Разработка рациональных режимов прокатки высокпрочных сталей марок 17Г1С и 09Г2С с целью улучшения качества металлопроката

13. Гун Г.С., Мезин И.Ю., Рубин Г.Ш., Минаев А.А., Назайбеков А.Б., Дыя Х. Генезис научных исследований в области качества металлопродукции. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2014. № 1 (45). С. 92-97.

14. Гун Г.С., Мезин И.Ю., Корчунов А.Г., Чукин М.В., Гун И.Г., Рубин Г.Ш. Научно- педагогическая школа Магнитогорского государственного технического университета по управлению качеством продукции и производственных процессов. // Качество в обработке материалов. 2014. № 1. С. 5-8.

15. Колокольцев В.М. Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова. История. Развитие // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2014. № 1 (45). С. 5-6.

16. А.С. № 1759497 СССР, МКИ6, В 21 С 23/22. Способ получения платинитовой проволоки / Пагиев С.С., Дзуцов К.Г., Дулаев А.К. Опубл. в Б.И. № 33, 1992.

17. Гун Г.С., Солдатенко А.Ф., Касаткина Е.Г. Качество биметаллической проволоки при твердофазном соединении компонентов // Эффективные технологии производства метизов: Сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2001. - С. 38-46.

18. Стеблянко В.Л., Солдатенко А.Ф., Щербо Ю.А. Формоизменение компонентов при

производстве биметаллической проволоки сваркой в калибре //Новые технологии производства слоистых металлов, перспективы расширения их сортамента и применения: Материалы науч.-техн. семинара. - Магнитогорск: изд-во МГМИ, 1987. - С. 33.

19. Стеблянко В.Л. Создание технологий получения биметаллической проволоки и покрытий на основе процессов, совмещенных с пластическим деформированием. Дисс... докт. техн. наук. - Магнитогорск, 2000.

20. Солдатенко А.Ф., Касаткина Е.Г. Влияние распределения компонентов биметаллической проволоки в плоскости поперечного сечения на потребительские свойства // Обработка сплошных и слоистых материалов: Межвуз. сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2001. -С. 205-211.

21. Хряпин В.Е., Лакедемонский А.В. Справочник паяльщика. Изд. 4-е, перераб. и доп. -М.: Машиностроение, 1974. - 328с.

22. Гун Г.С., Солдатенко А.Ф., Касаткина Е.Г. Исследование технологии производства композиционной проволоки специального назначения с целью улучшения эксплуатационных свойств // Обработка сплошных и слоистых материалов: Межвуз. сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2003. -С.206-209.

УДК 66.669

Салганик В. М., Полецков П. П., Бережная Г.А., Гущина М.С., Мишуков М. В.

РАЗРАБОТКА РАЦИОНАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ ПРОКАТКИ ВЫСОКПРОЧНЫХ СТАЛЕЙ МАРОК 17Г1С И 09Г2С С ЦЕЛЬЮ УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА МЕТАЛЛОПРОКАТА*

Аннотация. В статье рассмотрены основные направления развития современных систем газо и нефтепроводов, а так же соответствие качества проката требованиям нормативных документов, полученного в ходе применения действующей технологии производства высокопрочных низколегированных сталей марок 17Г1С и 09Г2С. Выполнен анализ полученных результатов в процессе физического моделирования. По результатам анализа заключили, что проведенные в работе исследования и полученные результаты на базе научно-производственного комплекса ООО «Термодеформ-МГТУ» подтвердили все необходимые свойства высокопрочных низколегированных марок сталей 17Г1С и 09Г2С.

Ключевые слова: высокопрочные низколегированные стали, термомеханическая прокатка, физическое моделирование, качество, конструктивная прочность.

* Работа проведена при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках реализации комплексного проекта по созданию высокотехнологичного производства, выполняемого с участием российского высшего учебного заведения (договор 02.G25.31.0105).

Основные проблемы и направления развития трубной промышленности. Назначение и применение высокопрочных конструкционных низколегированных марок сталей 17Г1С и 09Г2С.

Проблема повышения качества и расширения сортамента проката обусловлена опережающими темпами роста производства прогрессивных видов металлоконструкции, увеличением требований прочностным характеристикам [1, 2].

Низколегированные высокопрочные стали применяются для изготовления сварных металлоконструкций и деталей, работающих под давлением при температурах от -40 до +475 °С. Их применяют для строительства газопроводов, нефтепроводов, тепловых электростанций и тепловых сетей, и газонефтепроводов повышенной коррозионной стойкости наружным диаметром 720, 820, 1020 и 1220 мм [3]. Основными направлениями развития современных систем газо- и нефтепроводов являются увеличение рабочего давления, снижение металлоемкости трубопровода и трудоемкости его строительства.

Повышение рабочего давления приводит к увеличению толщины стенки трубы, что при производстве штрипса на действующем оборудовании является трудной металлургической задачей [4]. Дополнительные требования предъявляются к трубному металлу по свариваемости и хладостойкости, что обусловлено необходимостью освоения новых месторождений нефти в суровых климатических условиях северных регионов России [5]. Производство проката для труб повышенных классов прочности (К65-К60) позволяет либо не увеличивать толщину стенки, либо увеличивать ее незначительно при существенном росте внутреннего давления [3].

