Парусов Едуард Володимирович. Розробка хімічного складу та режимів термомеханічної обробки катанки підвищеної деформованості з електросталі для виробництва високоміцного металокорду

Краткое описание

Парусов Едуард Володимирович. Розробка хімічного складу та режимів термомеханічної обробки катанки підвищеної деформованості з електросталі для виробництва високоміцного металокорду : Дис... канд. наук: 05.16.01 - 2008.

Парусов Е. В. Розробка хімічного складу та режимів термомеханічної обробки катанки підвищеної деформованості з електросталі для виробництва високоміцного металокорду. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спецільністю 05.16.01 ”Металознавство та термічна обробка металів”. Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, м. Дніпропетровськ, 2008.
У роботі вирішено актуальну науково-технічну задачу - розроблено хімічний склад та технологію термомеханічної обробки катанки з електросталі марки 80КРД, мікролегованої бором, які забезпечують підвищення деформованості при волочінні і економію матеріальних та енергетичних ресурсів при виробництві металокорду високої міцності.
Вивчено кінетику перетворень аустеніту при безперервному охолодженні в борвмісній (В - 0,0015 %) електросталі марки 80КРД зі вмістом базових легуючих елементів (С 0,83 % ; Mn 0,56 % ; Si 0,17 %) і побудовано термокінетичну діаграму. Показано, що бейнітне перетворення при швидкостях охолодження менших за критичну (< 730С/с) відсутнє, а при швидкостях менших 200С/с структура сталі складається переважно з перліту.
Методами математичного моделювання показано вплив хімічного складу на структуру й властивості катанки.
Встановлено співвідношення між основним структурним параметром катанки з борвмісної сталі 80КРД - дисперсністю перліту та інших якісних характеристик: механічними властивостями, глибиною зневуглецьованого шару, масою окалини на поверхні.
Встановлено, що з урахуванням впливу на дисперсність перліту в сталі 80КРД, деформаційне старіння та технологічну пластичність катанки-дроту оптимальне значення співвідношення B/N становить 0,20...0,25.
Показано, що при розкладці катанки зі сталі 80КРД на витки при температурах більших за 9250С - бор сприяє підвищенню дисперсності перліту, а при температурах менших - 9250С зниженню дисперсності перліту в порівнянні з катанкою базової сталі, що не містить бор.
На рівні винаходу (патент Молдови № 322 з пріоритетом від 21.06.2006) розроблено режими ТМО катанки зі сталі 80КРД.
Розроблено експрес-метод визначення питомої маси окалини залежно від її товщини на поверхні катанки.
Розроблено критерій деформованості високовуглецевої катанки в кордовий дріт діаметром 0,15...0,35 мм, що визначається відношенням сумарної площі неметалічних включень у поперечному перерізі кордового дроту до площі цього перерізу.
Катанка з борвмісної електросталі марки 80КРД має підвищену деформованість, що дозволяє волочити її з однократним патентуванням у кордовий дріт діаметром 0,35...0,20 мм, який використовується для виготовлення металокорду високої міцності, типу 9Л20/35НТ.

