Формирование структуры и свойств катанки для повышения ее пластичности при производстве сварочной проволоки тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.01, кандидат технических наук Перчаткин, Андрей Владимирович

• Перчаткин, Андрей Владимирович
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Перчаткин, Андрей Владимирович

ВВЕДЕНИЕ

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Влияние химических элементов на структуру и свойства стали и катанки для производства сварочной проволоки

1.2. Технология изготовления катанки из легированных сталей для производства сварочной проволоки

1.3. Цель и задачи исследования

2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Выводы по главе 2

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ В КАТАНКЕ ИЗ СТАЛИ СВ-08Г2С, ДОПОЛНИТЕЛЬНО ЛЕГИРОВАННОЙ БОРОМ

3.1. Исследование кинетики распада аустенита при непрерывном охлаждении

3.2. Зависимость структуры и свойств катанки от условий изотермической выдержки в процессе охлаждения

3.3. Влияние химического состава стали и скорости охлаждения на линии 81е1тог на структуру и свойства катанки

3.4. Влияние температуры деформации на свойства катанки из стали Св-08Г2С, микролегированной бором и без добавок бора

3.5. Исследование влияния ликвационных процессов на формирование бейнитно-мартенситных участков

Выводы по главе 3

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ В КАТАНКЕ ИЗ ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ

4.1. Исследование кинетики распада аустенита при непрерывном охлаждении стали Св-08ГНМ

4.2. Зависимость структуры и свойств катанки от условий изотермической выдержки в процессе охлаждения

4.2.1. Катанка из стали Св-08ГНМ

4.2.2. Катанка из стали Св-08Г1НМА

2

4.2.3. Катанка из борсодержащей стали Св-08ХГ2СМФ

4.3. Исследование ликвационных процессов в НЛЗ и катанке

4.4. Формирование эффективной структуры катанки из легированной стали для безотжигового волочения

4.5. Построение регрессионных зависимостей механических свойств катанки от химического состава стали и технологии двухстадийного охлаждения катанки на линии 81е1шог

Выводы по главе 4

5. ВЫБОР ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА СТАЛЕЙ И ТЕХНОЛОГИИ УСКОРЕННОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КАТАНКИ ПОВЫШЕННОЙ ДЕФОРМИРУЕМОСТИ НА МЕТИЗНОМ ПЕРЕДЕЛЕ

5.1. Выбор эффективных химического состава стали и режима охлаждения катанки

5.2. Технологичность переработки катанки на метизном переделе

5.2.1. Катанка из стали Св-08Г2С

5.2.2. Катанка из стали Св-08ГНМ и Св-08ХГ2СМФ

Выводы по главе 5

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Приложение 1

1

Приложение 2

1 уу

Приложение 3

1 ло

Приложение 4

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Формирование структуры и свойств катанки для повышения ее пластичности при производстве сварочной проволоки»

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время около 98 % стальных конструкций выполняются сварными. Высокое качество и долговечность сварных металлических конструкций зависит от качества сварочных работ и эффективности сварочных материалов.

Одним из главных условий сварки металлоконструкций, влияющих на их качество и работоспособность, является правильный выбор применяемой сварочной проволоки, которая должна обладать высокими технологическими и механическими свойствами, так как она является основным материалом, обеспечивающим требуемые химический состав и свойства металла сварного шва конструкций. При этом наиболее широко используется сварочная электродная проволока из кремнемарганцевой стали марки типа Св-08Г2С (сварка, в основном, корпусов судов в среде защитных газов), а также сталей, легированных молибденом, никелем, хромом, ванадием и другими элементами (сварка труб большого диаметра - ТБД, магистральных трубопроводов с применением, преимущественно, флюсов) [1...3].

Ранее разработанная технология механоциклической обработки проволоки сварочного назначения с целью повышения ее деформируемости за счет эффекта Баушингера и обеспечения безотжигового волочения до диаметра 0.8мм не нашла широкого применения из-за отсутствия необходимого оборудования и средств контроля качественных характеристик [4.. .6].

Задачей настоящей диссертации является разработка химического состава низкоуглеродистой легированной марганцем, кремнием, хромом, никелем, молибденом, ванадием (в разных сочетаниях и концентрациях элементов) стали и поточной термической обработки для безотжигового волочения сварочной проволоки, применяемой для сварки в среде защитных газов и с использованием флюсов. Как известно, в последнее время производство ТБД и трубопроводов актуально в связи с реализацией в РФ нескольких крупномасштабных проектов как для собственного, так и для зарубежных топливно-энергетических

комплексов. Это, например, следующие проекты: вторая очередь магистрали Восточная Сибирь - Тихий океан; освоение Чаядинского и Ковыктинского месторождений в рамках Единой газотранспортной системы; Северо-Европейский газопровод - МЖО-БТКЕАМ и др. [7, 8].

Основной особенностью кремнемарганцевых сталей и сталей, легированных молибденом, никелем, хромом, ванадием и другими элементами, относящихся к ферритно-мартенситному классу, является наличие в структуре катанки бейнитно-мартенситных участков [9]. Наличие таких участков снижает технологическую пластичность катанки, в связи с чем возможности безотжиго-го волочения значительно ограничиваются. Для решения научно-технической задачи получения высокопластичной катанки из стали марок типа Св-08Г2С, Св-08ГНМ, Св-08Г1НМА, Св-08ХГ2СМФ в настоящей работе были изучены закономерности формирования структуры в процессе ТО; минимизировано количество закалочных структур; скорректирован химический состав стали за счет снижения содержания упрочняющих элементов (С, Сг, Мп, Р, N1, Мо, V) в пределах марочного состава стали; предложено взаимное связывание азота и бора в нитрид бора для вывода азота из твердого раствора внедрения и нейтрализации закаливающего действия свободного - эффективного бора и определена минимально-возможная скорость воздушного охлаждения (~ 0.3 °С/с) на линии 81е1тог.

В условиях ОАО «Молдавский металлургический завод» (ММЗ) проведены комплексные научно-технологические исследования, разработана и внедрена сквозная технология производства высококачественной стали, непрерывно-литой заготовки и катанки диаметром 5.5...6.5 мм из низкоуглеродистой стали, легированной марганцем, кремнием, хромом, молибденом, никелем, ванадием (в разных сочетаниях и концентрациях), марок Св-08Г2С, Св-08ГНМ, Св-08Г1НМА, Св-08ХГ2СМФ, Св-ЮНМ, Св-10ХГ2СМФ, Св-08ХГСМФА, Св-10ГАА и др. [10...38]. В настоящей работе рассмотрена катанка из стали марок Св-08Г2С и Св-08ГНМ, в ряде случаев Св-08Г1НМА и Св-08ХГ2СМФ.

Широко применяемая традиционная технология производства сварочной катанки заключается как в использовании химического состава сталей в полном диапазоне марочных концентраций, так и в упрочняющей термической обработке катанки (например, окончание пластической деформации металла в межкритическом диапазоне температур, то есть в двухфазной аустенитно-ферритной области, в результате чего катанка приобретает дополнительные напряжение второго рода и упрочняется).

В настоящей диссертации успешно решена обратная задача, заключающаяся в достижении максимальной пластичности исходной катанки с целью исключения всех видов дополнительной термической обработки на метизном переделе за счет выбора рационального химического состава стали и формирования благоприятной микроструктуры металла. В результате проведенных исследований развиты научно-технические основы разупрочняющей технологии производства вышеуказанной катанки (технология ТО катанки в потоке прокатного стана с использованием естественного тепла прокатного нагрева). Увеличению деформируемости стальной катанки способствовало использование установки вакуумирования металла и его электромагнитное перемешивание на МНЛЗ.

Разработка эффективной технологии термообработки катанки на современной линии 81е1шог была проведена на базе лабораторных и промышленных экспериментов, расчета регрессионных зависимостей. На основе этого предложены решения по модернизации линии 81е1тог для обеспечения полной изотермической выдержки витков катанки под термоизолирующими крышками за счет установки на этих крышках электроподогревателей с циркуляционными вентиляторами. Получены статистически значимые уравнения связи механических свойств и параметров микроструктуры от химического состава и технологических параметров термообработки металла, позволяющие прогнозировать и управлять технологией производства катанки.

Переработка высокопластичной катанки повышенной деформируемости при безотжиговом волочении в сварочную проволоку на метизных заводах

Российской Федерации (ОАО «Северстальметиз; ОАО «Межгосметиз -Мценск» (МГММ); ОАО «Балтийский металлургический завод»; ОАО ВЭЛ) и Украины (ОАО «Днепрометиз»; ООО «МЕТКАН»; ЗАО АМЗ «ВИСТЕК») показала её высокую технологичность и полное соответствие нормативной документации и требованиям потребителей готовой сварочной омедненной проволоки. Причем в динамике показатели деформационной пластичности только улучшаются.

Актуальность темы. В настоящее время в странах ЕС и СНГ возросла потребность в сварочной проволоке из сталей, легированных марганцем, кремнием, молибденом, никелем, хромом, ванадием и другими элементами, которая применяется для сварки труб большого диаметра нефтегазового сортамента, судовой стали и т.п.

В катанке, используемой для волочения проволоки из таких сложнолегиро-ванных сталей, произведенной по существующей технологии, формируется многокомпонентная структура, содержащая ферритную, перлитную, бейнитную и мартенситную составляющие. Образование бейнитно-мартенситных участков в структуре, связанное со стабилизирующим действием на аустенит легирующих элементов и неоднородностью их распределения из-за ликвационных процессов, требует проведения на метизном переделе одной-двух операций рекристаллиза-ционного отжига катанки и/или проволоки для снятия наклепа и безобрывного волочения. Дополнительная термическая обработка в значительной степени увеличивает себестоимость производства сварочной проволоки, что приводит к снижению конкурентоспособности этой металлопродукции на рынке.

Поэтому совершенствование химического состава легированных сталей для сварочной проволоки и комплексные исследования закономерностей струк-турообразования в металле при охлаждении от температур аустенитизации как с отдельного, так и прокатного нагревов, а также определение взаимосвязи между микроструктурой и механическими свойствами катанки из этих сталей для разработка и освоения научно -обоснованной технологии производства катанки, по-

вышенной деформируемости при волочении, является актуальной научно-

технической задачей.

Цель исследования. Разработка химического состава и технологии ра-

зупрочняющей термообработки катанки из легированных сталей сварочного назначения, обеспечивающих повышение деформируемости при волочении проволоки без применения отжига до получения конечных диаметров и экономию энергоресурсов. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Изучить кинетику превращения аустенита в сталях сварочного назначения типа Св-08Г2С, Св-08ГНМ при непрерывном охлаждении с построением термокинетических и структурных диаграмм фазовых превращений. Выявить особенности структурообразования и тонкого строения структуры катанки из исследуемых легированных сталей при различных условиях охлаждения.

2. Оценить влияние легирующих элементов на структуру, механические и технологические свойства катанки сварочного назначения. Скорректировать химический состав сварочных сталей, легированных марганцем, кремнием, молибденом, никелем, хромом, ванадием и дополнительно бором.

3. Исследовать ликвацию С, Mn, Si и других легирующих элементов в непрерывно-литой заготовке и катанке, оценить ее влияние на структурообразо-

вание и свойства катанки.

4. Разработать режимы охлаждения катанки на линии Stelmor, обеспечивающие снижение прочностных характеристик и повышение технологической пластичности при волочении сварочной проволоки без применения начальных и промежуточных термообработок катанки и проволоки.

