Новая технология и оборудование для повышения качества катанки

Дан краткий анализ технологии и оборудования для производства катанки на современных высокоскоростных проволочных станах; исследовано влияние второй стадии охлаждения на структуру и свойства катанки; предложен состав оборудования для реализации новой технологии высокоскоро стного воздушного охлажд...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2007
Автори: Жучков, С.М., Горбанев, А.А., Колосов, Б.Н.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Національна Академія наук України 2007
Назва видання:№3
Теми:
Онлайн доступ:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/153
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:Новая технология и оборудование для повышения качества катанки / С.М. Жучков, А.А. Горбанев, Б.Н. Колосов // Наука та інновації. — 2007. — Т. 3, № 3. — С. 43-49. — Библиогр.: 5 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-153
record_format dspace
spelling irk-123456789-1532017-02-25T19:14:50Z Новая технология и оборудование для повышения качества катанки Жучков, С.М. Горбанев, А.А. Колосов, Б.Н. Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України Дан краткий анализ технологии и оборудования для производства катанки на современных высокоскоростных проволочных станах; исследовано влияние второй стадии охлаждения на структуру и свойства катанки; предложен состав оборудования для реализации новой технологии высокоскоро стного воздушного охлаждения катанки; показан опыт освоения новой технологии на станах СНГ и достигнутый уровень качества высокоуглеродистой катанки. Подано короткий аналіз технології та устаткування для виробництва катанки на сучасних високошвидкісних дротових станах; досліджено вплив другої стадії охолодження на структуру та властивості катанки; запропоновано склад устаткування для реалізації нової технології високошвидкісного повітряного охолодження катанки; показано досвід освоєння нової технології на станах СНД та досягнутий рівень якості високовуглецевої катанки. The brief analysis of technology and the equipment for rolled wire manufacture on modern high-speed wire rolling mills is given; the influence of the second stage of cooling on rolled wire's structure and properties is investigated; the configuration for new technology of high-speed air cooling of the rolled wire is offered; technology know-how on the CIS's rolling mills and the reached degree of high-carbon rolled wire quality are shown. 2007 Article Новая технология и оборудование для повышения качества катанки / С.М. Жучков, А.А. Горбанев, Б.Н. Колосов // Наука та інновації. — 2007. — Т. 3, № 3. — С. 43-49. — Библиогр.: 5 назв. — рос. DOI: doi.org/10.15407/scin3.03.043 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/153 ru №3 Національна Академія наук України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
topic Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
spellingShingle Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
Жучков, С.М.
Горбанев, А.А.
Колосов, Б.Н.
Новая технология и оборудование для повышения качества катанки
№3
description Дан краткий анализ технологии и оборудования для производства катанки на современных высокоскоростных проволочных станах; исследовано влияние второй стадии охлаждения на структуру и свойства катанки; предложен состав оборудования для реализации новой технологии высокоскоро стного воздушного охлаждения катанки; показан опыт освоения новой технологии на станах СНГ и достигнутый уровень качества высокоуглеродистой катанки.
format Article
author Жучков, С.М.
Горбанев, А.А.
Колосов, Б.Н.
author_facet Жучков, С.М.
Горбанев, А.А.
Колосов, Б.Н.
author_sort Жучков, С.М.
title Новая технология и оборудование для повышения качества катанки
title_short Новая технология и оборудование для повышения качества катанки
title_full Новая технология и оборудование для повышения качества катанки
title_fullStr Новая технология и оборудование для повышения качества катанки
title_full_unstemmed Новая технология и оборудование для повышения качества катанки
title_sort новая технология и оборудование для повышения качества катанки
publisher Національна Академія наук України
publishDate 2007
topic_facet Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/153
citation_txt Новая технология и оборудование для повышения качества катанки / С.М. Жучков, А.А. Горбанев, Б.Н. Колосов // Наука та інновації. — 2007. — Т. 3, № 3. — С. 43-49. — Библиогр.: 5 назв. — рос.