Получение сталей высокой прочности неизбежно ведет к понижению характеристик пластичности и, прежде всего, сопротивления хрупкому разрушению. Поэтому надежность стали в конструкции (изделии) может быть охарактеризована конструктивной прочностью — комплексом механических свойств, находящихся в корреляции с эксплуатационными условиями работы изделий. Для большинства конструкционных высокопрочных сталей такими параметрами конструктивной прочности являются: предел текучести (ат) и параметр вязкости разрушения — DWTT, КСУ (КСи) [1].

Моделирование технологического процесса производства сталей марок 17Г1С и 09Г2С с использованием лабораторного комплекса ООО «Термодеформ - МГТУ».

В исследовании была проведена работа, связанная с применением технологии производства высокопрочных сталей. Для наиболее точного результата использовалось физическое моделирование. Сущность его заключается в физическом воспроизведении исследуемого процесса фрагментарно или целиком, комплексно. Моделирование в данном случае проводилось в условиях лабораторного комплекса ООО «Термодеформ-МГТУ», который позволяет находить новые разнообразные возможности по исследованию, проектированию и совершенствованию технологических режимов толстолистовой прокатки, включая варьирование параметров химического состава выплавляемой стали и сложный комплекс механических свойств готовой продукции [6, 7].

Для моделирования реального процесса необходимо было получить слитки размерами 100х100х300 мм. В качестве шихтовых материалов для выплавки стали применяли чистый металлический лом. В ходе выплавки раскис-лители и легирующие элементы применялись в чистом виде и в виде сплавов с железом. Выплавка металла осуществлялась в индукционной печи. Процесс разливки стали происходил через промежуточный ковш, а затем в изложницу для получения слитка.

Нагрев слитка перед прокаткой осуществлялся в камерной электрической печи с выдвижным подом. Черновая и чистовая стадии прокатки заменялась прессованием. Моделирование проводилось пошагово на гидравлическом прессе с применением радиальных сегментов, многократным обжатием с постоянным контролем температурного режима. А моделирование последних проходов происходило на реверсивном стане «ДУО».

Затем для осуществления термического упрочнения металла и получения необходимых прочностных характеристик раскат подавался в установку ускоренного охлаждения.

Полученные в результате физического моделирования образцы подвергались испытаниям падающим грузом, а так же на растяжение. Свойства, полученные в ходе испытаний, соответствовали нормативным документам по ГОСТ 5520-79. В табл. 1 предоставлена сравнительная характеристика результатов физического моделирования.

Таблица 1

Результаты механических испытаний_

Марка стали Временное сопротивление разрыву ов, Н/мм2 Предел текучести От, Н/мм2 Относительное удлинение dy, % Ударная вязкость Дж/см2

KCИ -40

Требования по ГОСТ 5520-79

17Г1С 510 345-355 23 44

09Г2С 470-490 345-350 21 34-39

Результат

17Г1С 530 355 25 48

09Г2С 495 352 24 40

Заключение

В результате работы был смоделирован режим термомеханической прокатки с целью получения металлопроката класса прочности К48 и К52. Данные по параметрам механических свойств изготовленных образцов соответствуют требованиям ГОСТ 5520-79.

В результате проведенного анализа можно сделать вывод о том, что технология производства сталей марок 17Г1С и 09Г2С является эффективной и позволяет получить необходимые свойства удовлетворяющие требованиям потребителя. Кроме того, лабораторный комплекс ООО «Термодеформ-МГТУ» позволяет осуществлять поиск технологических режимов производства новых марок стали и исключить риск получения отрицательного результата с потерей металла в несоответствующую продукцию и брак.

Список литературы

1 Салганик В.М., Румянцев М.И. Технология производства листовой стали; Учебное пособие. -Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2007. - 320 с.

2 Чукин М.В. Развитие теории качества металлопродукции // Качество в обработке материалов. 2015. №1. С. 5-10.

3 ГОСТ 20295-85 Трубы стальные сварные для магистральных газонефтепроводов.

4 Салганик В.М., Чукин М.В. История развития и основные направления деятельности Магнитогорской школы обрботки металлов давлением. Черные металлы. 2011. Специальный выпуск. С. 39-42.

5 ГОСТ 5520-79 Прокат листовой из углеродистой, низколегированной и легированной стали.

6 Салганик, В.М. Научно-производственный комплекс «Термодеформ» для создания новых технологий / В.М. Салганик, П.П Полецков., М.О. Артамонова и др. // Сталь. - 2014. - №4. - С. 104-107.

7 Физическое моделирование процессов производства горячекатаного листа с уникальным комплексом свойств / В.М. Салганик, С.В. Денисов, П.П. Полецков, П.А. Стеканов, Г.А. Бережная, Д.Ю. Алексеев // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2014. № 3. С. 37-39.