Научная новизна и значимость полученных результатов состоит в следующем.

1. Определено, что в сталях Св-08Г2С и Св-08ГНМ дополнительное легирование бором с установленным отношением B/N = 0.80 ±0.15 снижает критическую скорость закалки и увеличивает температуру начала мартенситного превращения, несмотря на снижение в пределах марочного состава содержания

легирующих элементов, что приводит к более интенсивному формированию бей-нитно-мартенситных участков. Установлены интервалы диффузионного и промежуточного превращений. Показано, что при скоростях охлаждения менее критических, превращение аустенита практически заканчивается в бейнитной области с сохранением до 5 % непревращенного аустенита, а для стали Св-08ГНМ количество остаточного аустенита составляет 3 % с окончанием распада в бейнитной области.

2. Установлено, что ограничение содержания упрочняющих элементов в сталях Св-08Г2С и Св-08ГНМ при отношении B/N = 0.80 ± 0.15, высокая температура конца прокатки (Ю00...1050°С) и виткообразования (940...970°С), низкая скорость воздушного охлаждения катанки на линии Stelmor, не превышающая 0.35°С/с, снижают плотность дислокаций и микродеформацию кристаллической решетки феррита и гарантируют получение размера зерна феррита № 9, 8, минимальное количество бейнитно-мартенситных участков, что обеспечивает повышение деформируемости катанки и безотжиговое волочение.

3. Установлено, что изотермическая выдержка аустенита стали Св-08Г2С разработанного химического состава в интервале температур 550...600°С, а сталей Св-08ГНМ, Св-08Г1НМА, Св-08ХГ2СМФ при 600...700°С в течение 1200... 1800 с формирует преимущественно ферритно-перлитную структуру: в сталях Св-08Г2С, Св-08ГНМ и Св-08Г1НМА без бейнитно-мартенситных участков, а в стали Св-08ХГ2СМФ образуются БМУ до 6 %.

Практическая значимость. На базе теоретических и экспериментальных исследований разработана и в условиях ОАО «Молдавского металлургического завода» (ОАО ММЗ) реализована комплексная технология производства катанки из всех исследуемых сталей, разлитых на машинах непрерывного литья в заготовки малого сечения, исключающая промежуточные отжиги при волочении.

По кооперации ОАО «ММЗ» - ОАО «Межгосметиз-Мценск» и ОАО «ММЗ» - ОАО «Северсталь-метиз» разработана и внедрена сквозная энергосберегающая технология производства омедненной сварочной проволоки диамет-

ром 5.0...0.8 мм из борсодержащих легированных сталей, обеспечивающая высокую деформируемость катанки в проволоку без термической обработки.

Годовой экономический эффект от внедрения результатов диссертационной работы в условиях ОАО ММЗ и на метизных предприятиях составляет 463750

долларов США в ценах 2009 г.

Разработана нормативная документация на производство катанки по новой

технологии на ОАО «ММЗ»:

ТИ 518-2012-ПС-0006-2006 «Термическая обработка стержневого и бунтового проката в потоке мелкосортно-проволочного стана 320/150»;

технологическая карта ТК 6 «Сквозной технологический процесс производства продукции в соответствии с требованиями контрактов. Арматурные крем-немарганцевые и сварочные низколегированные стали»;

технические условия ТУ У 27.1-23365425-595:2005 «Катанка повышенной деформируемости из легированной стали для изготовления сварочной проволоки

прямым волочением»;

техническое соглашение ТО/ТС-СС-01-2008 об условиях поставки катанки из легированной стали марок Св-08ГНМ, Св-08Г1НМА, Св-ЮГАА, Св-08ХГ2СМФ, Св-10ХГ2СМФ, Св-08Г1НФАА и Св-08Г1Н2ФАА для изготовления сварочной проволоки между ОАО «ММЗ», ОАО «Северсталь-метиз»,

ОАО «ТД «ММЗ».

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Закономерности формирования структуры при непрерывном охлаждении с разными скоростями в сталях сварочного назначения, легированных бором и минимальным содержанием на марочном уровне упрочняющих элементов.

2. Влияние разработанного химического состава легированных сталей сварочного назначения и режимов охлаждения на линии Stelmor на тонкую

структуру катанки.

3. Изменение структуры и свойств катанки при использовании изотермической выдержки в процессе охлаждения на воздухе.

4. Разработанные химический состав сталей и режимы охлаждения катанки на линии 81е1шог, гарантирующие повышенную ее деформируемость при волочении в омедненную сварочную проволоку.

5. Влияние химического состава исследуемых сталей с бором на развитие ликвационных процессов в кристаллизующемся металле, структурообразование и механические свойства катанки, деформируемость катанки при волочении.

Апробация результатов диссертации. Материалы диссертации доложены на Междунар. научн. техн. конф. «Технология и оборудование прокатного производства», г. Москва, 2009 г.; 67-ой научн. техн. конф. г. Магнитогорск, 2009 г.; Междунар. научн. техн. конф. "Процессы абразивной обработки, инструменты и материалы", г. Волжский, Волгоградской обл., 2009 г.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Научно-технический прогресс предполагает внедрение эффективных технологических процессов сварки, сварочного оборудования и сварочных материалов, обеспечивающих получение высоких технологических и экономических показателей при изготовлении и эксплуатации сварных конструкций, и способствует их массовому применению в промышленности. В связи с этим потребность в катанке сварочного назначения из стали марок типа Св-08Г2С, Св-08ГНМ, Св-08Г1НМА, Св-08ХГ2СМФ с повышенным уровнем пластичности и окалиной, легко удаляемой как механическим, так и химическим способами, резко возросла. Так, анализ ситуации на рынках сбыта СНГ сварочной проволоки, показывает устойчиво высокий спрос на стали вышеперечисленных марок, что обусловлено наличием большого парка оборудования для механизированной сварки проволокой диаметром 5.0...0.8 мм и хорошо отработанной технологией сварки металлоконструкций такой проволокой [3, 39.. .56].

Для производства эффективной сварочной проволоки из легированной стали, в свою очередь необходима высококачественная металлургическая заготовка - катанка, пригодная к безотжиговому волочению с суммарной деформацией до 97...99 % после механического удаления окалины. Потребность в катанке, обладающей необходимыми характеристиками для переработки на метизном оборудовании, основанном на использовании экологически чистой технологии, исключающей травление и энергоёмкую термообработку передельной заготовки, будет все время возрастать. Однако развитие такой технологии, в частности на постсоветском пространстве, сдерживается, как отмечается в работе [3], отсутствием высокотехнологичной сварочной катанки повышенной деформируемости.

Задачи сформулированы выше на основе актуальности и цели диссертационной работы.

1.1. Влияние химических элементов на структуру и свойства стали и катанки для производства сварочной проволоки

В литературе [9, 57...63] приводятся данные по комплексному легированию хромом, марганцем, никелем, молибденом, ванадием конструкционных, инструментальных, жаропрочных, подшипниковых и других сталей. В основном, все вышеуказанные легирующие элементы увеличивают в той или иной степени устойчивость переохлажденного аустенита, снижают критическую скорость закалки и повышают прокаливаемость стали. Это приводит к появлению в стали бейнитно-мартенситных участков, что также усиливается и развитием ликвационных явлений при кристаллизации стали и фазовых превращениях.

В целом, в работах [55, 57...62] приведены особенности поведения таких химических элементов, как углерод, марганец, кремний, хром, никель, молибден, ванадий, при легировании стали, их влияние на деформируемость сталей.

Ниже (табл. 1.1 и 1.2) приводятся данные по комплексу качественных показателей проката (химический состав стали и уровень механических свойств катанки), применяемого для изготовления сварочной проволоки с медным поверхностным покрытием. Причем для сталей по DIN 17145 и EN 440 проволоку производят, в основном, по технологии без применения смягчающего отжига катанки или проволоки, а по ТУ 14-15-346-94, ГОСТ 2246-70 и ТУ У 27.1-4-548-2003 - с отжигом с целью обеспечения металлу требуемых нормативной документацией свойств и деформируемости. В первую очередь, это обусловлено химическим составом сталей: для зарубежных стандартов для кремнемарганцевых сталей уровень марганца (до 1.83 %) значительно ниже, чем для стандартов СНГ (до 2.10 %). С другой стороны, технологии производства катанки, пригодной для безотжигового волочения в странах СНГ до настоящей работы не было.

Следует отметить отдельные попытки механо-термической обработки на

метизном переделе, нацеленные на повышение деформируемости катанки за

Таблица 1.1

Требования к химическому составу катанки из легированной стали, предназначенной для изготовления сварочной проволоки_

Нормативный документ Марка Стали Массовая доля химических элементов, %

С Si Мп Р S Cr Ni Си AI Mo Другие элементы

не более

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

DIN 17145-1980 10 Мг^ 5 - 80-1 0.07... 0.11 0.55... 0.75 1.03... 1.27 0.020 0.020 0.12 0.12 0.17 0.020 0.12 H.H.

11 Мг^ 6 - 80-2 0.08... 0.13 0.75... 0.95 1.33... 1.57 0.020 0.020 0.12 0.12 0.17 0.020 0. 12 Ti+Zr = 0.13

10 Мп817 - 80-3 0.08... 0.13 0.85... 1.13 1.63... 1.87 0.020 0.020 0.12 0.12 0.17 0.020 0. 12 Ti+Zr = 0.13

EN 440 ЫБП 0.06... 0.14 0.50... 0.80 0.90... 1.30 0.025 0.025 0.15 0.15 0.35 0.020 0.15 Ti+Zr = 0.15

взъп 0.06... 0.14 0.70... 1.00 1.30... 1.60 0.025 0.025 0.15 0.15 0.35 0.020 0.15 Ti+Zr = 0.15

04811 0.06... 0.14 0.80... 1.20 1.60... 1.90 0.025 0.025 0.15 0.15 0.35 0.020 0.15 Ti+Zr = 0.15

ТУ 14-15-346-94, ГОСТ 2246-70 Св-08Г2С 0.05... 0.11 0.70... 0.95 1.80... 2.10 0.030 0.025 0.20 0.30 0.25 H.H. Н.н. Н.н.

Св-10НМА 0.07... 0.12 0.12... 0.35 0.40... 0.70 0.020 0.025 0.20 1.00... 1.50 H.H. H.H. Н.н. Н.н.

Св-08ХГСМФА 0.06... 0.10 0.45... 0.70 1.20... 1.50 0.025 0.025 0.95... 1.25 0.30 H.H. H.H. 0.50... 0.70 V 0.20...0.35

ТУ У 27.1-4-548-2003 Св-08Г1НМА <0.09 0.20... 0.45 1.00... 1.50 0.020 0.015 0.30 0.50... 0.70 0.25 0.05 0.60... 0.85 Н.н.

Св-ЮНМА 0.07... 0.12 0.12... 0.35 0.40... 0.70 0.020 0.025 0.20 1.00... 1.50 0.25 H.H. 0.40... 0.55 Н.н.

Примечание, н.н. - не нормируется.

Таблица 1.2

Требования к механическим свойствам катанки из легированной стали, предназначенной для изготовления сварочной проволоки

Механические свойства

Нормативный Документ Марка Стали ав, МПа V|/,%

Не менее

ТУ 14-15-346-94 Св-08ГС <640 50

Св-08Г2С <690 48

ТУ У 27.1-4-548-2003 Св-08Г1НМА <850 48

Св-ЮНМА <735

Св-08ГС <640 50

ТУ 14-1-2203-77 Св-08Г2С <690 48

Св-08ГМ, Св-08ГНМ, Св-08Г1НМ 490...880 Н.н.»