series №3
work_keys_str_mv AT žučkovsm novaâtehnologiâioborudovaniedlâpovyšeniâkačestvakatanki
AT gorbanevaa novaâtehnologiâioborudovaniedlâpovyšeniâkačestvakatanki
AT kolosovbn novaâtehnologiâioborudovaniedlâpovyšeniâkačestvakatanki
first_indexed 2025-07-02T04:03:55Z
last_indexed 2025-07-02T04:03:55Z
_version_ 1836506452693352448
fulltext Інноваційні проекти Національної академії наук України 43 1. ВВЕДЕНИЕ В настоящее время скорость прокатки на со� временных проволочных станах достигла 100–120 м/с. Наблюдается тенденция даль� нейшего повышения скорости прокатки до 150 м/с. Для формирования заданной струк� туры и свойств металла после прокатки ка� танку подвергают двухстадийному охлажде� нию на линиях типа Стелмор. На первой ста� дии катанку охлаждают до 750–950 °С в сек� циях водяного охлаждения. Между секциями расположены свободные участки для вырав� нивания температуры по сечению катанки. Длина такого участка составляет 35–40 м, давление воды – 6–12 бар. После охлаждения катанки водой ее с помощью виткоукладчика витками укладывают на роликовый транспор� тер и транспортируют к виткосборнику. На транспортере осуществляется вторая – воз� душная стадия охлаждения катанки. Скорость перемещения витков по транспортеру в зави� симости от марки стали и назначения катан� ки может изменяться в пределах 0,1–1,3 м/с. Длина транспортера (второй стадии охлаж� дения катанки) – 80–100 м. Применяют замед� ленное и ускоренное охлаждение катанки. Замедленное охлаждение осуществляют под термоизолирующими крышками при пони� женной скорости перемещения витков и от� ключенных вентиляторах. Ускоренное ох� лаждение катанки осуществляется воздухом, нагнетаемым вентилятором, при повышен� ной скорости перемещения витков и подня� тых термоизолирующих крышках. Замедлен� ное охлаждение катанки осуществляется со скоростью 0,5–2 °С/с, а ускоренное – со ско� ростью 4–15 °С/с. При этом соблюдается требование: чем больше диаметр катанки, тем меньше скорость охлаждения. Фазовые пре� вращения в металле катанки происходят в процессе ее перемещения по роликовому транспортеру. Таким образом, режим охлаж� дения на второй стадии охлаждения в линии современного проволочного стана определяет структуру и механические свойства катанки. С. М. Жучков, А. А. Горбанев, Б. Н. Колосов Институт черной металлургии им. З. И. Некрасова НАН Украины, Днепропетровск НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА КАТАНКИ Аннотация: Дан краткий анализ технологии и оборудования для производства катанки на современных высокоскоростных проволочных станах; исследовано влияние второй стадии охлаждения на структуру и свойства катанки; предложен состав оборудования для реализации новой технологии высокоскоро� стного воздушного охлаждения катанки; показан опыт освоения новой технологии на станах СНГ и достигнутый уровень качества высокоуглеродистой катанки. Ключевые слова: катанка, охлаждение, высокоскоростные воздушные потоки, превращения, струк� тура, качество. Наука та інновації.2007.Т 3.№ 3.С. 43–49. © С. М. Жучков, А. А. Горбанев, Б. Н. Колосов. 2007 44 Інноваційні проекти Національної академії наук України НАУКА ТА ІННОВАЦІЇ. № 3, 2007 Основную долю в сортаменте современ� ных проволочных станов занимает катанка из высоко� и среднеуглеродистых сталей. Эта катанка применяется для изготовления ме� таллокорда и канатной проволоки различных диаметров. Свойства такой катанки зависят от температуры и времени превращения аус� тенита, которые, в свою очередь, определяются скоростью охлаждения катанки. Оптималь� ное сочетание прочностных и пластических свойств в катанке из таких сталей наблюдает� ся в случае превращения аустенита при тем� пературах, соответствующих его минималь� ной устойчивости, т.