1. В дисертації вирішено актуальну науково-технічну задачу розроблено хімічний склад і технологію ТМО катанки з електросталі марки 80КРД, мікролегованої бором, з підвищеним вмістом азоту й домішок кольорових металів, що забезпечує підвищення деформованості при волочінні й економію матеріальних і енергетичних ресурсів при виробництві металокорду високої міцності.
2. З урахуванням норм міжнародного стандарту EN 10016 і специфікацій Bekaert і Pirelli розроблено технічні вимоги (зміна № 1, 2002 р. до ТУ У 14-4-470-2000) до хімічного складу й механічних властивостей високовуглецевої борвмісної катанки з електросталі марки 80КРД, призначеної для виробництва металокорду високої міцності.
3. Вивчено кінетику перетворень аустеніту при безперервному охолодженні та побудовано ТКД перетворення аустеніту у високовуглецевій борвмісній електросталі марки 80КРД. Встановлено, що сталь 80КРД має в 33,5 рази більшу стійкість аустеніту в порівнянні зі сталлю-аналогом У8 (основний внесок у підвищення стійкості аустеніту сталі 80КРД вносять бор, вуглець, марганець). Показано, що бейнітне перетворення при швидкостях охолодження менших за критичну (< 730С/с) відсутнє, а при швидкостях < 200С/с структура сталі складається переважно з перліту, дисперсність якого в міру зниження швидкості охолодження зменшується.
4. Показано, що при розкладці катанки з електросталі 80КРД на витки при температурах (tв/у) більших 9250С бор сприяє підвищенню дисперсності перліту, а при температурах менших 9250С зниженню дисперсності перліту в порівнянні з катанкою базової сталі, яка не містить бор. Така закономірність обумовлена впливом бору на процеси рекристалізації в гарячедеформованій сталі, що приводить до укрупнення (при tв/у> 9250С) або здрібнювання (при tв/у< 9250С) аустенітного зерна в порівнянні зі сталлю без бору, що, відповідно, підвищує або знижує дисперсність перліту.
5. Для катанки з електросталі марки 80КРД методом математичного моделювання показано: структурний параметр (кількість перліту 1-го балу) збільшується з підвищенням вуглецевого еквівалента, вмісту В й співвідношення B/N; тимчасовий опір підвищується зі збільшенням Се й знижується з ростом співвідношення B/N і вмісту В; відносне звуження зменшується зі збільшенням Се, співвідношення B/N і вмісту В; відносне подовження знижується зі збільшенням Се й збільшується зі зростанням співвідношення B/N і вмісту B. Характер змін і свідчить про підвищення рівномірної деформації сталі 80КРД, що обумовлено виділенням дрібних часток BN, які зменшують розвиток локальної деформації.
6. Методом багатофакторної оптимізації встановлено, що з урахуванням впливу на дисперсність перліту в сталі 80КРД, деформаційне старіння й технологічну пластичність катанки-дроту оптимальне значення співвідношення B/N становить 0,20...0,25.
При повторному нагріванні катанки співвідношення B/N збільшується, що пояснюється розчиненням нітридів бору й дифузією частини азоту на границю метал-атмосфера, де відбувається взаємодія атомарного азоту з компонентами повітря.
7. Встановлено, що рівень властивостей катанки з борвмісної сталі марки 80КРД, яка відповідає вимогам специфікацій провідних світових фірм-виробників металокорду, досягається при наступних режимах ТМО катанки:
температура металу перед дротовим блоком (за попередньою секцією водяного охолодження) не більше 9700С;
температура катанки на виході із дротового блоку (швидкість прокатки 10595 м/с) 110010500С;
температура розкладки катанки на витки 9509700С;
середня швидкість охолодження витків катанки до температури 4905000С 25300С/с, а в інтервалі від зазначених температур до ~ 1000С зі швидкістю - 8100С/с.
На спосіб виготовлення катанки із застосуванням розроблених режимів ТМО видано патент Молдови № 322, із пріоритетом від 21.06.2006 р.
8. Встановлено співвідношення між основним структурним параметром катанки з борвмісної електросталі марки 80КРД дисперсністю перліту й іншими якісними характеристиками: механічними властивостями, глибиною зневуглецьованого шару, масою окалини на поверхні катанки. Показано, що зі збільшенням в інтервалі температур 82010000С дисперсності перліту, що, як відомо, обумовлює підвищення міцностних властивостей, інші якісні характеристики змінюються в такий спосіб: маса окалини збільшується, а глибина зневуглецьованого шару зменшується.
9. Розроблено критерій деформованості високовуглецевої катанки в дріт діаметром 0,15...0,35 мм, що визначається відношенням сумарної площі неметалічних включень у поперечному перерізі кордового дроту до площі цього перерізу. Критерій деформованості визначається з урахуванням тимчасового опору дроту та практично не залежить від діаметра кордового дроту й відповідає ~ 8,5 % .
10. Показано, що катанка з борвмісної електросталі марки 80КРД, яка має більш дисперсну структуру перліту в порівнянні зі сталлю-аналогом без бору, переробляється з одноразовим (замість дворазового) патентуванням у дріт діаметром 0,35...0,20 мм, який використовується для виготовлення металокорду високої міцності типу 9Л20/35НТ.
11. Річний економічний ефект від впровадження результатів дисертаційної роботи в умовах СЗАТ ”ММЗ” становить 274,725 тис. доларів США, частка автора 50,00 тис. доларів США.