Повышение качества толстолистового проката на основе применения рациональных режимов нагрева стали в печах и деформационного окалиноудаления

• Автор: Темлянцев, Николай Викторович
• Шифр специальности: 05.16.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Новокузнецк
• Количество страниц: 152 с. : ил.

1 Современное состояние научной проблемы и постановка задачи 9 исследования

1.1 Влияние окалины на качество толстолистового проката

1.1.1 Влияние химического состава стали

1.1.2 Влияние температурных режимов нагрева и прокатки

1.1.3 Влияние состава печной атмосферы

1.2 Влияние процессов окисления на работу нагревательной печи и прокатного стана

1.2.1 Влияние окалины на эксплуатацию нагревательных печей

1.2.2 Влияние окалины на эксплуатацию оборудования для обработки металлов давлением

1.2.3 Системы окапиноудапения для толстолистового проката

1.3 Методы исследования и расчетов процессов окисления стали

Выводы и постановка задач исследования

2 Разработка прогнозной математической модели процессов нагрева стали для прокатки
2.1 Расчет внешнего теплообмена в методической печи
2.2 Расчет внутреннего теплообмена
2.3 Разработка малоокислительных режимов нагрева слябов в мето дических печах для прокатки
2.4 Совершенствование конструкции методических печей для нагрева металла под прокатку
Выводы
3 Оборудование и методика экспериментальных исследований
3.1 Выбор марок стали для исследований
3.2 Опытные установки, оборудование и методики проведения экспериментов
3.2.1 Исследования высокотемпературного окисления углеродистых, низко и среднелегированных марок сталей
3.2.2 Исследование температур плавления окалины углеродистых, низко и среднелегированных марок сталей
3.2.3 Исследование влияния температурнодеформационных режимов прокатки на удаление окалины с поверхности углеродистых, низко и среднелегированных сталей
3.3 Обработка экспериментальных данных
Выводы
4 Экспериментальные исследования кинетики высокотемпературного окисления сталей и свойств окалины
4.1 Результаты исследования высокотемпературного окисления
углеродистых, низко и среднелегированных марок сталей
4.1.1 Окисление конструкционных углеродистых сталей
4.1.2 Окисление низколегированных кремнемарганцовистых сталей
4.1.3 Окисление кремнистой рессорнопружинной стали С2
4.2 Результаты исследования температур плавления окалины углеродистых, низко и среднелегированных марок сталей
4.3 Результаты исследования влияния температурно деформационных режимов прокатки на удаление окалины с поверхности углеродистых, низко и среднелегированных сталей
4.4 Строение поверхности раздела окалинасталь
4.5 Механизм образования поперечной рябизны на поверхности проката
Выводы
5 Совершенствование температу рного режима нагрева стали
марки С2А в условиях ОАО НКМК для прокатки
5.1 Предпосылки совершенствования температурного режима на грева слитков стали марки С2А
5.2 Совершенствование температурного режима нагрева
Выводы
Общие выводы
Список использованных источников


Прокатка на такую толщину эффективна лишь в том случае, если поверхностный дефект имеет глубину не более 0, мм по стандарту допустим минусовой допуск ,2 мм. Если вкатанная окалина расположена вблизи кромок листов, то эти участки обрезают. Листы с вкатанной окалиной часто перерезают на меньший размер, что увеличивает расход металла. Зачистка участков листов, пораженных окалиной, малопроизводительная и весьма трудоемкая операция. По данным 3 при производстве листов для судостроительной промышленности из стали марки ХСНД объем зачищаемых участков может достигать поверхности проката, поскольку в данном случае не допускается даже мелкая вкатанная окалина. Весьма жесткие ограничения по вкатанной окалине предъявляются для листов из сталей марок ГН, ХГСА, ГС, применяемых в производстве сварных газопроводных труб, поскольку выпадающая при формовке труб окалина приводит к их выбраковке. Опыт прокатки толстолистовой стали толщиной более мм на стане, включающем черновую двухвалковую реверсивную и чистовую трехвалковую Лаута клети, показывает, что потери металла вследствие обрезки участков, пораженных вкатанной окалиной, для стали марки ХСНД в среднем достигают 0, , Г2С 0, , ГС, Г, Г 0, 0, , Зпс, Зсп потери минимальны и составляют 0, . При производстве листов толщиной мм рябизна может иметь значительную глубину, достигающую 2 мм, при этом объем стальной продукции, подвергаемой зачистке поверхности, может составлять 7. При продолжительном контакте окалины, образующейся на поверхности стали, с огнеупорами подин нагревательных печей характерно образование на поверхности металла вмятин глубиной до 5 7 мм, которые впоследствии могут раскатываться в плены . На горячекатаных листах, предназначенных для дальнейшей холодной прокатки, наличие вкатанной окалины не допускается. При нагреве стали под обработку давлением в некоторых случаях умышленно создают условия для повышенного угара металла. В частности, в работе показано, что при нагреве в толкательных методических печах заготовок поперечным сечением x мм и длиной 0 мм из стали марки происходит полное выгорание поверхностных дефектов глубиной 0, 0, мм. В связи с перечисленным, разработка мероприятий по снижению негативного воздействия окалины на качество толстолистовой стали актуальна и имеет большое практическое значение. Эффективность и положительный результат исследований в рассматриваемой области напрямую связан с изучением, установлением причин и основных факторов, влияющие на прочность сцепления печной первичной окалины со сталью при прокатке. ОМД калибровка, режим обжатий и др. При этом существенная роль отводится химическому составу стали, режимам нагрева и технологии удаления окалины с поверхности металла при прокатке. Практика производства толстолистовой стали показывает, что при прокатке слябов из углеродистых сталей печная окалина отделяется от металла уже в первых двух пропусках, в то время как с низколегированных сталей, содержащих медь Г2СД и никель ХСНД, вследствие более прочного сцепления окалина удаляется с поверхности только после пропусков ,. Помимо этого, по данным , рост содержания в стали никеля и меди увеличивает пораженность проката поверхностными трещинами, повышая красноломкость металла. По данным прочность сцепления первичной окалины у спокойных марок сталей выше, чем у кипящих, что связано с повышенным содержанием в первых кремния. Слябы высокоуглеродистых и легированных сталей по сравнению с малоуглеродистыми имеют более трудноотделяющуюся от металла окалину . При рассмотрении влияния такого фактора, как химический состав металла необходимо учитывать, что решающую роль на прочность сцепления окалины с металлом оказывает не изменение химического или фазового состава окалины, а состояние поверхности границы раздела металл окалина . В случаях, когда проникновение оксидов вглубь металла по границам зерен отсутствует или весьма незначительно, и между сталью и окалиной имеется резкая граница, при пластической деформации окалиноудаление происходит без особых затруднений, при этом поверхность отрыва достаточно гладкая. При удалении пористой окалины ее отделение может происходить по слою с наименьшей прочностью. По данным Ю.