е. в нижней части темпе� ратурного интервала перлитного превраще� ния. На этом принципе основан процесс па� тентирования катанки и проволоки в распла� вах свинца или солей. При патентировании количество проэвтектоидного феррита (це� ментита) по границам зерен минимальное, зерна перлита мелкие с минимальным истин� ным межпластиночным расстоянием (менее 0,1 мкм). Катанка обладает высокими проч� ностными и пластическими свойствами. Охлаждение катанки на стандартных ли� ниях Стелмор не обеспечивает получения структуры и свойств, равноценных патентиро� ванной катанке. Наибольшие трудности воз� никают при изменении химического состава металла в пределах, допускаемых для данной марки стали, а также при охлаждении катан� ки различных диаметров. Кроме того, охлаж� дение водой, применяемое на первой стадии, может приводить к подкалке поверхности, что недопустимо при производстве катанки от� ветственного назначения (например, катанки для металлокорда, канатной катанки, катанки из пружинных и подшипниковых сталей и т.д.). Временное сопротивление разрыву катан� ки, охлажденной на линиях Стелмор, ниже, чем патентированной катанки; разброс свойств по длине мотка и пластичность при холодном волочении ниже, межпластиночное расстояние в перлитных зернах составляет 0,13–0,2 мкм. 2. ВЛИЯНИЕ СКОРОСТИ ВОЗДУШНЫХ ПОТОКОВ НА ПРЕВРАЩЕНИЕ АУСТЕНИТА НА ВТОРОЙ СТАДИИ ОХЛАЖДЕНИЯ КАТАНКИ В Институте черной металлургии им. З. И. Не� красова НАН Украины выполнены исследо� вания влияния режимов воздушного патен� тирования на структуру и свойства катанки и дана оценка возможности улучшения качест� ва катанки за счет применения высокоскоро� стных воздушных потоков на второй стадии охлаждения на линии Стелмор. Увеличение скорости потока воздуха при� водит к дальнейшему понижению температу� ры начала превращения аустенита и сокра� щению длительности превращения. Так, при скорости потока 60 м/с превращение аусте� нита начинается в области температур, обыч� но используемых при свинцовом патентиро� вании углеродистых сталей. Время превраще� ния при скорости 60 м/с уменьшается при� мерно в 2,5–3 раза по сравнению со скоро� стью, обычно используемой при охлаждении воздухом на линиях Стелмор. Увеличение скорости потока воздуха уменьшает длитель� ность инкубационного периода, т.е. время от начала охлаждения до начала превращения. При увеличении диаметра катанки скорость охлаждения до температуры начала превра� щений и соответственно время превращения уменьшается. Длительность инкубационного периода при этом увеличивается. Поэтому для обеспечения одинаковых условий пре� вращения аустенита при температурах ниже 600 °С и, как следствие, получения одинако� вых структуры и свойств при увеличении ди� аметра охлаждаемой катанки необходимо со� ответствующим образом увеличивать ско� рость воздушного потока. На основании результатов исследований охлаждения катанки высокоскоростными воздушными потоками, выполненных в ИЧМ 45НАУКА ТА ІННОВАЦІЇ. № 3, 2007 Інноваційні проекти Національної академії наук України и научно�производственном предприятии АТТА (г. Екатеринбург, РФ) разработана но� вая линия охлаждения воздухом, оснащенная камерами струйного охлаждения (КСО) тон� нельного типа. Эта линия, реализованная при реконструкции стана 150 Белорецкого мет� комбината (РФ) (рис. 1) [3], состоит из бло� ков с системами, оснащенными вентилятора� ми различной мощности. В новой линии можно изменять интенсивность воздушного охлаждения движущихся по роликовому транспортеру витков катанки от непрерывно� го ускоренного охлаждения до замедленного охлаждения с изотермической выдержкой в режиме конвективного термостатирования. 