ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения технологической разработки

Целью проведенного исследования было получение высокосорбитизированной катанки стали марки 70ВК с дисперсностью сорбитообразного перлита 1-2 балла более 75% в поперечном сечении. Разработки получения в структуре высокоуглеродистой катанки сорбитообразного перлита проводятся в России и на зарубежных проволочных станах. Это связано, во-первых, с появлением новых линий охлаждения, позволяющих осуществлять оптимальный для каждой марки стали режим охлаждения с получением необходимой структуры и механических свойств. Во-вторых, получение мелкодисперсного сорбита в структуре катанки позволяет избежать при последующем переделе (волочении) проведения процесса патентирования, который приводит к значительному повышению себестоимости получаемой проволоки.

В зависимости от возможностей имеющегося технологического оборудования, а также от назначения проволоки, получаемой из катанки, процесс охлаждения после прокатки проводится по различным режимам. При этом получают несколько различные механические свойства и характер микроструктуры по величине зерна, дисперсности перлита, наличию феррита и бейнита и др.

Образование сорбитообразного перлита в высокоуглеродистых марках стали связано с превращением при охлаждении аустенита по диффузионному механизму с образованием двух фаз - феррита и цементита. Характер протекания этого процесса зависит от структуры аустенита перед превращением и режима, по которому проводится охлаждение. Чем мельче зерно исходного аустенита и больше степень его переохлаждения, тем меньше размер перлитных колоний ("перлитное зерно") и субколоний. Размер перлитного зерна и субколоний в свою очередь оказывают влияние на прочностные, а главное на пластические свойства получаемой катанки. Но наиболее значимым влиянием на свойства оказывает величина межпластинчатого расстояния перлита -d₀. У катанки, подвергнутой патентированию в расплаве селитры, ее значение равняется 0,08-0,10 мкм. При перлитном превращении, чем больше переохлаждение катанки, тем тоньше получающаяся феррито-цементитная структура, т.е. меньше величина межпластинчатого расстоянияd₀.

При производстве катанки для металлокорда была поставлена задача получить максимально возможную пластичность катанки, т.к. наряду с наличием мелкодисперсной структурой это позволит достичь более высокой суммарной деформации при волочении без промежуточного отжига. Также необходимо было не превысить заданного значения временного сопротивления деформации, равного 1080 Н/мм ².

Пластические свойства катанки, как уже отмечалось, максимальные у сорбита. При переходе к трооститной структуре относительное удлинение и сужение уменьшаются. Согласно диаграмме распада переохлажденного аустенита и проведенным исследованиям (рисунок 1) имеется возможность получить максимальную пластичность при температуре перлитного превращения в диапазоне температур 600-650°С.

В процессе перлитного превращения происходит повышение температуры катанки (рекалесценция). При разработке режима охлаждения на воздушном транспортере это явление использовали для определения значений температур переохлаждения катанки и начала перлитного превращения с целью получения его в оптимальном диапазоне. На температуру переохлаждения оказывает влияние температура, получаемая на виткообразователе и количество включенных вентиляторов.

При проведении процесса охлаждения после горячей прокатки катанки для получения высокосорбитизированной структуры, очевидно, необходимо изменение скорости охлаждения катанки максимально приблизить к процессу патентирования в расплаве солей по обычной технологии. На рисунке 2 кривые охлаждения 1, 2, 3 показывают обычный режим охлаждения для стали марки 70КК. При этом получают структуру с величиной зерна 7-8 балла и дисперсностью перлита 1 и 2 балла (d₀=0,15-0,20 иd₀=0,2-0,3 мкм соответственно) равной 60-70%. Из рисунка 2 видно, что кривые охлаждения катанки подобны кривой, полученной при патентировании в расплаве селитры, однако находятся в более высоком температурном интервале.

Рисунок 1 - Зависимость механических свойств стали от температуры превращения аустенита в феррито-перлитную структуру

Рисунок 2 - Изменение температуры катанки при охлаждении после прокатки и патентирования

Для получения максимально близкого наложения кривых охлаждения с прокатки и патентирования понизили температуру катанки на виткообразователе (после линии водяного охлаждения) до 730°С. Полученная кривая охлаждения 5 показана на рисунке 2. При данном режиме охлаждения была получена катанка со следующей структурой - размер зерна - 9-10 номер, дисперсность перлита 1-2 балла- 85-90%.

С увеличением процентного отношения мелкодисперсной составляющей в структуре катанки было отмечено уменьшение размера зерна в зависимости от температуры на виткообразователе (рисунок 3).

Подкалки поверхности, а также наличия в поверхностных слоях катанки высокоотпущенного сорбита не наблюдалось. Также было отмечено уменьшение на один номер величины зерна при использовании двух секций охлаждения вместо одной (всего четыре). Отсюда можно сделать вывод, что увеличение количества циклов охлаждения водой позволяет несколько уменьшить величину зерна, особенно при включении секции №1 и №2, которые расположены ближе к чистовой клети.

Рисунок 3 - Влияние температуры катанки после водяного охлаждения на стане 300 №3 на величину действительного зерна в стали марки 70

Дальнейшее увеличение дисперсности перлита в катанкеd₀0,15 мкм, как показали исследования на стане 150 БМК, приводит к повышению временного сопротивления и уменьшению пластичности.

Для увеличения доли перлита 1-2 балла в структуре катанки до гарантированного значения более 90%, как следует из анализа данных, приведенных на рисунке 2, для обеспечения более близкого совпадения процесса сорбитизации с прокатного нагрева с процессом патентирования необходимо иметь более высокую скорость воздушного потока, т.е. более высокую мощность вентиляторов на воздушном конвейере, а также возможность управления скоростями этих потоков.

Исходя из технических возможностей оборудования линииashlowоптимальным режимом охлаждения при производстве катанки для корда является: охлаждение катанки после прокатки на линии водяного охлаждения до 730-760°С, в дальнейшем охлаждение максимальным количеством воздуха на роликовом транспортере с получением температуры на виткосборнике не более 390-410°С.

Внедрение указанного разработанного режима охлаждения позволяет получить на мелкосортно-проволочном стане 300 №3 ОАО «ММК» высокосорбитизированную катанку класса ВК с содержанием дисперсности перлита в высокоуглеродистой катанке до 85%.