80-1 < 4702) у82)

DIN 8559 80-2 < 5502) 752)

80-3 < 5902) 702)

Примечания: 1. Н.н. - не нормируется.

2. Требования рынка к катанке повышенной деформируемости из легированной кремнемар-ганцевой стали для волочения без термообработки (80-1: диаметр 5.5 -> диаметр 0.6 мм; 80-2: диаметр 5.5 диаметр 0.8 мм; 80-3: диаметр 5.5 -> диаметр 1.0 мм) после механического удаления окалины на современных метизных комплексах.

счет использования эффекта Баушингера при знакопеременном изгибе [4...6, 53].

При существующем подходе в странах СНГ к химическому составу сталей и технологии производства катанки затруднительно обеспечить свойства, предъявляемые рынком к сталям типа 80-1, 2, 3 (табл. 1.2). Комплексные исследования и разработки настоящей диссертации, представленные ниже, позволили путем рационализации химического состава стали и технологии двуста-дийного охлаждения катанки на линии 81е1тог в условиях ММЗ обеспечить необходимый уровень свойств и высокую деформируемость на метизном переделе.

Особое место по влиянию на свойства стали занимает бор. Его микродобавки очень сильно влияют на прокаливаемость, пластические свойства стали за счет различных механизмов его взаимодействия с другими легирующими элементами и способностью влиять на формирование структуры литой стали. В настоящее время его применяют, в основном, как элемент, повышающий прокаливаемость в сталях под холодную высадку или в некоторых жаропрочных сталях.

В работах [22, 58] приводятся данные о боре и его соединениях, роли этого элемента в технологии производства и свойствах стали и проката. Отмечается [58] положительное влияние бора на микроструктуру и свойства слитка углеродистой стали. В слитках, микролегированных бором, обнаружена дополнительная промежуточная зона крупных глобулярных кристаллов протяженностью 50...55 мм, расположенная между центральной зоной равноосных кристаллов и зоной столбчатых кристаллов. Кроме того, в 1.16 раза уменьшается зона столбчатых кристаллов при одновременном расширении зоны равноосных кристаллов, что связано с увеличением скорости накопления примесей на границах столбчатых кристаллов и более ранним прекращением их роста при вводе поверхностно-активной добавки. Ускорение формирования зоны равноосных кристаллов и увеличение ее протяженности в микролегированном металле происходит под действием добавок бора за счет уменьшения работы образования

зародышей, снижения переохлаждения.

Ширина корковой зоны при микролегировании бором изменяется незначительно. Некоторое ее увеличение может быть объяснено уменьшением работы зародышей в расплаве и повышением количества центров кристаллизации в присутствии бора, формированием равномерного фронта кристаллизации,

то есть инокулирующим действием бора [61].

Удаление вредных примесей с границ зерен и повышение межзеренной прочности борсодержащего металла обусловливает улучшение технологических и механических свойств. Так, для литой стали с бором при 1 = 1200 °С -5 = 54 % и ¥ = 97 % соответственно при сравнении с металлом без

16

бора - 5 = 34 % и 4х = 77 %. Одновременно с этим возможно повышение прочности и ударной вязкости.

Отмечается [58, 62 - 65] исключительно сильное влияние бора на прока-ливаемость стали. Эффект стабилизации переохлажденного аустенита достигается при значительно меньших концентрациях бора, чем углерода, и меньших скоростях охлаждения от температур под закалку. Обычно образование зародышей в аустените, происходит на отдельных участках границ зерен с наиболее неупорядоченной кристаллической решеткой, обладающих максимальным количеством несовершенств, то есть там, где условия для образования зародышей новой фазы наиболее благоприятны. Атом бора, имеющий больший атомный радиус, чем углерод, концентрируется в дефектах кристаллической решетки. Поскольку дефекты имеют меньшие размеры, чем атомы железа, концентрация атомов бора в дефектах кристаллической решетки не увеличивает, а уменьшает ее искаженность, вследствие чего понижается уровень энергии решетки и вероятность зарождения новых фаз, что увеличивает время до начала выделения феррита (то есть растет время инкубационного периода ферритного превращения) [58].

Влияние бора на прокаливаемость очень эффективно: введение 1 атома бора на 25 тыс. атомов железа увеличивает глубину закаленного слоя в два раза. Поэтому бор широко используют в углеродистых сталях для улучшения эксплуатационных свойств, связанных с повышенной прокаливаемостью, а в конструкционных легированных - для обеспечения того же эффекта при одновременном снижении расхода легирующих металлов (никель, хром, молибден, ванадий и др.) без ухудшения механических свойств при одновременном повышении показателей обрабатываемости, усталостной прочности, свариваемости. Кроме того, уменьшение общей степени легирования стали позволяет снизить себестоимость металла, улучшить его технологичность, уменьшить чувствительность к различным концентраторам напряжений.

Если марганец, хром, молибден улучшают прокаливаемость при введении их в относительно повышенных количествах, то положительное влияние бора проявляется при очень малых его концентрациях (технически значимо при 0.002.. .0.005 %) и зависит в сильной степени от химического состава стали.

В меньшей степени бор влияет на скорость бейнитного превращения и, особенно, на скорость роста зерен игольчатого феррита. Предложено несколько механизмов, согласно которым растворение бора в аустените с последующим выделением атомов бора на границах зерен при охлаждении, что уменьшает свободную энергию до уровня, достаточного для предотвращения образования на

границах зерен бейнита.

При рассмотрении влияния бора на прокаливаемость стали имеет значение "химически растворимый" бор, соответствующий бору, растворимому в матрице и связанному в соединения типа Ме23(В, С)6 и Fe3(B, С). К химически нерастворимому бору относится, в первую очередь, нитрид бора BN и, возможно, некоторые неметаллические включения [58].

Если выделения карбонитридов достаточно дисперсны для сохранения когерентности с матрицей, они тормозят зарождение феррита на границах зерен. Этот эффект прекращается лишь при образовании грубых выделений. Присутствующие в низколегированных сталях после прокатки борокарбиды Ме23(В, С)6 могут быть повторно растворены при нагреве металла; температура полного повторного растворения бора зависит от его содержания и составляет > 1000 °С

при 0.00025 % В и ~ 1150 °С при 0.001 % В [58].

Повышение концентрации бора до значения, превышающего оптимальное, может привести к снижению прокаливаемости вследствие зародышевого действия грубых карбоборидов (нарушения их когерентности с матрицей феррита), увеличения степени искаженности кристаллической решетки - то есть улучшения условий образования ферритной фазы. Кроме того, при высоких содержаниях бора возможно появление легкоплавкой боридной эвтектики (Fe - В; tm = 1175 °С), отрыв по границам зерен и, следовательно, снижение пластичности и ударной вязкости металла.

В работах [57...65] выражены опасения повышению содержания "химически растворимого" бора, который, образуя легкоплавкую эвтектику железо - БеВ, повышает склонность стали к красноломкости: эвтектика, распределяясь по границам зерен, нарушает связь между ними и приводит к хрупкому разрушению металла. Поэтому предельное содержание такого бора свободного или химически растворимого", как правило, ограничивают на уровне не более 0.005 %.

При содержании в стали азота и отсутствии других нитридообразующих элементов образуется нитрид бора ВИ, что снижает влияние на прокаливаемость микродобавок бора. Как правило, ВЫ располагается вдоль зерен аустенита. При этом ВИ обволакивает МпБ и имеет глобулярную форму - конгломераты гексагональных микрочастиц ВК

Для предотвращения образования нитрида бора используют добавки титана, алюминия, циркония. При этом существует эмпирическая зависимость для расчета количества эффективного (то есть не связанного с кислородом и азотом) бора - Вэфф(%), который определяет показатель прокаливаемости [58, 63, 66]: ВЭфф = В - (Ы - 0.002) - Т1/5 - гг/15. Количество алюминия должно находиться в пределах не менее 0.02 %, а оптимальное значение - 0.06.. .0.08 %.

Повышение ударной вязкости в результате микролегирования стали бором связывают с образованием мелкодисперсной фазы нитрида бора ВИ, и это наблюдается только в том случае, когда азот полностью или частично не входит в соединение с другими нитридообразующими элементами [58].

В зависимости от соотношения бора в твердом растворе и связанного в соединениях ВЫ и карбоборонитриды в промышленных сталях могут быть получены 3 класса сталей с улучшенными характеристиками: прокаливаемостью, ударной вязкостью, хладостойкостью, прокаливаемостью и ударной вязкостью.

Другой важной особенностью бора является повышение пластичности стали. В работах [67, 68] показано, что для низкоуглеродистой, нелегированной стали, когда и бор, и азот полностью связаны в химически нерастворимый нитрид бора, образование ВЫ обусловливает, с одной стороны, повышение пластичности металла за счет полного вывода азота из твердого раствора и обеспечения

19

свойств нестареющей стали, а с другой стороны, - полного связывания бора, исключающего наличия эффективного бора в свободном состоянии или в боридах железа, или карбидах бора, что исключает повышение прокаливаемости стали.

Пластичность обеспечивается путем равномерного расположения микрочастиц (< 1 мкм) ВЫ в ферритной матрице стали. Необходимым условиям образование ВЫ является отдача бора в глубоко раскисленный металл с целью исключения образования оксидов бора, так как термодинамически образование оксидов бора предпочтительнее образования нитридов бора.

Проанализированный зарубежный опыт при производстве борсодержащий нестареющей высокопластичной стали взамен кипящих марок стали показал высокую эффективность борсодержащей стали. При этом было учтено явление диссоциации ВЫ на бор и азот при нагреве заготовок в нагревательных печах перед прокаткой и последующая полнота синтеза (70...80 %) этих элементов обратно в нитрид бора при охлаждении [67, 68].

Особенностью настоящего исследования является исследование электропечной стали с повышенным уровнем цветных примесей (Сг, №, Си), которые, в целом, особенно для низкоуглеродистой стали, играют упрочняющую роль. Тем не менее, анализ данных [69, 70, 71.. .73] дает право заключить, что атомы бора и меди располагаются в позициях замещения и вследствие геометрических размеров своих атомов снижают микродеформацию кристаллической решетки феррита, способствуя повышению его пластичности.

Как уже указывалось, решение проблемы повышения деформируемости катанки при производстве сварочной проволоки по безотжиговой технологии заключается в определении эффективного химического состава стали, в том числе с микролегирующими добавками бора, способствующего разупрочнению стали, в совокупности с разработкой и внедрением технологии двустадийного охлаждения катанки на линии 81е1тог.

12. Технология изготовления катанки из легированных сталей для производства сварочной проволоки

В настоящее время существуют две технологические схемы производства проволоки сварочного назначения: традиционная, применяемая на большинстве заводов в странах СНГ и современная. Традиционная схема предусматривает химическое удаление окалины перед волочением катанки и применение начального и/или промежуточного разупрочняющего отжига катанки -проволоки, современная схема - механическое удаление окалины и безотжиго-вое волочение проволоки.

Технология производства катанки, используемой для изготовления проволоки по традиционной схеме, состоит в следующем. Выплавку стали производят как в мартеновских печах с разливкой в крупные (массой 9... 12 т) слитки, так и в конверторах с разливкой в непрерывно-литые заготовки большого сечения. Затем слитки обрабатывают на блюмингах, а катаные и непрерывно-литые заготовки большого сечения (250x250...400x400 мм) - на непрерывно-заготовочных станах. Заготовки размером 80x80, 125x125 и 150x150 мм прокатывают на проволочных станах или проволочных линиях мелкосортно-

проволочных станов.

