Влияние регулируемого охлаждения на качественные показатели катанки различного назначения
Проведена оценка влияния одно– и двухстадийного охлаждения на формирование свойств в катанке различного марочного состава. Для получения низких
 прочностных свойств рекомендуется использовать замедленное охлаждение, для
 формирования однородной микроструктуры и равномерных свойств...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии |
|---|---|
| Дата: | 2004 |
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України
2004
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/21482 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Влияние регулируемого охлаждения на качественные показатели катанки различного назначения / В.А. Луценко, В.В. Парусов, Э.В. Парусов, А.И. Сивак, И.Н. Чуйко // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2004. — Вип. 9. — С. 143-148. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860262478072512512 |
|---|---|
| author | Луценко, В.А. Парусов, В.В. Парусов, Э.В. Сивак, А.И. Чуйко, И.Н. |
| author_facet | Луценко, В.А. Парусов, В.В. Парусов, Э.В. Сивак, А.И. Чуйко, И.Н. |
| citation_txt | Влияние регулируемого охлаждения на качественные показатели катанки различного назначения / В.А. Луценко, В.В. Парусов, Э.В. Парусов, А.И. Сивак, И.Н. Чуйко // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2004. — Вип. 9. — С. 143-148. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии |
| description | Проведена оценка влияния одно– и двухстадийного охлаждения на формирование свойств в катанке различного марочного состава. Для получения низких
прочностных свойств рекомендуется использовать замедленное охлаждение, для
формирования однородной микроструктуры и равномерных свойств по длине
мотка –только двухстадийное охлаждение.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:56:40Z |
| format | Article |
| fulltext |
143
УДК 621.771.25:669.017
В.А. Луценко, В.В. Парусов, Э.В. Парусов, А.И. Сивак, И.Н. Чуйко
ВЛИЯНИЕ РЕГУЛИРУЕМОГО ОХЛАЖДЕНИЯ НА КАЧЕСТВЕННЫЕ
ПОКАЗАТЕЛИ КАТАНКИ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Проведена оценка влияния одно– и двухстадийного охлаждения на формиро-
вание свойств в катанке различного марочного состава. Для получения низких
прочностных свойств рекомендуется использовать замедленное охлаждение, для
формирования однородной микроструктуры и равномерных свойств по длине
мотка –только двухстадийное охлаждение.
Одним из главных направлений развития металлургического ком-
плекса Украины на ближайшие годы является использование научно–
технического потенциала для разработки новых наукоёмких технологий,
которые обеспечат конкурентоспособность на рынках металлопродукции
и интегрирование Украины в мировую экономику.
Катанка – сырье для метизной промышленности – используется для
изготовления стальных канатов, крепежных изделий, пружин и проволоки
различного назначения. В настоящее время заметно повышаются требова-
ния к качеству поверхности металла, что диктуется не только технологи-
ческими причинами, но и необходимостью соблюдения требований тех-
нической эстетики, в частности при поставке углеродистой катанки ого-
варивается цвет поверхности – «воронье крыло». Поэтому к катанке
предъявляются особые требования: минимальная глубина обезуглерожен-
ного слоя, максимально равномерная микроструктура и механические
свойства, как по длине, так и по сечению, а так же качеству, количеству
окалины и способам её удаления.
В зависимости от условий проведения горячей деформации (варьиро-
вание температуры, степени, скорости деформации, времени последефор-
мационной выдержки) может наблюдаться широкий спектр структурных
состояний деформированного металла: от горяченаклепанного до стати-
чески рекристаллизованного. Если при температуре конца горячей де-
формации металл подвергать последеформационным выдержкам, то в нем
могут протекать процессы метадинамической рекристаллизации, статиче-
ской полигонизации или статической (повторной) рекристаллизации. По-
вторная рекристаллизация связана с формированием новых зародышей,
способных к последующему росту за счет матрицы горячедеформирован-
ного металла, в которой в той или иной степени прошли процессы дина-
мической и метадинамической рекристаллизации, но сохранилась повы-
шенная плотность дислокаций [1].
В зависимости от целого ряда факторов и, в первую очередь, от хими-
ческого состава, кинетика и температурные условия протекания того или
иного типа превращения могут меняться в широких пределах.
144
Повышение содержания углерода в аустените резко уменьшает ско-
рость образования феррита (в доэвтектоидных сталях), но увеличивает
скорость образования избыточного цементита (в заэвтектоидных сталях).