3. ОПЫТ ОСВОЕНИЯ НОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ НА ПРОВОЛОЧНЫХ СТАНАХ СНГ Проволочный стан 150 Белорецкого метал� лургического комбината – первый в СНГ про� волочный стан, оснащенный блоками чисто� вых клетей и линиями ускоренного охлажде� ния типа Стелмор. Этот стан, построенный фирмой СКЕТ (Германия) в 1979 г., был пред� назначен для производства катанки широкого марочного сортамента. Здесь обеспечивалось высокое качество продукции при производстве канатной катанки. Стан реконструировали. При реконструкции использовались новые технические и технологические решения, разработанные в ИЧМ. В результате рекон� струкции в настоящее время на стане произ� водят катанку ∅ 5,5–12 мм высокого качества широкого марочного сортамента из углеро� дистых и легированных сталей специального назначения, в т. ч. подшипниковых, пружин� ных, сварочных, сплавов сопротивления и пр. Позже для повышения качества проката разных марок стали, в основном высокоугле� родистой катанки для производства металло� корда и канатной проволоки, была осуществ� лена аналогичная реконструкция линии охлаж� Рис. 1. Линия двухстадийного охлаждения проката стана 150 БМК после реконструкции: 1– виткоукладчик; 2 – приемный стол; 3 – КСО, состоящая из 11 блоков с роликовым транспортером; 4 – крышки блоков КСО; 5 – вентиляторы интенсивного дутья; 6 – вентиляторы комбинированного дутья; 7 – вентиляторы ускоренного дутья; 8 – передающая секция рольганга; 9 – сетчатый транспортер; 10 – рольганг подачи витков в шахту; 11 – шахта моткосборника (размеры на рисунке приведены в мм) 46 Інноваційні проекти Національної академії наук України НАУКА ТА ІННОВАЦІЇ. № 3, 2007 дения проволочного стана 150 Белорусского металлургического завода (БМЗ) [4]. Схема расположения оборудования линии охлаж� дения катанки после реконструкции пред� ставлена на рис. 2. Оборудование реконстру� ированной линии изготовлено фирмой Фест Альпине (Австрия). Здесь на второй стадии линии Стелмор также применено охлажде� ние катанки высокоскоростными воздушны� ми потоками. 4. МИКРОСТУКТУРА И СВОЙСТВА КАТАНКИ, ПРОИЗВЕДЕННОЙ ПО НОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ Для оценки качества катанки, охлажденной на новых линиях стана 150 БМЗ, были взяты результаты испытаний катанки ∅ 5,5–10,0 мм 216 плавок из стали марок 50–85. Для оценки качества катанки, произведенной по старой технологии, были изучены результаты сдаточ� ных испытаний катанки различных диамет� ров 495 плавок из разных марок стали. Изу� чено распределение структуры и свойств по длине витков и мотков. При новой технологии охлаждения катан� ки из стали с содержанием углерода 0,5–0,75 % вероятность получения свойств в пределах тре� бований стандарта повысилась от 0,86–0,97 до 0,98–1,0, а для стали с содержанием угле� рода 0,8–0,85 % – от 0,77–0,96 до 0,97. Во всех случаях микроструктура металла состояла, в основном, из сорбитообразного перлита и небольшого количества феррита в Рис. 2. Схема расположения оборудования участка охлаждения катанки стана 150 БМЗ: 1 – последняя клеть блока; 2 – участок охлаждения водой; 3 – охлаждающая секция; 4 – трайбаппарат; 5 – виткообразователь; 6 – вентиляторы по 96 000 м3/ч; 7 – вентиляторы по 154 000 м3/ч; 8 – вентиляторы по 65 000 м3/ч; 9 – роликоK вый транспортер; 10 – теплоизолирующие крышки; 11 – виткосборник (размеры приведены в мм) Рис. 3. Микроструктура катанки диаметром 8,0 мм из стали 75 (××2000) край центр 47НАУКА ТА ІННОВАЦІЇ. № 3, 2007 Інноваційні проекти Національної академії наук України виде разорванной сетки по границам зерен и отдельных участков. Размер зерен перлита – номера 10; 9 и 8 по ГОСТ5639, структура равномерна по сечению катанки (рис. 3), раз� брос механических свойств по длине мотков уменьшен в 2 раза. На Белорецком меткомбинате (БМК) вы� сокопрочная арматурная проволока произво� дится из катанки ∅ 6,5–10,0 мм стали марок 60–85. На первом этапе переработки катанки в проволоку осуществляют травление и патен� тирование