокат, т 704,97 14,54 31,9 - 611,1 1362,51
брак, т 29,54 0 0 - 27,18 56,72
брак, % 4,19 0 0 - 4,45 4,16
ЭР прокат, т 630,08 10,26 284,64 21,12 395,1 1341,2
брак, т 19,86 4,69 7,28 0 11,77 43,6
брак, % 3,15 45,71 2,56 0 2,98 3,25
СР прокат, т 1879,4 97,29 216,58 0 1608,7 3801,96
брак, т 67,73 7,12 19,1 0 64,91 158,86
брак, % 3,6 7,32 8,82 - 4,03 4,18
£ прокат, т 2509,5 107,55 501,22 21,12 2003,8 5143,16
брак, т 87,59 11,81 26,38 0 76,68 202,46
брак, % 3,49 10,98 5,26 0 3,83 3,94
В период с 01.05.2009 г. по 31.08.2009 г. на круг диаметром 240-275 мм прокатано 5143,16 тонны из слитков развесом 6,67 тонны следующих марок сталей: 20, 45, 40Х, 17Г1С, 16ХГ, 42ХМ. По экспериментальной технологии нагрето и прокатано 1341,2 тонны (35 плавок) по действующей технологии 3801,96 тонны.
После обточки металлопроката на бесцентровотокарных станках прутки подвергались ультразвуковому контролю на соответствие требованиям ГОСТ 21120-75 с помощью прибора УСК-8Б. При этом было отбраковано 43,59 тонны, что составило 3,25 % от веса сортового проката, нагретого по экспериментальному режиму. По существующей технологии отбраковка составила 158,86 тонны или 4,18 % от веса сортового проката.
В таблице 1 представлены данные в зависимости от прокатанного профиля, режима нагрева (ЭР - экспериментальный режим нагрева, СР - существующий режим нагрева) и марки стали. Как видно из этой таблицы, уровень брака при экспериментальном режиме нагрева ниже, чем при нагреве по существующей технологии. При прокате 0 240 мм из углеродистой стали и 17Г1С, а также при прокате 0 275 мм из стали 16ХГ напротив, уровень брака нагретого по экспериментальному режиму превышает уровень брака нагретого по существующей технологии. Это связано с недостаточным количеством экспериментальных данных.
Выводы
1. Разработан и опробован новый режим нагрева и прокатки углеродистых и конструкционных марок сталей из слитков развесом 6,67 т на круг диаметром более 230 мм с неоднородным температурным полем.
2. Результаты ультразвукового контроля за период с 01.05.2009 г. по 31.08.2009 г. свидетельствуют о сни-
жении уровня брака по осевой пористости слитка, не заварившейся при деформации слитков, нагретых по новой технологии, на 25 % по сравнению со слитками, нагретыми по существующей технологии.
3. Для уточнения полученных экспериментальных данных планируется проанализировать больший массив плавок.
Перечень ссылок
1. Диомидов Б. Б. Технология прокатного производства / Б. Б. Диомидов, Н. В. Литовченко. - М. : Металлургия, 1979. - 489 с.
2. Чижиков Ю. М. Прокатываемость стали и сплавов / Ю. М. Чижиков. - М. : Металлургиздат, 1961. - 451 с.
3. Пестов В. С. Повышение качества и деформируемости металла поковок за счет сочетания различных видов неоднородности при ковке / В. С. Пестов // Кузнечноштамповочное производство. - 1988. - № 2. - С. 6-8.
4. Корнеев Д. М. Ковка крупных слитков из стали 35 с температурным перепадом по сечению / Д. М. Корнеев, Б. А. Цурков // Кузнечно-штамповочное производство. - 1974. - № 4. - С. 1-4.
5. Охрименко Я. М. Новые процессы ковки крупных поковок / Я. М. Охрименко, А. И. Гринюк, В. А. Тюрин // Кузнечно-штамповочное производство. - 1970. - № 4. -С. 19-20.
6. Соколов Л. Н. Технологические приемы, обеспечивающие проработку осевой зоны слитка / [Л. Н. Соколов, В. С. Пестов, В. Н. Ефимов и др.] // Кузнечно-штамповочное производство. - 1985. - № 2. - С. 25-27.
7. Золотухин Н. М. Совершенствование технологии изготовления поковок валов / Н. М. Золотухин, И. П. Шела-ев, В. О. Кононенко, С. С. Сиротинец // Кузнечно-штамповочное производство. - 1986. - № 5. - С. 7-8.
8. Шелаев И. П. Ковка крупных поковок прокатных валков с температурным перепадом по сечению / И. П. Шелаев, В. О. Кононенко, А. А. Леонтьев // Кузнечно-штамповочное производство. - 1988. - № 4. - С. 2-3.
Одержано 23.06.2010
A. V. Ivanov, V. V. Chigirinskiy, I. N. Logozinskiy, O. E. Koslov LARGE DIAMETER CIRCLES WITH HETEROGENEOUS TEMPERATURE FIELD
ROLLING
Розглядається проблема одержання сортового прокату із щільної макроструктури в осьовій зоні. Розроблений та випробуваний новий режим нагрівання конструкційних і вуглецевих марок сталей в умовах ВАТ «Днепроспецсталь», що дозволило знизити рівень браку по осьовій пористості злитка, яка не заварилася при деформації злитків.
Ключові слова: діаметр, злиток, прокат, нагрівання, деформація, метал, температура.
The problem of high quality rolling stock receiving from a dence macrostructure in axial area is considered. The new construction and carbon steel brands heating regime was developed and tested in JVC «Dneprospecstal’» conditions. That allowed to reduce rejected materials level due to axial bar porosity which were not welded during bar deformation.
Key words: diameter, bar, rolled stock, warming, deformation, metal, temperature.
ISSN 1607-6885 Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні №2, 2010
115