Скорость образования феррито–цементитной структуры (перлита) имеет
максимальное значение при содержании углерода, близком к эвтектоид-
ному. В сталях, содержащих легирующие элементы (хром, марганец, ни-
кель, молибден) скорость превращения аустенита при температурах выше
мартенситной точки, ниже, чем в углеродистых сталях.
Регулируемое ускоренное охлаждение катанки после выхода из стана
препятствует развитию процессов рекристаллизации аустенита и ведет к
изменению свойств: повышению прочности и сохранению высокой пла-
стичности стали.
В мире разработано более 20 способов регулируемого ускоренного
охлаждения катанки с прокатного нагрева – Стелмор, Шлеман, Демаг, ЕД
и ЕДС, Явата и др. [2–6]. К наиболее ранним исследованиям по ускорен-
ному охлаждению, необходимо отнести работы [7, 8] – ускоренное охла-
ждение осуществляли в ваннах с горячей водой или обдувкой воздухом.
Ускоренное охлаждение катанки в потоке проволочного станов сдержива-
лось несовершенством прокатного оборудования, колебанием температу-
ры по длине раската, отсутствием эффективных охлаждающих устройств.
Катанку из углеродистых сталей на метизном переделе подвергали патен-
тированию для получения мелкодисперсной структуры перлита, которая
обладает высокими технологическими свойствами при волочении на про-
волоку [9].
Однако патентирование связано с использованием специального обо-
рудования, что приводит к значительным энергетическим и защитно–
экологическим затратам. Поэтому все существующие способы обработки
катанки в потоке проволочного стана направлены на получение структуры
и свойств, максимально приближающихся к структуре и свойствам патен-
тированной.
Известны способы охлаждения катанки с прокатного нагрева: одно-
стадийное охлаждение (рис.1.а) водой в проводящих трубах перед смот-
кой катанки в бунт с последующим остыванием на спокойном воздухе и
двухстадийное – водой в проводящих трубах, а затем на воздухе в разло-
женных витках (рис.1.б). Благодаря простоте конструкции, наибольшее
распространение получили линии c двухстадийным охлаждением – Стел-
мор, который имеет разновидности: стандартный, замедленный и медлен-
ный.
Для процесса Стелмор характерно, что катанка при выходе из послед-
ней клети (на участке ~40м) интенсивно охлаждается водой в проводящих
трубах до температур, как правило, выше А1, а затем в разложенных вит-
ках относительно медленно охлаждается в интервале температур аусте-
нитно – перлитного превращения. Чтобы предотвратить закалку поверх-
ностного слоя катанки, длину хвостовой части проволочного стана увели-
145
чивают, устанавливая большое число охлаждающих ступеней (водяных
проводок) на первой стадии охлаждения. Витки катанки, после виткооб-
разователя, перемещаясь на конвейере (скорость транспортера до 1,3 м/с)
охлаждаются воздухом, нагнетаемым вентиляторами.
Рис.1. Технологические
схемы одно–(а) и двух-
стадийного (б) охлаж-
дения катанки с про-
катного нагрева:
1–чистовая клеть
(блок); 2–устройство
для водяного охлажде-
ния; 3–трайбаппарат; 4–
моталка; 5–бунт катан-
ки; 6–виткоукладчик;
7–вентилятор; 8 –
транспортер; 9–шахта
виткосборника
При охлаждении катанки из низкоуглеродистых и ряда легированных
сталей необходимо получить пониженную прочность и высокие пластиче-
ские свойства. Для этого применяют замедленное охлаждение (на второй
стадии охлаждения) при закрытых теплоизолирующих крышках и пони-
женной до 0,05–0,2 м/с скорости транспортера, в результате чего скорость
охлаждения понижается до 10С/с.
В Украине находятся в эксплуатации проволочные станы с различны-
ми линиями ускоренного охлаждения. Так на ОАО КГМК «Криворож-
сталь» для производства катанки и подката широкого марочного состава
имеются станы с одностадийным (250–3) и двухстадийным (150–1 и 150–
6) охлаждением.