Однако в течение последних 10... 15 лет разработан и применяется технологический процесс производства сварочной катанки и проволоки, согласно которому сталь выплавляют преимущественно в конверторах или электродуговых печах, затем применяют современные методы внепечной обработки на установках ковш-печь и вакууматорах и разливают в заготовки, которые прокатывают в катанку и замедленно охлаждают в витках, разложенных на транспортере современных линий 81е1тог [64, 65, 74...76]. Катанку затем подвергают волочению без термической обработки и омеднению в потоке станов «мокрого - тонкого» волочения. Вышеописанная технология применяется лишь для сталей типа 8С-2 и 80-3, содержание марганца в которых соответственно 1.33... 1.58 % и 1.63... 1.87 %, что значительно меньше, чем в аналогичной марке Св-08Г2С (1.80...2.10 %).

Промышленное внедрение такого процесса производства сварочной проволоки потребовало разработки технологических решений на всех стадиях металлургического передела. Особенно резко возросли требования к качеству исходной катанки с целью получения подката с наилучшим для метизного передела комплексом свойств.

В настоящее время катанка производится на современных высокоскоростных проволочных и мелкосортно-проволочных станах, оснащенных чистовыми блоками, зачастую дополнительными мощными низкотемпературными твин-блоками - например, Белорецкий металлургический завод и линиями двухстадийного охлаждения типа 81е1шог. При высокой скорости прокатки (до 120 м/с и более) современное оборудование позволяет производить катанку высокой точности в бунтах большой массы, а технологические возможности по регулированию скорости охлаждения металла на линии 81е1шог обеспечивают получение катанки широкого марочного состава и назначения с требуемой структурой и свойствами [22, 64, 65, 74...76].

На первой стадии катанку охлаждают до 750...950°С в секциях водяного охлаждения (давление воды 6... 12 бар), между секциями расположены свободные участки для выравнивания температуры по сечению катанки. Длина этих участков - 35...40 м. Затем, на второй стадии охлаждения, катанку с помощью виткоукладчика раскладывают на роликовый транспортер и перемещают к виткосборнику со скоростью (от 0.05 до 1.3...2.5 м/с ) в зависимости от марки стали и назначения катанки.

Длина участка второй стадии охлаждения - 80... 100 м, где осуществляют охлаждение катанки. При производстве катанки из низкоуглеродистых, низколегированных и легированных сталей для сварочной проволоки катанка охлаждается замедленно под теплоизолирующими крышками при пониженной скорости перемещения витков на транспортере и отключенных

вентиляторах [22, 76].

Микроструктура катанки из низкоуглеродистой легированной стали, предназначенной для изготовления сварочной проволоки, должна представлять

собой матрицу из достаточно мелких зерен феррита (не более № 5 по ГОСТ 5639, оптимальный размер - №№ 7...8, разбег не более 3-х номеров) с равномерно распределенными перлитными участками, наличие закалочных (бейнитно-мартенситных, троосто-мартенитых) структур, игольчатого феррита, согласно требованиям действующей НД, ограничивается или не допускается.

Исследования, приведенные в работах [9, 76, 77], показывают, что для сталей типа Св-08Г2С, Св-08ГНМ, Св-08ХГСМФ вследствие повышенного содержания марганца, молибдена и никеля термокинетическая диаграмма сдвинута вправо, то есть в сторону увеличения инкубационного периода, что способствует образованию в стали бейнитных и мартенситных структур при более низких скоростях охлаждения по сравнению с нелегированными низкоуглеродистыми сталями. В соответствии с этими данными температура катанки из легированной стали после водяного охлаждения должна быть выше, а скорость охлаждения ниже, чем при производстве катанки из низкоуглеродистых нелегированных сталей. Эти особенности структурообразования определяют требования к выбору технологии разупрочняющего двухстадийного охлаждения легированной стали сварочного назначения на линии Stelmor.

Так, например, технологический режим, разработанный фирмой Danieli - Morgardshammar (DSC) [76], предусматривает следующие параметры: температура металла перед проволочным блоком - менее 1020°С, температура конца прокатки после высокоскоростного проволочного блока - менее 1080°С, скорость рольганга, обеспечивающая формирование скопления витков на транспортёре высотой до 300 мм, должна быть в пределах 0.06...0.20 м/с, время нахождения под теплоизолирующими крышками для катанки марки SG-1--

600 с, для марки SG-2 - ~ 900, для марки SG-3 - ~ 1200 сек.; температура на вит-коукладчике 800.. ,820°С (при механическом удалении окалины - до 900°С).

При этом, обеспечивается скорость охлаждения не более 0.2 °С/с, что дает возможность получить непосредственно в потоке катанку с требуемыми механическими и технологическими свойствами (табл. 1.3). Таким образом, требования к катанке для безотжигового волочения существенно отличаются от

требований к катанке, подвергаемой термообработке (см. табл. 1.2 - механические свойства катанки по ТУ 14-1-2203-77, ТУ 14-15-346-94, ТУ У 27.1-4-5482003). Следовательно, для катанки из легированных сталей, предназначенной для безотжигового производства проволоки с предварительным механическим удалением окалины, необходима разработка режима охлаждения на линии 81е1тог для повышения пластических свойств и деформируемости при волочении.

Таблица 1.3

Механические и технологические свойства катанки из легированной низкоуглеродистой стали для сварочной проволоки, получаемые на линии _прокатного стана, управляемого системой DSC [76_

Сталь в соответствии с DIN 8559 Диаметр, мм Предел прочности (ов), МПа Относительное сужение (Т), % Конечный диаметр проволоки, мм Количество окалины, кг/т

SG-1 5.5 <470 >78 0.6 < 8,.0

SG-2 5.5 <530 >78 0.8 <8.0

SG-3 5.5 <590 >75 1.0 <8.0

Современные поставщики прокатного оборудования при проектировании конкурентно способных систем управляемого охлаждения учитывают требования рынка и ставят целью получение катанки, однородной по всей длине и поперечному сечению, для обеспечения равномерности структуры, механических и технологических характеристик. Кроме того, ограничивают неметаллические включения до 2.5 баллов по А8ТМ Е45 и количество окалины не более 8 кг/т.

1.3. Цель и задачи исследования

На основании выполненного аналитического обзора сформулированы цель (см. введение) и задачи (см. текст на первой стр. гл 1) исследования, приведенные ниже.

1. Изучить кинетику превращения аустенита в сталях сварочного назначения типа Св-08Г2С, Св-08ГНМ при непрерывном охлаждении с построением термокинетических и структурных диаграмм фазовых превращений. Выявить

24

особенности структурообразования и тонкого строения структуры катанки из исследуемых легированных сталей при различных условиях охлаждения.

2. Оценить влияние легирующих элементов на структуру, механические и технологические свойства катанки сварочного назначения. Скорректировать химический состав сварочных сталей, легированных марганцем, кремнием, молибденом, никелем, хромом, ванадием и дополнительно бором.

3. Исследовать ликвацию С, Мп, 81 и других легирующих элементов в непрерывно-литой заготовке и катанке, оценить ее влияние на структурообразова-ние и свойства катанки.

4. Разработать режимы охлаждения катанки на линии 81е1тог, обеспечивающие снижение прочностных характеристик и повышение технологической пластичности при волочении сварочной проволоки без применения начальных и промежуточных термообработок катанки и проволоки.

Решение исследовательских задач позволило достигнуть цели диссертационной работы, а именно разработать состав легированных сталей сварочного назначения и технологию поточной разупрочняющей термообработки катанки из этих сталей, обеспечивающих повышение деформируемости при волочении и экономию энергоресурсов. Поставленные задачи решались в условиях ОАО "ММЗ" и ряда метизных предприятий [3, 10... 18, 32, 47, 78.. .80].

2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Объектом исследования является катанка диаметром 5.5; 6.5 мм из сталей Св-08Г2С, Св-08ГНМ, Св-08Г1НМА, Св-08ХГ2СМФ, комплексно легированных в различных соотношениях марганцем, хромом, никелем, молибденом, ванадием и другими химическими элементами для изготовления сварочной проволоки.

Требования к химическому составу и механическим свойствам катанки исследуемых сталей приведены в табл. 1.1 и 1.2 настоящей работы. Для связывания азота и повышения вследствие этого деформируемости катанки при волочении исследуемые стали микролегировали бором. В опытных сталях содержание бор варьировалось от 0.004 до 0.010%, а соотношение В/Ы находилось в пределах 0.68...2.00.

Прокатку катанки из НЛЗ малого сечения 125x125 мм осуществляли на непрерывном мелкосортно-проволочном стане (НМСПС) 320/150 ОАО ММЗ [49] согласно действующей технологии по ТИ 518-2012-ПС-0001-2006, смягчающую термическую обработку в потоке на линии двухстадийного охлаждения 81е1шог - по ТИ 518-2012-ПС-0006-2006, отдельные разделы которых разработаны на основе настоящих исследований.

Поточную термообработку катанки проводили сначала на проектной проволочной линии стана с "короткой" линией Бгекпог (рис. 2.1), а далее, с 2000 года, - на реконструированной линии с "длинным" 81е1тог (рис. 2.2). Проектная короткая линия имела общую длину 75 м, 15 вентиляторов мощностью по 15 кВт под цепным транспортером витков, участок под теплоизолирующими крышками длинной 40 м, скорость транспортирования витков катанки цепным транспортером составляла 0.1... 1.5 м/с. На такой линии обеспечивается скорость охлаждения витков катанки, разложенных виткообразователем на цепном транспортере витков, в диапазоне 1.7... 10 °С/с. Для получения скоростей охлаждения катанки сварочного назначения на уровне 0.15...0.40 °С/с, необходимых для формирования эффективной структуры металла для безотжигового волочения с высокой степенью деформации, была проведена модернизация линии 81е1шог. После ре-

конструкции линия «длинный» ЗгеИпог состоит из роликового каскадного транспортера витков длинной 147 м, 6 вентиляторов - блоков струйного охлаждения мощностью 160 кВт, 4 вентиляторов мощностью 75 кВт, участка под теплоизолирующими крышками длинной 120 м. Скорость роликового транспортера изменяется в диапазоне 0.09. ..1.5 м/с.

Катанка перерабатывалась в сварочную проволоку на метизных предприятиях, использующих как традиционную (ОАО "Стальметиз"; ОАО ВСГЖЗ и другие предприятия), так и современную технологию (ОЕЯПКОМ; МГММ) изготовления сварочной проволоки.

Выполнение исследований, связанных с разработкой химического состава и термообработки катанки повышенной деформируемости, обусловило необходимость и целесообразность проведения на различных стадиях технологического процесса производства химических анализов стали, катанки и проволоки, механических и технологических испытаний, изучения макро- и микроструктуры, состава неметаллических включений, определении массы окалины на поверхности катанки, а также распределения основных упрочняющих элементов и постоянных примесей по сечению катанки. При проведении исследований использовался принцип комплексного подхода, включающий выполнение на одном и том же объекте различных видов анализов и испытаний.

Металлографические исследования проводились методами оптической и электронной (просвечивающей и растровой) микроскопии. Распределение химических элементов по сечению катанки и проволоки, а также химический состав неметаллических включений определялись на энергодисперсионном и волновом рентгеновских спектрометрах. Измерение микротвёрдости структурных составляющих производили на микротвердомерах при различных нагрузках.

