Исследование и совершенствование процесса ускоренного охлаждения проката в линии сортовых станов

• Автор: Киркин, Дмитрий Сергеевич
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Череповец
• Количество страниц: 184 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ.
1. КРИТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА О ПРОЦЕССЕ УСКОРЕННОГО ОХЛАЖДЕНИЯ СОРТОВОГО ПРОКАТА.

1.1. Влияние термической обработки на свойства стали и сплавов.

1.2. Ускоренное охлаждение проката в линии сортовых станов на примере стана 0 и 0 сортопрокатного цеха ОАО Северсталь.
1.2.1. Конструктивные и технологические параметры установки ускоренного охлаждения стана 0.
1.2.2. Конструктивные и технологические параметры установки ускоренного охлаждения стана 0.

1.3. Технологии ускоренного охлаждения проката на сортопрокатных станах

1.3.1. Режимы ускоренного охлаждения проката.

1.3.2. Регулирование ускоренного охлаждения проката

1.4. Дефекты сортового проката при ускоренном охлаждении.

Выводы по главе и постановка задачи
2. ОСНОВЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ УСКОРЕННОГО ОХЛАЖДЕНИЯ СОРТОВОГО ПРОКАТА.
2.1. Этапы разработки усовершенствованной технологии ускоренного охлаждения арматурного проката класса прочности А0С
2.2. Разработка математической модели ускоренного охлаждения сортового проката
2.3. Тестирование математической модели
2.4. Решение краевой задачи теплопроводности для установки термического упрочнения проката.
2.5. Расчет тепловой мощности охладителей
Выводы по главе
3. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УСКОРЕННОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ПРОКАТА ПО РЕЗУЛЬТАТАМ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ.
3.1. Технология исследования тепловых режимов ускоренного охлаждения арматурного проката
3.2. Моделирование режимов ускоренного охлаждения арматурного
проката
3.3. Разработка усовершенствованной схемы охлаждения и моделирование на ней процесса термоупрочнения арматурного проката.
3.4. Разработка системы регулирования ускоренного охлаждения проката 3 Выводы по главе.
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УСКОРЕННОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ПРОКАТА
4.1. Экспериментальная проверка усовершенствованной технологии при испытаниях установки термоупрочнения проката на стане 0.
4.2. Разработка экспериментального стенда для настройки охладителей.
4.3. Исследования на экспериментальном стенде в натурных условиях.
4.4. Результаты натурных исследований ускоренного охлаждения проката. 2 Выводы по главе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Выбор оптимальной толщины упрочняемого слоя определяется условиями работы детали и составляет от 1,5 до мм и выше. Площадь сечения закаленного слоя не должна превышать % площади всего сечения. Мартенситная структура стали после закалки метастабильна и для ее превращения в более устойчивую производят отпуск. Отпуск стали - термическая обработка, включающая нагрев закаленной стали до температуры ниже критических точек, выдержка при этой температуре и охлаждение [, ]. Мартенсит отпуска имеет измененную кристаллическую решетку и его образование сопровождается объемными изменениями, выделением теплоты и частичным снятием внутренних напряжений. При более высокой температуре нагрева образуются троостит, сорбит и перлит отпуска, которые в отличие от получаемых из аустенита при непрерывном охлаждении имеют зернистую, а не пластинчатую микроструктуру. Стали с зернистой микроструктурой отпуска характеризуются более высокой пластичностью и лучшей обрабатываемостью резанием. В зависимости от температуры отпуска различают низкотемпературный, среднетемпературный и высокотемпературный виды отпуска. Закалка на мартенсит с последующим высокотемпературным отпуском называется улучшением стали. Улучшение обеспечивает хороший комплекс свойств (прочность, ударная вязкость, твердость) и применяется для ответственных изделий из среднеуглеродистых сталей (коленчатые валы, шатуны и др. К основным дефектам, которые могут возникнуть при закалке стали относят трещины и деформацию. Деформацию можно уменьшить подбором соответствующего состава стали и условий термической обработки. Несимметричную деформацию изделий в практике часто называют короблением (поводкой). Коробление можно уменьшить обеспечением равномерности нагрева под закалку и правильным положением детали при погружении в закалочную среду. Вопросы, связанные с причинами возникновения дефектов, в частности, при ускоренном охлаждении проката в линии сортовых станов, до конца не изучены и требуют научных исследований. Подводя итог вышесказанному, можно сделать следующие выводы. Подбирая режим термической обработки, можно получить при определенных условиях наилучшие показатели механических свойств для стали данной марки. Так, например, для стали Г2С такими условиями являются: температура закалки 0 °С, отпуска 0 °С, воды + °С. Таким образом, от выбранных режимов термической обработки, влияющих на качество сортового проката, зависит настройка линии ускоренного охлаждения сортопрокатного стана. Условия процесса ускоренного охлаждения проката имеют существенное значение для протекания вторичной кристаллизации, которая значительно влияет на свойства сталей. Сущность процесса термического упрочнения состоит в том, что сразу же после выхода прутка из чистовой клети осуществляется его охлаждение водой, подаваемой под высоким давлением, в камерах проходного типа. На этой стадии происходит закалка поверхностного слоя на определенную глубину [7, ]. По окончании охлаждения водой, за счет тепла внутренних слоев проката происходит выравнивание температуры по его сечению и отпуск предварительно закаленного слоя с установлением определенной температуры, которую называют температурой самоотпуска [,]. Процесс термического упрочнения горячекатаной стали в значительной степени зависит от выбранной технологии ускоренного охлаждения проката. Поэтому для получения качественной продукции необходимо совершенствовать технологию ускоренного охлаждения проката. Проанализируем состояние вопроса ускоренного охлаждения готового проката на сортопрокатных станах ОАО «Северсталь» на примере исследуемой в диссертационной работе установки ускоренного охлаждения стана 0, а также проектируемой ОАО «ВНИИМТ» системы охлаждения готового проката сортового стана 0, которая ориентирована на увеличение производства арматуры класса прочности А0С до % от общего объема выпуска в связи с переходом строительной отрасли России на арматуру этого класса. Непрерывный проволочный четырехниточный стан 0 (рис. Нагрев заготовок производится до температуры прокатки, равной от до °С [,]. На схеме расположения оборудования стана (рис. Рис.