Для катанки из стали низкоуглеродистой (Ст0 –Ст3) и некоторых ле-
гированных (Св08Г1НМА и др.) требуется низкая прочность. Потому при
их производстве целесообразно применять замедленное охлаждение, что
возможно при одностадийном способе охлаждения, который осуществля-
ется в бунте (после предварительного охлаждения катанки водой). При
двухстадийном же охлаждении следует учесть, что в интервале темпера-
тур А1+(200…2500С) происходит разупрочнение аустенита. Выдержка
витков катанки на транспортере под теплоизолирующими крышками так-
же приводит к разупрочнению из–за увеличения соотношения феррита к
перлиту и уменьшения твердорастворного упрочнения, вызванного сни-
жением концентрации углерода в феррите [10].
При производстве углеродистой катанки высокие прочностные и пла-
стические свойства достигаются за счет частичного использования в вы-
сокотемпературной области развития статической рекристаллизации и
146
последующего ускоренного охлаждения в перлитной области, обеспечи-
вающего формирование мелкодисперсной перлитной структуры. Величи-
на аустенитного зерна углеродистых сталей влияет на дисперсность обра-
зующегося при превращении эвтектоида; при более крупном аустенитном
зерне образуется более дисперсная структура перлита (квазиэвтектоида),
чем при мелком. Это объясняется тем, что с уменьшением величины ау-
стенитного зерна устойчивость γ – фазы также уменьшается, вследствие
чего при прочих равных условиях температура превращения повышается.
Зависимость дисперсности перлита от величины аустенитного зерна име-
ет экстремальный характер [11].
В углеродистой катанке равномерные свойства и микроструктура
(рис.2.а) формируются при двухстадийном охлаждении. При одностадий-
ном охлаждении (рис.2.б) имеется большая структурная неоднородность
(наличие в поверхности катанки сорбита отпуска), что отрицательно ска-
зывается на процессе переработки её в проволоку.
а б
Рис.2. Микроструктура (х1000) стали 70 подвергнутой двух– (а) и одностадийному
(б) охлаждению
Ускоренным охлаждением, можно формировать требуемое количест-
во и качество вторичной окалины. Окалина является продуктом окисле-
ния металла и образуется на поверхности металлопроката при нагреве,
термической обработке или обработке давлением в нагретом состоянии. В
зависимости от состава стали, температуры поверхности, режима нагрева
и охлаждения, содержания кислорода в окружающей среде слой окалины
может иметь различный состав и строение. Процесс окисления железа
протекает в последовательности Fe→FeO→Fe3O4→Fe2O3. Основными
фазами при этом являются твердые растворы кислорода и окислов в желе-
зе: вюстит (фаза, близкая к FeO), магнетит (Fe3O4), гематит (Fe2O3), твер-
дые растворы окислов. Вюстит в большей мере и магнетит в меньшей рас-
творяются в кислотах; гематит – не растворяется [12].
Для углеродистой катанки исходя из того, что соотношение вюстита к
магнетиту должно соответствовать 4 и при этом должен отсутствовать
гематит, можно по удельной массе окалины, прогнозировать её толщину
(рис.3), что является не маловажным фактором при определении расхода
147
металла, способа удаления окалины (механический или кислотный) и во-
лочения (износ фильер) катанки – проволоки.
Рис.3. Зависимость
толщины слоя окали-
ны на поверхности
углеродистой катанки
от её удельной массы
В углеродистой
стали с повышени-
ем содержания
марганца может
формироваться
бейнитная структу-
ра. Микроструктура катанки стали 65Г представляет собой тонкопластин-
чатый перлит с участками бейнита (рис.4.а), что обусловливает повыше-
ние прочностных свойств. Во избежание образования участков бейнита
при двухстадийном охлаждении необходимо проводить медленное охла-
ждение (со скоростью 1–3°С/с), при котором формируется феррито–
перлитная структура (рис.4.б).
Рис.4. Микроструктура (х1000) стали 65Г (а, б) и ШХ15 (в, г) подвергнутой одно–
(а, в, г) и двухстадийному (б) охлаждению.
148
В заключении следует отметить, что при определении способа регу-
лируемого охлаждения следует руководствоваться, как технологически-
ми, так и производственными возможностями, которые могут обеспечить
получение в катанке необходимого комплекса свойств.
1. Термомеханическая обработка стали / М.Л. Бернштейн, В.А. Займовский,
Л.М. Капуткина . – М.: Металлургия, 1983. – 480 с.
