Термическая обработка катанки для железнодорожных шпал при двустадийном охлаждении

Список литературы

1. Äström K.J. Revisiting the Ziegler-Nichols step response method for PID control [Text] / K.J. Äström, T. Hägglund // Journal of process control. 2004. Vol. 14. N 6. P. 636-650.

2. Денисенко В. ПИД-регуляторы: вопросы реализации. СТА №1/2008, С. 87-99.

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА КАТАНКИ ДЛЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ШПАЛ

ПРИ ДВУСТАДИЙНОМ ОХЛАЖДЕНИИ

1 2 Краюшкина В.А. , Кобзев Д.О.

'Краюшкина Валерия Александровна - студент, кафедра физического металловедения,

металлургический институт; 2Кобзев Дмитрий Олегович - студент, кафедра материаловедения и дорожных технологий, инженерно-строительный факультет, Липецкий Государственный технический университет, г. Липецк

Аннотация: в статье рассмотрены научно обоснованные технологические решения по производству катанки для железнодорожных шпал.

Ключевые слова: металлургия, катанка, микроструктура, охлаждение, аустенизация, дисперсность.

В настоящий момент рынок металлургии активно использует катанку для производства большого количества изделий, таких как канаты, электроды для сварки, корпуса судов, металлических труб разного диаметра и многое другое.

Для производства катанки с соблюдением требуемой структуры и свойств применяют линии двустадийного охлаждения, которые позволяют регулировать скорость охлаждения на водяной и воздушной стадии в большом интервале температур: на водяной - 400-1000°С, а на воздушной 0,2-30 °С. С точки зрения производства, проходящего с противоположными уровнями скоростей охлаждения, как правило, на воздушной стадии, стоит рассмотреть особенности производства вьююуглеродисгой стали (С= 0,5-0,9%). Данный вид стали применяется в производстве железнодорожных шпал в связи с высокими механическими характеристиками, необходимыми для этого рода конструкций.

Катанка для производства железнодорожных шпал

Основными отрицательными факторами, снижающими технологичность переработки проката на метизном переделе, являются крупнодисперсная структура перлита и его неравномерное распределение по сечению проката, а так же наличие участков из цемента и мартенсита.

Требуемое охлаждение проката в бунтах с рациональными температурой аустенизации и скоростью до температурной области сорбитного превращения обеспечивают формирование пластинчатого перлита высокой дисперсности -сорбитообразного перлита.

Режим аустинезации стали и последующего охлаждения основывается на термокинетической диаграмме для стали марки 80Р, а также особенностях распада аустенита при непрерывном охлаждении, в связи с которым межпластинчатое расстояние в перлите подчиняется параболической зависимости.

При температурах аустенизации (830-880°С) формируется максимальное межпластинчатое расстояние.Однако оптимальная структура сорбитообразного

перлита может быть получена при температурах, не входящих в этот диапазон. Но, например, при температурах ниже 830°С кроме постепенного увеличения дисперсности материала формируется структура отпущенного сорбита, что приводит к трещинам на поверхности и обрывность стали при волочении. Это происходит вследствие высокой скорости на стадии водяного охлаждения процесса.

При температуре аустенизации свыше 880°С степень дисперсности резко возрастает, следовательно диапазон температур может составлять 950-1000°С. Однако при достижении 1000°С и выше происходит образование на поверхности проката стеклообразной окалины, которую практически невозможно удалить с поверхности перед волочением ни одним из известных способов, что является большим недостатком. Таким образом, наиболее оптимальный диапазон температур виткообразования варьируется от 950 до 980 °С. Он сопровождается формированием повышенного количества воздушной окалины (примерно в 2,5 раза больше, чем при температуре 880 °С). Сразу после водяного охлаждения и прокатки следует воздушное охлаждение при 25-30°С/с. Это обязательное условие для получения сорбитообразного перлита.

Таким образом, исходя из выше сказанного, для конкретной производственной площадки рекомендует увеличить температурный диапазон образования витков до 920-930°С вместо 840-880 °С, что способствует максимальному уровню сорбитации перлитной структуры. При этом скорость движения роликового транспортера должна составлять 0,5-0,8 м/сдля образования однородной структуры и свойств витков проката, которые достигаются равномерным металла с помощью вентиляторов.

На рисунках 1 и 2 представлены ТКД и микроструктуры стали марки 80Р.

1000

200

ю )»' 102' аа из вы <м ш «з иг ызк

О

10' 1 Ю 10? 10? 1СГ

Рис. 1. Термокинетическая диаграмма превращения аустенита стали 80Р при непрерывном

охлаждении [1]

На рисунке 1 видно различие в дисперсности перлита на поверхности и сердцевине проката по ГОСТ 8233-56. Разница для опытного металла составляет 10%, а для контрольной партии - 40%

б

Рис. 2. Микроструктура стали 80Р: а) действующий режим охлаждения - температура аустенизации 850°С, межпластинчатое расстояние 0,3 мкм; б) рекомендованный режим охлаждения - температура аустенизации 980°С, межпластинчатое расстояние - 0,15 мкм

Опытный режим является достаточно перспективным в настоящее время. Предполагается, что за счёт улучшения системы вентилирования витков проката, на роликовом транспортере при опытном режиме станет возможным осуществление проката с максимальной сорбацией перлита и его структуры, что может привести к отказу от привычной термической обработки проката-патентирования (исключить один передел). Одним из главных показателей, характеризующих высокую эффективность опытных режимов, является низкая степень обрывистости на метизном переделе. Он составил около 50% при волочении (0,01-1т при опытном прокате, 0,04-1т для контрольных партий).

Таким образом, рассмотрены научно обоснованные технологические решения по производству катанки для железнодорожных шпал. Сочетание новых технологических приемов позволит добиться наилучших свойств, посредством однородной структуры.

Список литературы

1. Парусов В.В., Жукова С.Ю., Евсюков М.Ф., Сычков А.Б., Деревяченко И.В., Сивак А.И. Кинетика фазовых превращений в катанке из непрерывно-литой электростали Св-08Г2С при непрерывном охлаждении/ Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: сб. научн. тр. Днепропетровск: Друкарня Визион, 2004. Вып. 9. С. 193-199.

2. Парусов В.В., Сычков А.Б., Жигарев М.А., Перчаткин А.В. Формирование оптимальной структуры в высокоуглеродистой катанке // Сталь. 2005. № 1. С. 82-85.

3. Бигеев В.А., Сычков А.Б., Зайцев Г.С., Ивин Ю.А. Дзюба А.Ю. Усовершенствование технологии производства стали марки 80Р в условиях ЭСПЦ АОА «ММК». Теория и технологии металлургического производства. Межрегиональный сб. науч. тр. Под редакцией В.М. Колокольцева. С. 43-48.

I 33 I