катанки. Затем, после перемотки на катушки, катанку подвергают волочению и стабилизирующему отпуску при темпера� туре 450 °С и напряжении в проволоке, рав� ном 0,3 σв. Этим обеспечивается снятие внут� ренних напряжений и достигается высокая упругость проволоки. Поскольку БМК выпу� скает большой объем арматурной проволоки, то одной из задач реконструкции линий ох� лаждения стана 150 являлось получение свойств катанки, близких к патентирован� ной. Это давало возможность исключить опе� рацию патентирования на метизном переде� ле при производстве арматурной проволоки. Для этого требовались повышение прочност� ных и пластических свойств катанки, опреде� ляемых ее структурой, и равномерность рас� пределения свойств по длине мотков. Был выполнен комплекс промышленных исследований, на основании результатов кото� рых разработаны рациональные режимы ох� лаждения катанки из высокоуглеродистой стали различных диаметров. На образцах катанки, охлажденных по но� вому режиму, был проведен количественный анализ микроструктуры пластинчатого перли� та методом стереометрической металлогра� фии (рис. 4). По уровню свойств проволока, полученная на новых линиях охлаждения по разработанным режимам, и переработанная в проволоку ка� танка без патентирования близка к проволоке, полученной из патентированной катанки. Ве� роятность соответствия требованиям стандар� тов у проволоки, полученной из катанки, про� изведенной по новой технологии, по усилиям разрыву и текучести и количеству гибов выше, чем при обычной технологии переработки (со� ответственно 0,996 и 0,603; 1,0 и 0,964; 0,982 и 0,978). Однако проволока, полученная из ка� танки по новой технологии без патентирова� ния, обладает несколько большей нестабиль� ностью удлинения δ100 и несколько меньшим среднеарифметическим значением этого пока� зателя. Это объясняется большей структурной неоднородностью катанки и проволоки по се� чению в результате замены среды охлаждения. Рис. 4. Микроструктура катанки ∅ 6,5 мм из стали 75 (×× 2 000) для производства высокопрочной арматурной проволоки 48 Інноваційні проекти Національної академії наук України НАУКА ТА ІННОВАЦІЇ. № 3, 2007 На основании полученных результатов при производстве проволоки для высокопроч� ной арматуры была исключена операция па� тентирования. Это снизило затраты при про� изводстве проволоки и улучшило экологичес� кую обстановку в цехе. Отпала необходимость в перемотке мотков катанки со стана 150; вследствие более благоприятного состава ока� лины на катанке по сравнению со старой тех� нологией в несколько раз было уменьшено время травления и снижен расход кислоты. Так как катанка из высокоуглеродистых пру� жинных сталей по ГОСТ14959 перерабаты� вается в проволоку по такой же технологии, что и катанка для высокопрочной арматуры, появилась возможность при ее переработке также исключить операцию патентирования. Новая технология охлаждения освоена также при производстве катанки из легирован� ных сталей, входящих в сортамент стана 150. Так, катанку из коррозионностойких сталей аустенитного класса прокатывают при макси� мальной температуре в конце прокатки. Для увеличения размеров зерен отключают вен� тиляторы блоков струйного охлаждения № 1 и № 2, а затем осуществляют интенсивное ох� лаждение при открытых крышках. 