РАЗДЕЛ 2
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Основным объектом исследования являлась катанка диаметром 5,5 мм из высокоуглеродистой электростали для изготовления металлокорда.
Для научно обоснованного подхода к требованиям химического состава и механических свойств катанки, разработанным в процессе выполнения данной работы, произведены опытно-промышленные партии катанки из высокоуглеродистой электростали, статистические характеристики которых представлены в табл. 2.1
Таблица 2.1
Характеристики статистических данных катанки опытно-промышленных плавок высокоуглеродистой борсодержащей электростали типа 80 и 85
ПоказательРазмерностьЗначенияСреднеквадратическое отклонениемин.макс.среднее?ВН/мм211671277120726,54?%26,2041,9031,083,05?10%9,1011,09,530,63Сэ=С+Mn/5+Si/7%0,971,041,000,023?(Cr, Ni, Cu)%0,19490,31470,23960,020B%0,00060,00310,00170,0005N%0,00600,00910,00710,0008
Для повышения универсальности разрабатываемых математических моделей в разделе 5 был использован также массив статистических данных по катанке из стали типа 70.
Катанку из высокоуглеродистой электростали, микролегированной бором, производили на технологическом комплексе СЗАО "ММЗ", рис. 2.1, включающем дуговую сталеплавильную печь (ДСП), установку ковш-печь (УКП), камерную установку вакуумирования (VD/VOD), систему защиты разливаемой струи металла от окисления, машину непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), систему электромагнитного перемешивания стали (ЭМП), печь с ша-
Рис. 2.1. Сквозная технологическая схема производства высокоуглеродистой стали, предназначенной для
производства металлокорда в условиях СЗАО "ММЗ":
1 - ДСП; 2 - УКП; 3 - вакууматор; 4 - сталеразливочный ковш; 5 - промежуточный ковш; 6 - кристаллизатор с установкой ЭМП; 7 - ПШП №1; 8 - ПШП №2; 9 - термостат; 10 - черновая группа клетей; 11- промежуточная группа клетей; 12 - чистовая группа клетей; 13 - линия термоупрочнения; 14 - промежуточная проволочная
группа клетей; 15 - нулевая секция охлаждения; 16 - проволочный блок; 17 - линия водяного охлаждения;
18 - лазерный измеритель диаметра; 19 - виткоукладчик; 20 - линия воздушного охлаждения
гающим подом (ПШП) для нагрева заготовки под прокатку, современный мелкосортно-проволочный стан 320/150, линию Stelmor для ТМО проката.
При производстве высокоуглеродистой стали в электропечах в качестве шихты обычно используют металлолом и чушковый чугун. Добавкой чугуна в шихтовку плавки обеспечивали содержание примесей цветных металлов (Cr ? 0,10 %; Ni ? 0,13 %; Cu ? 0,20 %), соответствующее требованиям ТУ У 14-4-470-2000.
Содержание азота и водорода в электростали снижается при вакуумной обработке [42, 43, 44].
Применение ЭМП значительно изменяет условия затвердевания стали в кристаллизаторе (увеличивает массоперенос в двухфазной зоне), в результате чего расширяется зона равноосных кристаллов и уменьшается зона столбчатых кристаллов.
Макроструктуру НЛЗ из высокоуглеродистой электростали оценивали по ОСТ 14-1-235-91 и ГОСТ 10243. Из результатов оценки следует, что макроструктура, в основном, соответствует требованиям действующих НТД.
Катанку прокатывали на проволочном блоке СЗАО "ММЗ" из НЛЗ малого сечения (125х125 мм) с последующей ТМО на линии двустадийного охлаждения Stelmor стана 320/150.
Непрерывный двуниточный мелкосортно-проволочный стан 320/150 СЗАО "ММЗ" состоит из 21 рабочих клетей дуо сортовой линии и 12 (28 клетей с учетом черновой и промежуточной групп) клетей проволочной линии. Клети установлены последовательно в пять групп: черновая (10 клетей), промежуточная (6 клетей), чистовая мелкосортная (5 клетей), подготовительная проволочная (2 клети) и чистовой 10-ти клетьевой блок. Прокатку катанки осуществляли согласно действующей технологии по ТИ 518-2012-ПС-0001-2006 "Производство сортового проката и катанки на непрерывном двуниточном мелкосортно-проволочном стане 320/150", термомеханическую обработку в потоке - по ТИ 518-2012-ПС-0006-2006 "Термическая обработка стержневого и бунтового проката в потоке мелкосортно-проволочного стана 320/150". ТМО катанки осуществляли на линии "длинный" Stelmor. Подробная схема участка проволочной линии стана 320/150 приведена на рис. 2.2.
Контроль технологических параметров проводили при помощи контрольно-измерительных приборов, перечень которых приведен в ТИ 518-2012-ПС-0001-2006. В работе использованы современные методы контроля, анализа и испытаний. Анализ химического состава стали осуществляли с помощью спектрометров ARL - 3460, Spectrolab - M, Spectroflaim, газовых анализаторов фирм LECO-TN 314 и ТС 436, Strohlein - модели О-Н-N - Mat и др. Механические свойства проката определяли по ГОСТ 1497 на разрывных машинах EU100 и EDZ - 40, Р-20 и UP-500. Измерение твердости проводили на приборах ТК 14-250 и ТР 5006, микротвердости - на ПМТ 3 и МНТ 240.
Структурные параметры металла определяли на световом микроскопе Neophot 32, автоматическом анализаторе изображения IА-3001, электронных микроскопах EF-2, VEGA TS5130MM. Микрорентгеновский анализ осуществляли на энергодисперсионном и волновом спектрометрах фирмы Oxford Instruments. Размер действительного зерна определяли по ГОСТ 5639, обезуглероживание поверхности - по ГОСТ 1763 и ИСО 4954, макроструктуру - по ГОСТ 10243 и эталонным шкалам соответствующих технических условий, характеристики неметаллических включений - по ГОСТ 1778-70. Для оценки экспериментальных данных и прогнозирования механических свойств катанки использовали методы математической статистики и математического моделирования.
Катанку перерабатывали в металлокорд на ОАО "Силур" (г. Харцызск).
Рис. 2.2. Подробная схема участка проволочной линии стана 320/150
1- предчистовые клети C и D; 2 - вертикальный петлерегулятор; 3 - ножницы: 54, 55 и 56 соответственно; 4 - секция предварительного водяного охлаждения; 5 - десятиклетевой проволо