Катанка испытывалась на разрывных машинах на растяжение. Исследование механических и технологических свойств проволоки проводили на образцах, отобранных на характерных (после сухого и мокрого волочения) профиле-размерах.

1 - десятиклетевой проволочный блок; 2 - трайб-аппараты; 3 - трасса водяного охлаждения; 4 - виткообразователь 5 - приемный стол; 6 -секции под теплоизолирующими крышками; 7 - секции окончательного охлаждения; 8 - сетчатый транспортер; 9 - вентиляторы (до 15 штук, мощность 15 кВт); 10 - регулирующие заслонки; 11 - шахта виткосборника

Рис. 2.1. Схема участка воздушного охлаждения проволочной линии («короткий» 81е1тог) ММЗ до реконструкции

147000

1- предчистовые клети С и В; 2 - вертикальный петлерегулятор; 3 - ножницы: 54, 55 и 56 соответственно; 4 - секция предварительного водяного охлаждения; 5 - десятиклетевой проволочный блок; 6 - секции окончательного водяного охлаждения; 7 - трайберы; 8 - холостые проводки (участки выравнивания температуры проката); 9 - виткообразователь; 10 - приемный стол; 11 - секции интенсивного воздушного охлаждения; 12 - секции замедленного охлаждения; 13 - секции окончательного воздушного охлаждения; 14 - напорные короба; 15 -выходные регулирующие аппараты; 16 - дутьевые вентиляторы мощностью N = 160 кВт; 17 - дутьевые вентиляторы мощностью N = 55 кВт; 18 - входные направляющие аппараты; 19 - шахта виткосборника; 20 - пирометры

Рис. 2.2. Схема участка воздушного охлаждения проволочной линии («длинный» 81е1тог) ММЗ после реконструкции

В табл. 2.1 представлены методы анализа и испытательное оборудование,

используемые в настоящей работе.

Исследования сварочно-технологических свойств проволоки на соответствие требованиям НД производились в условиях МГММ. Сварка осуществлялась полуавтоматом фирмы MILLER (США) модели BLU РАК 35. Режим заварки пластин в газовой смеси FAGON (аргон - 80 %, углекислый газ - 20 %) приведен в табл. 2.2.

Дилатометрические образцы диаметром 3.0 и 4.0 мм изготавливали из катанки диаметром 5.5 мм. Температуру при нагреве и охлаждении образцов контролировали хромель-алюмелевыми термопарами, приваренными к поверхности образцов, с диаметром электродов 0.3 мм. Режим нагрева и охлаждения регулировали с помощью аналоговых регуляторов. Аустенитизацию проводили при 950 °С в течение 2...3 мин с последующей выдержкой 5 мин. Последующее охлаждение дилатометрических образцов осуществляли по программе в печах с различной тепловой инерцией, на спокойном воздухе, под вентилятором, в масле и воде. Температуры начала и конца фазовых превращений определяли по регистрируемым дилатограммам, среднюю скорость охлаждения образцов - по термограммам.

Для оценки экспериментальных данных и прогнозирования механических свойств катанки применяли корреляционно-регрессионный анализ, а также расчет средневзвешенных значений физических величин, таких как микротвердость структурных составляющих поперечного сечения катанки, для определения интегрирующей оценки свойств металла.

Таблица 2.1

Заключение диссертации по теме «Металловедение и термическая обработка металлов», Перчаткин, Андрей Владимирович

Выводы по главе 5

1. Разработанные химический состав стали с минимизацией упрочняющих элементов и B/N = 0.8 ± 0.15, а также технология охлаждения катанки на воздушной стадии линии "длинный" Stelmor, заключающаяся в использовании tB/y = 940.970°С и движении витков по роликовому транспортеру с закрытыми теплоизолирующими крышками со скорость Утр. = 0.09.0.12 м/с, обеспечили среднюю скорость охлаждения катанки Уохл. = 0.28.0.38 °С/с, в результате чего количество БМУ составило < 5 %, ав < 500 МПа, У > 75 %. Это позволило получить удовлетворительное удаление окалины с поверхности катанки перед волочением с формированием, затем, качественного медного покрытия и проводить волочение без промежуточных отжигов при снижении обрывности в 5 раз.

2. Высокая пластичность катанки, достигаемая в результате снижения БМУ в микроструктуре катанки в 8 раз, суммарного коэффициента ликвации С, Мп и Si - в 2,9 раза, ав в 1,5 раза, до 500 МПа и повышения Ч - в 2,1раз позволяет проводить безотжиговое волочение до диаметра 0,8мм, в то время как по обычной технологии промежуточный рекристаллизационный отжиг проводится при волочении 5,5 —»4 мм.

3. При обеспечении отношения B/N на уровне 0.80 ± 0.15, Сэ< 0.550 % и Мпэ< 2.100 % в рамках марочного состава обрывность в условиях МГММ многократно снижается.

4. Катанка из марок стали Св-08ГНМ, Св-08Г1НМА, произведенная по разработанным химическому составу и режимам ТО, в условиях Волгоградского завода ОАО «Северсталь-метиз», ОАО «Межгосметиз-Мценск» и Череповецкого завода ОАО «Северсталь-метиз» переработана в готовую сварочную проволоку диаметром 2.0.5.0 мм без замечаний, со сварочными характеристиками, соответствующими требованиям НД, с исключением операции термообработки, без которой ранее производство такой проволоки не осуществлялось. Проволока имеет сертификаты Российского речного и морского регистров и Российского национального агентства по контролю сварочных материалов и процессов -НАКС.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Впервые изучена кинетика превращения аустенита в сталях Св-08Г2С и Св-08ГНМ, дополнительно легированных бором, с построением термокинетических диаграмм, согласно которым изотермическая выдержка в интервале температур 550.600°С в течение 1200. 1800 с в стали Св-08Г2С с содержанием базовых легирующих элементов на нижнем марочном пределе обеспечивает формирование ферритно-перлитной структуры, не содержащей бейнитно-мартенситных участков. Для катанки из легированных сталей типа Св-08ГНМ, Св-08Г1НМА аналогичные результаты дает выдержка при 600.700°С в течение 1200. 1800 с. Для стали Св-08ХГ2СМФ и том же режиме в структуре стали наблюдается минимальное количество БМУ (до 6 %). Это обусловливает максимальную деформируемость катанки при волочении.

2. Экспериментально доказано, что при обеспечении наличия в стали только "химически нерастворимого" бора в виде нитрида бора BN гарантируется высокая пластичность катанки при разработанных режимах термообработки. Определено, что пластифицирующий эффект бора усиливается в катанке из низкоуглеродистой стали при увеличении длительности изотермической выдержки на реконструированной линии Stelmor.

3. Установлено, что в катанке из исследуемых сталей наблюдается дендритная ликвация легирующих элементов, наследуемая от непрерывнолитой заготовки, которая способствует образованию БМУ в структуре. Минимизация количества БМУ обеспечивается снижением в пределах марочного химического состава содержания легирующих элементов, а также уменьшением степени развития дендритной ликвации указанных элементов за счет дополнительного легирования бором.

4. Исследование тонкой микроструктуры катанки из анализируемых марок стали при помощи растровой и просвечивающей электронной микроскопии, электронной дифракции показало, что при разработанном химическом составе и термообработке формируется низкодислокационный высокопластичный феррит с минимальным количеством упрочняющей мартенситно-бейнитной структуры,

108 состоящей из относительно пластичного мартенсита без двойников и верхнего и нижнего бейнита.

5. Разработаны математические зависимости, прогнозирующие механические свойства (предел прочности и относительное сужение) катанки из исследуемых сталей в зависимости от комплексных показателей химического состава стали (Сэ, Мпэ, В, B/N) и технологических параметров, таких как температура на виткоукладчике (tB/y) и время выдержки, близкой к изотермической (ткр). Показано, что наиболее значимо на механические свойства катанки влияют углеродный эквивалент, скорость прокатки и время термостатирования витков под теплоизолирующими крышками.

6. Разработанные химический состав стали с минимизацией упрочняющих элементов и B/N = 0.8 ± 0.15, а также технология охлаждения катанки на воздушной стадии линии Stelmor, заключающаяся в использовании tB/y = 940.970°С и движении витков по роликовому транспортеру с закрытыми теплоизолирующими крышками со скоростью Утр. = 0.09.0.12 м/с, обеспечили среднюю скорость охлаждения катанки Уохл. = 0.28.0.38°С/сек, в результате чего количество БМУ в стали Св-08Г2С составило < 5 %, ств < 500 МПа, ¥ > 75 %. Это позволило получить удовлетворительное удаление окалины с поверхности катанки перед волочением и проводить волочение без промежуточных отжигов при снижении обрывности в 5 раз. Для сталей марок Св-08ГНМ, Св-08Г1НМА, Св-08ХГ2СМФ предел прочности имел диапазон 430.530 МПа, относительное сужение - не менее 65 %, что обеспечило безобрывное безотжиговое волочение катанки в проволоку диаметром 5.0. .2.0 мм.

7. Переработка катанки повышенной пластичности и деформируемости при безотжиговом волочении в сварочную проволоку на метизных заводах Российской Федерации в условиях ОАО «Северсталь-метиз», ОАО «Межгосметиз-Мценск» и ОАО «Северсталь-метиз», Украины (ОАО «Стальканат») и др. показала её высокую технологичность и полное соответствие нормативной документации и требованиям потребителей готовой проволоки. Сварочная проволока аттестована Российскими речным и морским регистрами, Российским национальным агентством по контролю сварочных материалов и процессов - НАКС.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Перчаткин, Андрей Владимирович, 2012 год

Библиографический список

1. Новожилов Н.М., Соколова A.M. Разработка электродных проволок для сварки малоуглеродистых и низколегированных сталей в углекислом газе. - Сварочное производство. - 1958. - № 7. - С. 10... 14.

2. Новожилов Н.М., Суслов В.Н. Сварка плавящимся электродом в углекислом газе. - М.: Машгиз, 1958. - 193 с.

3. Особенности производства сварочной омеднённой проволоки на ОАО «Межгосметиз-Мценск»/ В.П. Костюченко, М.А. Таранец, З.А. Дегтяренко, С.А. Шамин, В.Д. Кузяков. - Сварщик в Белоруссии. - 2005. - № 1(18). - С. 12... 15.

4. Суходольская Т.Ю. Исследование и разработка прогрессивных режимов и технологии механоциклической обработки проволоки из стали 08Г2С с целью повышения ее технологической пластичности: автореферат...дисс. к-та техн. наук: 05.16.05. - Днепропетровск, 1987. - 20 с.

5. Колпак В.П., Суходольская Т.Ю. Влияние термо- и механоциклического воздействия на уровень свойств проволоки из стали 08Г2С. - Металлургическая и горнорудная промышленность. - 1985. - № 3. - 49 с.

6. Сварочно-технологические свойства проволоки из стали 08Г2С, изготовленной по безотжиговой технологии / В.П. Колпак, Ю.П. Гуль, Т.Ю. Суходольская и др. - Металлургическая и горнорудная промышленность. - 1985. - № 4. -С. 40...41.

7. Повышение эксплуатационной надежности труб нефтегазового сортамента: перспектива сотрудничества и партнерства. - Итоги XVI МНТК. Трубы -2008. - Металлург. - 2008. - № 10. - С. 89.. .92..