5. ВЫВОДЫ Опыт реализации новых инновационных тех� нологий производства катанки на современ� ных высокоскоростных проволочных станах 150 БМК и БМЗ показал, что использование высокоскоростных воздушных потоков на вто� рой стадии охлаждения обеспечивает улуч� шение структуры и механических свойств ка� танки из сталей, требующих ускоренного ох� лаждения (катанка для производства метал� локорда, канатной проволоки, высокопрочной арматурной проволоки и др.) и в ряде случаев позволяет упростить технологию ее перера� ботки в сталепроволочном (метизном) пере� деле. Обеспечивается возможность расшире� ния марочного и размерного сортамента про� волочных станов для производства высоко� качественной катанки. Улучшаются ее потре� бительские свойства. Это позволяет повысить конкурентоспособность металлопродукции более глубокого металлургического передела. Снижение металлоемкости стана может быть достигнуто за счет двух факторов: 1) высо� кой скорости воздушных потоков, применяе� мых в новых линиях современных проволоч� ных станов для охлаждения катанки при мень� ших производительности и мощности приво� да вентиляторов и 2) использования изотер� мической выдержки катанки с помощью кон� вективных термостатов, установленных в этих линиях. Это одновременно позволило не толь� ко улучшить потребительские свойства ка� танки, но и уменьшить длину участка охлаж� дения. Таким образом, реализация новых инно� вационных технических и технологических решений, разработанных в ИЧМ НАН Укра� ины и реализованных в промышленном про� изводстве совместно со специалистами метал� лургических и машиностроительных предпри� ятий, способствует улучшению качества, рас� ширению сортамента и, в целом, повышению конкурентоспособности катанки – металло� продукции глубокого металлургического пе� редела. ЛИТЕРАТУРА 1. Теоретические и технологические основы высоко� скоростной прокатки катанки. / А. А. Горбанев, С. М. Жучков, В. В. Филиппов и др. // Минск: Вы� шейшая школа, 2003. – С. 287. 2. Формирование структуры и свойств катанки при охлаждении высокоскоростными воздушными по� токами. / В. В. Филиппов, В. А. Тищенко, А. Ю. Бо� рисенко и др. // Литье и металлургия, 2002. – № 2. – С. 21–26. 3. Новая технология двухстадийного охлаждения про� ката на стане 150 после реконструкции. / А. А. Гор� банев, Б. Н. Колосов, Е. А. Евтеев и др. // Сталь, 1997. – № 10. – С. 56–59. 49НАУКА ТА ІННОВАЦІЇ. № 3, 2007 Інноваційні проекти Національної академії наук України 4. Реконструкция мелкосортно�проволочного стана Белорусского металлургического завода и повы� шение качества катанки из высокоуглеродистых сталей. / В. В. Филиппов, В. А. Тищенко, С. М. Жуч� ков и др. // Производство проката, 2002. – № 7. – С. 20–26. 5. Повышение равномерности охлаждения витков катанки на роликовом транспортере современного проволочного стана. / А. А. Горбанев, В. В. Филип� пов, С. М. Жучков и др. // Металлургическая и горнорудная промышленность, 2002. – № 3. – С. 44–47. С. М. Жучков, А. О. Горбаньов, Б. М. Колосов. НОВА ТЕХНОЛОГІЯ Й УСТАТКУВАННЯ ДЛЯ ПІДВИЩЕННЯ ЯКОСТІ КАТАНКИ. Анотація: Подано короткий аналіз технології та устаткування для виробництва катанки на сучасних високошвидкісних дротових станах; досліджено вплив другої стадії охолодження на структуру та вла� стивості катанки; запропоновано склад устаткування для реалізації нової технології високошвидкіс� ного повітряного охолодження катанки; показано досвід освоєння нової технології на станах СНД та досягнутий рівень якості високовуглецевої катанки. Ключові слова: катанка, охолодження, високошвидкісні повітряні потоки, перетворення, структура, якість. S. M. Zhuchkov, A. A. Gorbanev, B. N. Kolosov. NEW TECHNOLOGY AND THE EQUIPMENT FOR IMPROVEMENT OF ROLLED WIRE QUALITY. Abstract: The brief analysis of technology and the equipment for rolled wire manufacture on modern high� speed wire rolling mills is given; the influence of the second stage of cooling on rolled wire's structure and properties is investigated; the configuration for new technology of high�speed air cooling of the rolled wire is offered; technology know�how on the CIS's rolling mills and the reached degree of high�carbon rolled wire quality are shown. Keywords: rolled wire, cooling, high�speed air streams, transformations, structure, quality. Надійшла до редакції 01.11.06