ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения конструкторской и технологической разработки.

Разработана сквозная технология производства холоднокатаного листа из стали 08ЮР, обеспечивающая высокий уровень эмалируемости стали с показателем водородного охрупчивания 45-78 % и физико-механические свойства, соответствующие группам вытяжек ОСВ и СВ по ГОСТ 9045-93.

К сталям, используемым для эмалирования, предъявляются особые требования: высокая эмалируемость (без образования дефекта «рыбья чешуя») и необходимая штампуемость.

Одним из наиболее значимых показателей, характеризующих способность стали к эмалированию, является показатель водородного охрупчивания (коэффициент наводораживания), определяемый по методике ДонНИИчермета. На основании многолетнего опыта установлено - при показателе водородного охрупчивания более 45 % отсутствует склонность стали к образованию дефекта «рыбья чешуя» на изделиях с эмалевым покрытием.

Для эмалирования широко используется конвертерная сталь, разлитая на МНЛЗ, раскисленная бором, титаном, ванадием и другими элементами, что обеспечивает ее высокие потребительские свойства. Образование основных дефектов связано с наличием в стали водорода. Водород, как известно, может находиться в стали в двух состояниях - в твердом растворе в виде атомов или в виде отдельных скоплений газа в молекулярном состоянии, залегающих в микропустотах и микропорах, а также в дефектах кристаллической решетки (например, вакансии, дислокации). Конечными продуктами взаимодействия водорода с металлами могут быть твердые растворы и гидриды.

Углерод также оказывает влияние на коэффициент наводораживания. При содержании углерода в стали 0,01-0,02 % значения показателя водородного охрупчивания на 10-15 % ниже, чем при содержании 0,04-0,08 % вследствие снижения величины балла цементита и неравномерного его распределения по сечению полосы. Однако при увеличении в стали содержания углерода более 0,06 % снижаются ее физико-механические свойства и, как следствие, ухудшается штампуемость. Поэтому для обеспечения высоких потребительских свойств стали 08ЮР содержание углерода должно находиться в пределах 0,04-0,06 %.

Величина и распределение зерен цементита в микроструктуре стали являются одними из основных составляющих, коррелирующих с уровнем показателя водородного охрупчивания, которые в значительной мере формируются в процессе горячей прокатки.

Было изучено влияние следующих параметров технологического процесса горячей прокатки на показатель водородного охрупчивания: температура посада литых слябов в методические печи, длительность нагрева слябов в методических печах, температура раската за шестой клетью, суммарное обжатие раската в трех последних клетях чистовой группы, число включенных коллекторов в межклетевых промежутках чистовой группы стана, температура конца прокатки, температура смотки, конечная скорость прокатки и условия охлаждения полосы на отводящем рольганге.

Из обработки статистических данных следует, что только два фактора оказывают влияние на показатель водородного охрупчивания: скорость прокатки и число включенных секций охлаждения, при уменьшении которых показатель водородного охрупчивания увеличивается.

Учитывая особенности формирования микроструктуры стали в процессе горячей прокатки, исследовали влияние температуры смотки в более широком интервале на показатель водородного охрупчивания. При снижении температуры смотки с 715 до 550° С коэффициент наводораживания уменьшается с 65-77 до 5-15 %, а цементит с балла 2-3 ряда Б до балла 0-1 ряда В.

Таким образом, на формирование структуры стали в процессе горячей прокатки оказывает существенное влияние температура смотки полосы и скорость ее охлаждения на отводящем рольганге перед смоткой в рулон.

В связи с тем, что способность стали к эмалированию определяется структурой и наличием микропустот и микротрещин, а также других несовершенств кристаллической решетки, наибольший практический интерес представляют холодная деформация и состояние поверхности металла после дрессировки. Для определения оптимальных технологических параметров производства холоднокатаного металла были проведены исследования по изучению влияния технологических операций на показатель водородного охрупчивания, в том числе изменение коэффициента наводораживания в зависимости от величины обжатия.

Установлено, что оптимальная область суммарной деформации при холодной прокатке находится в пределах 60-70 %. При обжатии менее 60 % не образуется достаточного количества микротрещин от структурно-свободного цементита, а также несовершенств кристаллической решетки. При обжатии более 70 % наблюдается незначительное (на 1 балл) дробление цементита, что способствует уменьшению величины микропустот на стыке зерен феррита и цементита.

Установлено, что оптимальные значения коэффициента наводораживания соответствуют величине обжатия при дрессировке в пределах 2-8 % и шероховатости полосы (R _a) 1,4-1,7 мкм. Однако использовать обжатие при дрессировке в указанных пределах не представляется возможным из-за значительного снижения пластических свойств металла, поэтому рабочим диапазоном обжатий принят диапазон 0,8-1 %.

В результате проведенных исследований, исходя из энергосиловых параметров четырехклетевого стана холодной прокатки, определены толщины подката, соответствующие толщине готовой холоднокатаной продукции (см. таблицу).

Таблица

Соответствие толщин подката и толщин готовой продукции

На стабильность числовых значений показателя водородного охрупчивания влияет постоянство температурных параметров горячей прокатки по длине полосы. Однако в реальных условиях это постоянство по объективным причинам не обеспечивается. Наиболее низкие величины соответствуют участкам, прилегающим к концам полос. Чтобы исключить поставку потребителю металла с отклонениями от требований нормативной документации, было предложено передние и задние концы длиной до 30 м каждого рулона отсортировывать в карман некондиции на агрегатах поперечной резки и сматывать в отдельный рулон с последующим переводом в металл неответственного назначения при резке на агрегатах продольного роспуска.