8. Современные тенденции разработки и производства сталей и труб для магистральных газонефтепроводов. - ЦНИИЧМ. - МНТК.- Сталь. - 2008. - № 4. -С. 72...76.

9. Голованенко С.А., Фонштейн Н.М. Двухфазные низколегированные стали. - М.: Металлургия, 1986. - 207 с.

10. Структура и свойства катанки для изготовления электродов и сварочной проволоки/А.Б. Сычков, В.В. Парусов, A.M. Нестеренко, С.Ю. Жукова, М.А. Жигарев, A.B. Перчаткин, A.B. Перегудов, И.Н. Чуйко// Бендеры.

Полиграфист. 2009. 608 с.

11. Структурообразование в катанке из легированных сталей сварочного назначения/В.В. Парусов, И.Н. Чуйко, О.В. Парусов, М.Ф. Евсюков, А.Б. Сычков, М.А. Жигарев, A.B. Перчаткин. - Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2008. - № 6. - С. 47.. .49.

12. Формирование оптимальных свойств окалины на поверхности катанки / А.Б. Сычков, М.А. Жигарев, С.Ю. Жукова, A.B. Перчаткин, A.B. Перегудов, A.M. Нестеренко, В.В. Парусов// Бендеры. Полиграфист. 2008. 292 с.

13. А.Б. Сычков, A.B. Перчаткин, А.Н. Емелюшин. Производство сварочной катанки из легированных марок стали// Материаловедение и термическая обработка металлов Междунар. Сб. научных трудов./ Под. Ред. А.Н. Емелюшина. Магнитогорск: МГТУ. 2009. С. 101-106.

14. А.Б. Сычков, И.В. Деревянченко, М.А. Жигарев, С.Ю. Жукова, A.B. Перчаткин, A.B. Перегудов, А.Н. Емелюшин. Эффективная технология термомеханической обработки легированной катанки сварочного назначения/Материаловедение и термическая обработка металлов: Междунар. Сб. научных трудов./ Под. Ред. А.Н. Емелюшина. Магнитогорск: МГТУ. 2009. С.158-164.

15. Влияние химического состава на структуру, свойства и технологическую пластичность катанки сварочного назначения из стали Св-08ГНМ /В.В. Парусов, А.Б. Сычков, И.Н. Чуйко, О.В. Парусов, С.Ю.Жукова, М.А. Жигарев, A.B. Перчаткин // Теория и практика металлургии. 2009. № 1-2. С. 98-102.

16. Оценка технологичности переработки катанки из легированных сталей сварочного назначения на метизном переделе /В.В. Парусов, И. Н. Чуйко, О. В. Парусов, А. Б. Сычков, М. А. Жигарев, А. В. Перчаткин, С. Ю. Жукова // Строительство, материаловедение, машиностроение: Сб. научн. тр. Днепропетровск : ПГАСА. 2009. Вып. 48. Ч. 2. - С. 8-11.

17. Производство катанки качественного сортамента в условиях ОАО «Молдавский металлургический завод»/А.Н. Савьюк, И.В. Деревянченко, А.Б. Сычков, М.А. Жигарев, A.B. Перчаткин, A.B. Перегудов, O.JI. Кучеренко, И.В. Репин// Международная НТК. Технология и оборудование для прокатного производства. М. ООО «Теплоэнергетик». 2009. С. 72-87.

18. Производство легированной стали и катанки сварочного назначения/ под ред. А.Б. Сычкова. - Бендеры: Полиграфист, 2008. - 120 с.

19. Использование установки ковш-печь в составе технологического цикла электросталеплавильного производства/ И.В. Деревянченко, В А. Гоменюк, O.JI. Кучеренко и др. - Сталь. - 2000. - № 1. - С. 26.. .28.

20.0своение технологии вакуумирования стали на Молдавском металлургическом заводе / А.К. Белитченко, А.В.Черновол, И.В. Деревянченко, O.JI. Кучеренко. - Электрометаллургия. - 2003. - № 2. - С.23.. .28.

21. Промышленная система ЭМП в кристаллизаторе сортовых машин непрерывного литья заготовок/С .И. Шахов, И.В. Деревянченко, А.Б. Сычков и др. - В сб. научных трудов IV МНТК. Прогрессивные процессы и оборудование металлургического производства. - Череповец, 2003. - С. 76.. .82.

22. Сычков А.Б. Разработка комплексной технологии производства эффективных видов катанки из непрерывно-литой заготовки малого сечения с повышенным содержанием примесей цветных металлов и азота: Дисс. ... д-ра техн. наук: 05.16.01, 05.16.02. - Минск, 2005. - 380 с.

23. Исследование возможности наиболее полного удаления окалины с поверхности катанки перед волочением/ В.В. Парусов, А.Н. Савьюк, А.Б. Сычков, A.M. Нестеренко, A.A. Олейник, М.А. Жигарев, A.B. Перчаткин. - Металлург. -

2004.-№6.-С. 69...72.

24. Кинетика фазовых превращений в катанке из непрерывно-литой электростали Св-08Г2С при непрерывном охлаждении / В.В. Парусов, С.Ю. Жукова, М.Ф. Евсюков, А.Б. Сычков, И.В. Деревянченко, А.И. Сивак. - В сб. научных трудов. Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии. - Днепропетровск: Друкарня Визион, 2004. - Вып. 9. - С. 191... 197.

25. Новое применение бора в металлургии / В.В. Парусов, А.Б. Сычков, И.В. Деревянченко, М.А. Жигарев. - Магнитогорск: Вестник МГТУ. - 2005. -

№ 1 (9) - С. 15. ..17.

26. Влияние химического состава и технологических факторов на механические характеристики катанки из стали Св-08Г2С/ В.В. Парусов, А.Б. Сычков, С.Ю. Жукова, О.В. Парусов, М.А. Жигарев. - Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2005. - № 4. - С. 68.. .71.

27. Vetting wire rod quality. Part 1. / A.B. Sychkov, I.V. Derevianchenko, M.A. Zhigarev, A.V. Perchatkin, S.Y. Zhukova, A.V. Peregudov. - Wire Industry. - 2006. -

October.-P. 31...37.

28. Vetting wire rod quality. Part 2. / A.B. Sychkov, I.V. Derevianchenko, M.A. Zhigarev, A.V. Perchatkin, S.Y. Zhukova, A.V. Peregudov. - Wire Industry. - 2006. -

November.-P. 30...39.

29. Нестеренко A.M., Сычков А.Б., Жукова С.Ю. Исследование причин разрушения при волочении катанки-проволоки из стали Св-08Г2С. - Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2006. - № 6. - С. 60.. .63.

30. Сычков А.Б. Технологические аспекты производства качественной катанки. - Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. - Магнитогорск. - 2006. - № 4 (16). - С. 63...69.

31. Обеспечение удаления окалины с поверхности катанки перед волочением / А.Б. Сычков, М.А. Жигарев, С.Ю. Жукова, A.B. Перчаткин, A.B. Перегудов, О.Г. Гункина, О.Н. Верещагина. - Метизы. - 2007. - № 2(15). - С. 48. ..54.

32. Освоение производства сварочной катанки из легированной стали Св-08ХГСМФА/ А.Б. Сычков, В.В. Парусов, М.А. Жигарев, С.Ю. Жукова, A.B. Перчаткин, A.B. Перегудов. - Металлург. - 2007. - № 7. - С. 63.. .69.

33. Лабораторное моделирование структурообразования в катанке из легированной стали для сварочной проволоки/А.Б. Сычков, М.А. Жигарев, A.B. Перегудов, С.Ю. Жукова, Т.М. Филиппова. - Метизы. - 2008. - № 1 (17). - С. 22.. .30.

34. Нестеренко A.M., Сычков А.Б., Жукова С.Ю. Металловедческое исследование причин обрывности при производстве сварочной проволоки из стали Св-08Г2С. - Метизы. - 2008. - № 1 (17). - С. 30.. .34.

35. Жукова С.Ю. Разработка селективных требований к химическому составу и технологии термомеханической обработки катанки из стали Св-08Г2С, обеспечивающих повышение деформируемости при волочении. Дисс. к-та техн. наук: 05.16.01. - Днепропетровск, 2007.-212 с.

36. Губенко С.И., Парусов В.В., Деревянченко И.В. Неметаллические включения в стали. - Днепропетровск: АРТ-ПРЕСС, 2005. - 536 с.

37. Изменение химического состава неметаллических включений на всех этапах производства стали/ Р.В. Старов, И.В. Деревянченко, В.В. Парусов, А.Б. Сычков, С.Ю. Жукова, Д.Н. Тогобицкая. - Сталь. - 2005. -№ 1. - С. 79...82.

38. Снижение загрязненности высокоуглеродистой стали неметаллическими включениями/ А.Б. Сычков, И.В. Деревянченко, М.А. Жигарев, A.B. Перчат-кин, A.B. Перегудов, С.Ю. Жукова, О.Г. Гункина, О.Н. Верещагина. - Метизы. -2007.-№2(15).-С. 42...46.

39. Технологические основы сварки и пайки в авиастроении: Учебник / Фролов В.А., Пешков В.В., Коломенский В.А. и др. - М.: Интермет Инжиниринг, 2002. - 456 с.

40. Сварка и резка в промышленном строительстве: Справочник в 2-х томах. Т.1/ Под ред. Б.Д. Малышева. 3-е изд. перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1989. - 590 с.

41. Сварка в машиностроении: Справочник в 4-х томах. Т.1/ Под ред. Н.А.Ольшанского. - М.: Машиностроение, 1978. - 504 с.

42. Грачева B.C. Низколегированные проволоки с улучшенными технологическими свойствами для сварки в защитных газах строительных металлоконструкций: Дисс.... к-та техн. наук: 05.23.01; 05.16.01 - Макеевка, 1996. - 202 с.

43. Походня И.К. Сварочные материалы: состояние и тенденции развития. - Автоматическая сварка. - 2003. - № 3. - С. 9.. .20.

44. Игнатченко П.В., Бугай А.И. О некоторых тенденциях развития производства сварочных материалов, сырьевых компонентов и их качестве/ Сварочные материалы. Разработка. Технология. Качество: Сб. докладов Ш-ей Международной конференции по сварочным материалам стран СНГ, Днепропетровск, 2004. - С. 11. ..14.

45. Проблемы производства сварочных материалов на ОАО «Межгосме-тиз-Мценск» /В.П. Костюченко, М.А. Таранец, З.А. Дегтяренко, С.А. Шамин, В.Д. Кузяков. - Метизы. - 2006. - № 3(12). - С. 17.. .20.

46. Влияние прокатки в двухфазной области на структуру и механические свойства катанки и проволоки из стали 08Г2С/ В.А. Кулеша, В.Н. Дегтярев, Д.М. Хабибулин, В.Н. Урцев, H.A. Клековкина, В.Д. Мирошниченко. - БТИ Черная металлургия. - 2000. - № 6. - С. 69.. .73.

47. Разработка сквозной технологии производства сварочной и канатной катанки - проволоки из углеродистой и кремнемарганцовистой сталей: Отчет о НИР/ Институт черной металлургии НАНУ; Рук. В.В. Парусов. - Днепропетровск, 1998.-82 с.

48. Структура и свойства катанки из борсодержащих сталей, предназначенных для изготовления сварочной проволоки/ В. В. Парусов, A.M. Нестеренко, А.Б. Сычков, М.А. Жигарев. - Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2000. -№ 3. - С. 48...51.