2. Jalil A.A. – Iron and Steel Engineer. – 1982. – №5. – P.46–48.
3. Varo R.A. – Metallurgical Plant and Texnology. – 1984. – V.7. – №4. – P.52–56.
4. Дитль В. Регулируемое охлаждение катанки на скоростных проволочных
станах //Черные металлы. – 1979. – №21. – С.31–35.
5. EDS the Process For Cooling Wire Rods // Iron and Steel Review. – 1984. – V.28.
– №5– 6. – P.15–18.
6. Kobe Steel Wire Rod and Bar Production // Wire Industry. – 1980. – V.47. – №562.
– P.899–901, 904.
7. Lewis D.– Wire and Wire Products. – 1957. – V.32. – №10. – P.1179–1182, 1262–
1264.
8. Tendler A. – Wire Journal. – 1981. – V.14. – №2. – P.84–91.
9. Влияние режима патентирования на структуру и механические свойства ка-
танки из высокоуглеродистой стали / П. Функе, Г. Краутмахер, Р. Кольгрюбер
// Черные металлы. – 1982. – №2. – С.28–35.
10. Разупрочняющая термомеханическая обработка проката из углеродистой ста-
ли / В.В. Парусов, А.Б. Сычков, В.А. Луценко и др.//Металлургическая и гор-
норудная промышленность. – Дн–ск. – 2003. – №.6 – С.54–56.
11. Оптимизация структуры углеродистой катанки при двухстадийном охлажде-
нии /В.В. Парусов, В.А. Луценко, В.А. Тищенко и др.// Сталь. – 2003. – №4. –
С.62–64.
12. Уменьшение окалинообразования при производстве проката. / В.И. Губин-
ский, А.Н. Минаев, Ю.В. Гончаров – К. – Техника. – 1981. – 135с.
Статья рекомендована к печати д.т.н. С.М.Жучковым.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-21482 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | XXXX-0070 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:56:40Z |
| publishDate | 2004 |
| publisher | Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Луценко, В.А. Парусов, В.В. Парусов, Э.В. Сивак, А.И. Чуйко, И.Н. 2011-06-16T13:02:40Z 2011-06-16T13:02:40Z 2004 Влияние регулируемого охлаждения на качественные показатели катанки различного назначения / В.А. Луценко, В.В. Парусов, Э.В. Парусов, А.И. Сивак, И.Н. Чуйко // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2004. — Вип. 9. — С. 143-148. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. XXXX-0070 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/21482 621.771.25:669.017 Проведена оценка влияния одно– и двухстадийного охлаждения на формирование свойств в катанке различного марочного состава. Для получения низких
 прочностных свойств рекомендуется использовать замедленное охлаждение, для
 формирования однородной микроструктуры и равномерных свойств по длине
 мотка –только двухстадийное охлаждение. ru Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии Термомеханическая обработка проката Влияние регулируемого охлаждения на качественные показатели катанки различного назначения Article published earlier |
| spellingShingle | Влияние регулируемого охлаждения на качественные показатели катанки различного назначения Луценко, В.А. Парусов, В.В. Парусов, Э.В. Сивак, А.И. Чуйко, И.Н. Термомеханическая обработка проката |
| title | Влияние регулируемого охлаждения на качественные показатели катанки различного назначения |
| title_full | Влияние регулируемого охлаждения на качественные показатели катанки различного назначения |
| title_fullStr | Влияние регулируемого охлаждения на качественные показатели катанки различного назначения |
| title_full_unstemmed | Влияние регулируемого охлаждения на качественные показатели катанки различного назначения |
| title_short | Влияние регулируемого охлаждения на качественные показатели катанки различного назначения |
| title_sort | влияние регулируемого охлаждения на качественные показатели катанки различного назначения |
| topic | Термомеханическая обработка проката |
| topic_facet | Термомеханическая обработка проката |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/21482 |
| work_keys_str_mv | AT lucenkova vliâniereguliruemogoohlaždeniânakačestvennyepokazatelikatankirazličnogonaznačeniâ AT parusovvv vliâniereguliruemogoohlaždeniânakačestvennyepokazatelikatankirazličnogonaznačeniâ AT parusovév vliâniereguliruemogoohlaždeniânakačestvennyepokazatelikatankirazličnogonaznačeniâ AT sivakai vliâniereguliruemogoohlaždeniânakačestvennyepokazatelikatankirazličnogonaznačeniâ AT čuikoin vliâniereguliruemogoohlaždeniânakačestvennyepokazatelikatankirazličnogonaznačeniâ |