49. Модернизация оборудования и совершенствование технологии для производства качественного проката в условиях Молдавского металлургического завода (ММЗ) / А. Б. Сычков, H.A. Богданов, В.В. Парусов, О.В. Парусов, М.А. Жигарев. - Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2002. -№ 8. ..9. - С. 306. ..313.

50. Структурно-технологические аспекты производства высокопластичной катанки из стали Св-08Г2С/ В.В. Парусов, A.M. Нестеренко, А.Б. Сычков, О.В. Парусов. - В сб. "Перспективные задачи инженерной науки", Вып. 3 - Днепропетровск: Guadeamus, 2002. - С. 148... 153.

51. Разработка технологии производства высокопластичной катанки из непрерывно-литой стали Св-08Г2С/ В.В. Парусов, A.M. Нестеренко, А.Б. Сычков, А.И. Сивак// Строительство, материаловедение, машиностроение: Сб. научных трудов. - Днепропетровск: ПГАСА, 2001. - Вып. 12. - С. 88.. .89.

52. Анализ влияния температуры конца прокатки катанки на структуру и механические свойства проволоки / В.А. Кулеша, В.Н. Дегтярев, Д.М. Хабибу-лин и др. - БТИ Черметинформация: Черная металлургия, 2000. - № 3...4. -С. 64. ..65.

53. Исследование влияния технологических параметров на кинетику распада аустенита стали 08Г2С/ Л.Н. Дейнеко, А.П. Клименко, Ю.П. Гуль, А.И. Карнаух, О.А.Дудкина // Строительство, материаловедение, машиностроение: Сб. научных трудов. - Днепропетровск: ПГАСА, 2002. - С. 106... 111.

54. Лившиц Л.С., Хакимов А.Н. Металловедение сварки и термическая обработка сварных соединений. -М.: Машиностроение, 1989. - 336 с.

55. Руге Ю. Техника сварки. Справочник в 2-х частях. Пер. с немецкого. -

М.: Металлургия, 1984. - 552 с.

56. Сварочные материалы для дуговой сварки. Справочное пособие в двух томах. Под общей редакцией Н.Н. Потапова.-М.: Машиностроение, 1989. -544 с.

57. Меськин B.C. Основы легирования стали. - М.: Металлургия, 1964. -

684 с.

58. Лякишев Н.П., Плинер Ю.Л., Лаппо С.И. Боросодержащие стали и сплавы. - М.: Металлургия, 1986. - 192 с.

59. Гудремон Э. Специальные стали. Т. I. - пер. с немецкого. - М.: Металлургия, 1966. - 736 с.

60. Гудремон Э. Специальные стали. Т. II. - пер. с немецкого. - М.: Металлургия, 1966.-538 с.

61. Пикеринг Ф.Б. Физическое металловедение и разработка сталей. - М.:

Металлургия, 1982. - 182 с.

62. Гольдштейн Я.Е., Мизин В.Г. Использование железоуглеродистых

сплавов. - М.: Металлургия, 1993. - 416 с.

63. Полиморфные модификации углерода и нитрида бора: справочное издание /А.В. Курдюмов, В.Г. Малоголовец, И.В. Новиков и др. - М.: Металлургия, 1994.-318 с.

64. Развитие способов термической обработки катанки с прокатного нагрева / В .В .Парусов, В.А.Пирогов, Ю.В.Павлович и др./Обзор. информ. (Сер.7) / Институт «Черметинформация». М. - 1979. - Вып.4. - 12 с.

65. Wood Н. The Rod Mill - Controlled cooling of Rods // Steel Wire Handbook. The association international. - 1980. - Vol. 4, Chapter 3. - P. 23.. .26.

66. Майер Л., Штрасбургер X., Шнайдер X. Микролегирование ниобием, ванадием, титаном, цирконием и бором и его влияние на свойства современных сталей для автомобилестроения // Автостали: Сб. - М.: Машиностроение, 1988. -С. 63...84.

67. Frank A. R., Kirkcaldy A. The effect of boron on the properties of electric arc-sourced plain carbon wiredrawing qualities// Wire Journal International. - 1998. -№5.-P. 100...113.

68. North Star Steel Texas's experience with boron additions to low-carbon steel/ B. Yalamanchili, J. Nelson, P. Power, D. Lanham // Wire Journal International. -2001.-№ 11.-P. 90...94.

69. Нестеренко A.M., Сычков А.Б. Размерно-геометрические аспекты легирования стали бором и медью. - В сб. научных трудов. Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии. - Днепропетровск: Визион. - 2004. -

Вып. 7.-С. 181...183.

70. Малиночка Я.Н., Ковальчук Г.З., Ярмош В.Н. Структура и свойства низколегированной углеродистой стали, легированной бором и медью // Металловедение и термическая обработка металлов. - 1981. - № 11. - С. 10... 14.

71. Физическое металловедение / Под ред. Р. Кана. - М.: Мир, 1967. - Вып. 1: Атомное строение металлов и сплавов. - 333 с.

72. Миркин Л. И. Рентгеноструктурный контроль машиностроительных материалов. Справочник. -М.: Машиностроение, 1979. - 134 с.

73. Гольдшмидт X. Дж. Сплавы внедрения. - М.: Мир, Вып. 1. - 1971. -

424 с.

74. Новая технология двустадийного охлаждения проката на стане 150 после реконструкции / A.A. Горбанёв, Б.Н. Колосов, Е.А. Евтеев, Б.Г. Подольский, В.М. Калганов // - Сталь. - 1997. - №10. - С. 56.. .59.

75. The Stelmor process for controlled cooling of rod /McLean D.W., Dove A.B., Hitchcock J.H.//Wire and Wire products. - 1964. - V.39. - № 10. - P. 1605, 1606...1609 (I), 1610...1615, 1622(11), 1622...1623, 1668...1670 (III).

76. Lestani M. Danieli structure control system. DSC// Danieli -Morgardshammar. - Butrio. - 1995. - 51 p. (Лестани M. Введение в систему управления структурой фирмы Даниели. DSC. - Бутрио. -1995. - 81 с.)

77. Взаимосвязь режимов термической обработки со структурой и свойствами катанки из стали Св-08Г2С / В.В. Парусов, А.Б. Сычков, О.В. Парусов, С.Ю. Жукова, М.А. Жигарев. - Теория и практика металлургии. - 2006. - № 6 (55).-С. 59...63.

78. Cnoci6 визготовлення катанки тдвищено1 деформ1вност1 при волочшш з низьковуглецево1 кремшемарганцево1 стал1/ A.B. Юдин, О.Н. Савьюк, I.B. Де-ревянченко, О.Б. Сычков, О.Л. Кучеренко, В.В. Парусов, О.В. Парусов, С.М. Жучков, С.Ю. Жукова. - Пат. UA 82257, С2 МПК (2006) - C21D 1/02, C21D 8/06, C21D 9/52, В21В 1/16. - Бюлл. - № 6. - 2008. - 4 с.

79. Окалинообразование на поверхности катанки на линии «Stelmor» и ее способность к механическому удалению: Отчет о НИР/СЗАО ММЗ; Рук. А.Б. Сычков. 03-2012-ПС-03. - Рыбница. - 2003. - 64 с.

80. Производство катанки сварочного назначения диаметром 5,5 мм из стали марок типа Св-08Г2С и Св-08Г1С в 2005 г. (по июль) и результаты её прямого волочения в сварочную проволоку диаметром 1,6...0,8 мм в условиях ОАО «Межгосметиз-Мценск» в период 2003...июль 2005 г.: Отчет о НИР/ СЗАО ММЗ; Рук. А.Б. Сычков; 05-2012-ПС-05. - Рыбница, 2005. - 132 с.

81. Оратовский E.H., Артамонова Е.А. Развитие процесса регулируемого охлаждения катанки : Обзор, информ. (Сер.7 )/ Институт «Черметинформация». М.- 1978.-Вып. 5.-8 с.

82. Совершенствование технологии производства катанки и режимов работы стана 150 после реконструкции / В.В. Кулеша, A.A. Горбанев, Б.Н. Колосов, A.M. Юнаков, Е.А. Евтеев, А.Т. Филиппов. - Сталь. - 1998. - № 8. - С. 31.. .34.

83. Теоретические и технологические основы высокоскоростной прокатки катанки / A.A. Горбанев, С.М. Жучков, В.В. Филиппов, В.И. Тимошпольский, А.Б. Стеблов, A.M. Юнаков, В.А. Тищенко. - Мн.: Вышэйшая школа, 2003. -287 с.

84. Разработка технологии производства катанки из низкоуглеродистой кремнемарганцевой стали типа Св-08Г2С для прямого волочения сварочной проволоки: Отчет о НИР/ Институт черной металлургии НАНУ; Рук. В.В. Парусов. - Рыбница-Днепропетровск, 2005. - 70 с.

85. Математическое моделирование механических свойств катанки из стали типа Св-08Г2С / В.В. Парусов, А.Б. Сычков, С.Ю. Жукова, О.В. Парусов, М.А. Жигарев // Строительство, материаловедение, машиностроение: Сб. научных трудов. - Днепропетровск: ПГАСА, 2006. - Вып. 36, часть 2. - С. 20.. .26.

86. Перетворення аустениту в стал1 Св-08Г2С при безперервному охолод-женш / В.В. Парусов, М.П. Бугаець, С.Ю. Жукова, М.Ф. Свсюков// - Металоз-навство та обробка метал1в. - 2006. - № 1. - С. 9... 13.

87. Бернштейн M.JI., Займовский В.А., Капуткина Л.М. Термомеханическая обработка стали. - М.: Металлургия, 1983. - 480 с.

88. Отчет о технико-технологических возможностях реконструированной линии Stelmor двуниточного мелкосортно-проволочного стана АОЗТ Молдавский металлургический завод: Отчет о НИР/ СЗАО ММЗ; Рук. А.Б. Сычков. -

Рыбница, 2000. - 139 с.

89. Ершов Г.С., Позняк Л.А. Микронеоднородность металлов и сплавов. -

М.: Металлургия, 1985. - 214 с.

90. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. - М.: Металлургия, 1976. - 407 с.

91. Голиков И.Н., Масленков С.Б. Дендритная ликвация в сталях и сплавах. - М.: Металлургия, 1977. - 224 с.

92. Катанка повышенной деформируемости из стали Св-08Г2С/ В.В. Парусов, А.Б. Сычков, И.В. Деревянченко, С.Ю. Жукова, О.Л. Кучеренко, М.А. Жи-гарев. - Металлург. - 2007. - № 2. - С. 64.. .70.

93. Парусов В.В, Сычков А.Б., Жукова С.Ю. Химическая и структурная неоднородность в катанке из непрерывнолитой электростали Св-08Г2С/ В сб. научных трудов. Строительство, материаловедение, машиностроение. - Днепропетровск: ПГАСА, 2007. - Вып. 41, ч. 2. - С. 30.. .33.

94. Разупрочняющая термомеханическая обработка проката из угле роди-стой стали/ В.В. Парусов, А.Б. Сычков, В.А. Луценко, Э.В. Парусов. - Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2003. - № 6. - С. 54.. .56.

95. Завьялов A.C., Теплухин Г.И., Габеев К.В. Условия и механизм образования бесструктурного мартенсита (гарденита). - Металловедение и термическая обработка металлов. - 1979. - № 10. - С. 11... 12.

96. Курдюмов Г.В., Утевский Л.М., Энтин Р.Н. Превращение в железе и

стали. -М.: Наука, 1977. - 235 с.

97. Эндрюс К., Дайсон Д., Киоун С. Электроннограммы и их интерпретация.-М.: Мир, 1071.-256 с.

98. Большаков В.И., Сухомлин Г.Д., Погребная Н.Э. Атлас структур металлов и сплавов. - Днепропетровск: Gaudeamus, 2001. - 114 с.

99. Горелик С.С., Скаков Ю.А., Расторгуев Л.И. Рентгенографический и электронно-оптический анализ. - М.: МИСИС, 1994. - 328 с.

100. Новиков И.И. Теория термической обработки металлов. 4 изд., пере-раб. И доп. - М.: Металлургия, 1986. - 480 с.

101. Тонкая микроструктура катанки из стали Св-08Г2С повышенной деформируемости/ A.M. Нестеренко, А.Б. Сычков, С.Ю.Жукова, В.И. Сухомлин. -Металлург. - 2008. - № 9. - С. 48...51.

102. Мешков Ю.Я., Пахаренко Г.А. Структура металла и хрупкость стальных изделий. - Киев: Наукова думка, 1985. - 268 с.

103. Гольдштейн Я.Е., Мизин В.Г. Модифицирование и микролегирование чугуна и стали. - М.: Металлургия, 1986. - 272 с.

104. Кинетика фазовых превращений в катанке из непрерывнолитой электростали Св-08ГНМ при непрерывном охлаждении/ В.В. Парусов, И.Н. Чуйко, М.Ф. Евсюков, А.Б. Сычков, А.И. Сивак. - В сб. научных трудов. Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии. - Днепропетровск: Друкарня Визион, 2007. - Вып. 14. - С. 228.. .234.

105. Голиков И.Н. Дендритная ликвация в стали. - М.: Металлургиздат, 1958.-206 с.

106. Батырев В.А. Рентгеноспектральный электроннозондовый микроанализ. - М.: Металлургия, 1982. - 152 с.

107. Основы аналитической электронной микроскопии/Под. ред. Дж. Дж. Грена, Дж.И. Гольдштейна, Д.К. Джея, А.Д. Роминга. Пер. с англ. Под ред д.физ.-мат. Наук М.П. Усикова. - М.: Металлургия, 1990. - 584 с.

108. Кальнер В.Д., Зильберман А.Г. Практика микрозондовых методов исследования металлов и сплавов.- М.: Металлургия, 1981. - 216 с.

109. Богомолова H.A. Практическая металлография. - М.: Высшая школа, 1987.-240 с.

110. Избранные методы исследования в металловедении / Под ред. Г.И. Хунгера. Пер. с англ. - М.: Металлургия, 1985. - 416 с.

111. Влияние химического состава и технологических факторов на механические характеристики катанки из стали сварочного назначения/В.В. Парусов, И.Н. Чуйко, О.В. Парусов, А.Б. Сычков, М.А. Жигарев, A.B. Перчаткин. - Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2009. - № 1. - С. 87... 89.

t

УТВЕРЖДАЮ ^еский директор 'ОАО "^чдавский 'металлургический завод" А. Н. Савьюк

' \У>Щ 2009г.

АКТ

внедрения диссертационной работы Перчаткина Андрея Владимировича «Повышение технологической пластичности катанки из легированной стали для изготовления сварочной проволоки на основе разработки химического состава и технологии поточной термомеханической обработки»

Мы, нижеподписавшиеся, главный технолог-начальник технического отдела ОАО ММЗ - Деревянченко И.В., зам. технического директора по управлению качеством - Олей ник A.A., начальник сортопрокатного цеха - Берков-ский В.А. составили настоящий акт о том, что за период 2003...2009 гг. A.B. Перчаткиным выполнен комплекс исследовательских работ в лабораторных и промышленных условиях, позволивших разработать химический состав и режимы термомеханической обработки катанки из легированной стали марок Св-08Г2С, Св-ОВГНМ, Св-08ПНМА, Св-08ХГ2СМФ.

В результате получена катанка (диаметром 5.5 и 6.5 мм) из стали Св-08Г2С для глубокого прямого глубокого волочения с суммарной степенью деформации до 97.9 % (до 0.8 мм). При этом обеспечено значительное повышение пластичности (предел прочности снижен в 1.5 раза, относительное сужение увеличено в 2.1 раза, предельная деформируемость катанки без смягчающей термической обработки увеличена в 5 раз, количество бейнитно-мартенс-итных участков - источников обрывности понижено в 8 раз) катанки.

Кроме того, обеспечено безобрывное прямое волочение катанки диаметром 5.5....6.5 мм из стали, легированной хромом, марганцем, кремнием, никелем, молибденом, ванадием (в различных сочетаниях и содержаниях) в проволоку диаметром до 2 мм.

Полученное на метизных предприятиях качество сварочной проволоки, произведенной из разработанной катанки, хорошее и аттестовано морским и речным регистрами РФ, а также НАКС РФ. Проволока рекомендована для сварки корпусов речных и морских судов, труб большого диаметра и магистральных газо-нефтепроводов.

Это позволило существенно повысить конкурентоспособность завода на рынке катанки сварочного назначения, а на рынке СНГ такая катанка имеет уникальный - эксклюзивный статус.

Разработанные в диссертационной работе химический состав стали марок типа Св-08Г2С» Св-08ГНМ, Св-08ПНМА, Св-08ХГ2СМФ и эффективная технология ТМО внедрены в технологический процесс на ОАО ММЗ, разработаны соответствующие НД, отраслевые технические условия и соглашения.

Главный технолог

начальник технического отдела

И. В. Деревянченко

Зам. технического директора по управлению качеством

\

ч. ^ ч

А.А. Олейник

Начальник ЭСГ1Ц

А. Н. Сапрыгин

Начальник СПЦ

В. А. Берковский

Подписи А. Н, Савьюка, И.В. Деревянченко. A.A. Олейника, А.Н. Сапрыгина и В.А. Бертавского заверяю.

И.о. начальника отдела управления персоналом

С.В.Харламова

директор ОАО ММЗ

1*4- / А. В, Юдин

'^ЖЖ7^ 2009г.

2009г.

РАСЧЕТ

экономического эффекта от разработки и внедрения химического состава и технологии термомеханической обработки катанки из легированной стали марок типа Св-08Г2С, Св-08ГНМ, Св-08Г1НМА, Св-08ХГ2СМФ, обеспечивающих повышение деформируемости при прямом волочении сварочной катанки

Техническая сущность работы заключается в разработке новых селективных требований к химическому составу и технологии термомеханической обработки катанки из яизкоуглеродистой легированной Сг, Мп, Б!, Мо, V (в различных сочетаниях и содержаниях) стали, .предназначенной для прямот (без смягчающих термообработок) волочения с суммарной степенью деформации до 97,9 %.

В результате реализации на рынке вышеуказанной металлопродукции, имеющей более высокую цену по сравнению с рядовой катанкой, получен значительный экономический эффект.

В качестве базовой - рядовой катанки выбрана катанка из стали марки Св-08Г2С по ТУ У 14-15-346-1994, производимая по общепринятой традиционной технологии.

Ниже приведен расчет экономического эффекта (Э), на основе объема годового производства вышеуказанной катанки (V), разнице цены (АЦ) и себестоимости (АС) по сравнению с рядовой (базовой) катанкой.

Согласно "Методике (основным положениям) определения экономической эффективности использования в народном хозяйстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений, утвержденной постановлением Государственного комитета Совмина СССР по науке и технике, Госпланом СССР, Академией наук СССР и Госкомитетом Совмина СССР по делам изобретений и открытий 14.02.1977г. - № 48/16/13/3 (М: ВНИИПИ, 1986) расчет годового экономического эффекта от производства продукции повышенного качества (с более высокой ценой) определяется по формуле (п. 16 Методики, с. 10...11):

где П. - прирост прибыли от реализации продукции повышенного качества; П = П2 - Пп П2 - прибыль от реализации продукции повышенного качества; П| - прибыль от реализации продукции прежнего качества, то есть рядовой -базовой продукции;

Ец- нормативный коэффициент экономической эффективности;

Э = (П - Ен х К) х V,

Таким образом, экономический эффект составляет: - Э= (60 - 25) 13 250 = 463750 S/год.

а. в.:

и А.В.

катанка шдвищен01деформованостт 3 лег0ван01 стал1 для виготовлення зварювального дроту прямим волоч1нням

катанка повышенной деформируемости из легированной стали для изготовления сварочной проволоки прямым волочением

технические условия

ТУ У 27.1 - 23365425 :2005 (Впервые)

Срок введения с 12_Асс$Ч Срок действия дориД.. £.с(С г ■

СОГЛАСОВАНО

РАЗРАБОТАНО

Генеральный директор ^^А^^^жросметиз-Мценск"

■

И

Технический-Директор СЗАО " Мол давскпй мстал-лургическйи-завод" ■^Рх ,,^-7-^-НН-Савьюк /'Гене^^з^йй; директор О.^О^^Йомстал ь''.. /Щ^ЩПапгаов; .

^зз^ной метал/щ^гии ^^¿^^.^ЗЩарусов

од ком итета Технического комитета 4 .. Е.М.Рыбалка

4 I В* Г К ! I к ||<1 1>11 I о.н.) 1,и М1[чч II р О \<) \ 4 I и»

ф*мм.1 I 15«аТо< |«. пи! ы1яп • . « Н Ипрошч

х Ы 1'Л. : •! -{.»(¡(¡«■»Л »те р 1 и.и«и, ОМ>Р »1,1 • ! г

/■ -

/ /

2*8 I

«{ г*.

I ' I- » 1Н|>1

•л» \и

'я

' ^«шч« скос с ч .

IX) ч' <!*,<. |!И'.кИ к<11 ¡ШК 1 «П . 1 .!/•»>(* «нп'/.н >М «и Ч^М.''

О ЯШ , н-ач Ш Ч V ( В-1И1 \\. I 1 ■> { I >|\! .4 ЧФ

( и-ПХ! I МФ \ и * II .<!' Ч \ 1 ш :1 н,п , п>» . «¡чип , н I,,* нжч.

Мжы I н;Г.1 ' Ш!;

то/"к;-сс:-о1-2й«8 » н-м. *и»ы н 1.03,2008 г. по 31.12.201« г.

I 1 11 !

(Ы ' 1 >

' Ь!

юки.

I р 1 ]

Ч ]Ч( (1.1 'С I

> М V 1ГМ'. ( 1 1 14

>

I >

\ I <1

> '■

■)

! 11 {¡ш >•'< ('1ч><;и» а я

I ((• I 1 >! I 11 !.

1ч I. ^ • • ос

■I' II К" !

';, ; ! 1 Н

| ! >

ч 1

. I 4 ,||

, I ! < .) ь .11«' • I « Ч* I !> \

> Ч> ' ч • 1 I >> ' I |1 Ь ' 1

н ■ I , ' I .1 ...... ' I >

Ц | ' :ь I ■ I ' < • м • н. 14

1 , [ . • > и и.. >1|> I '¡'

,( < 1 I 14 . ( > I .1 I

. I <

I ИЧ

, • -ЧГЧЧ ;

I 5 ,1ч ! Ч

Ч ' 14*441 4 1 . !

1 I

1"|> V I Ч \ ^ 1 > « чЧ > . '!>< У

Н* , >'! ! .ь >' н К) Ь 1 !

> ,1 I I .. I' ' I I >1 I "

' I > > > ч

, ■ :: ; .

4 •

1

и

ь .

I ' I

ч! > 1