Влияние химического состава ваграночного чугуна на стойкость изложниц

тр./ под ред. В.М.Колокольцева. Магнитогорск. ГОУ ВПО «МГТУ», 2008. Вып.7. С.65-69.

3. Управление структурой валкового чугуна с использованием нейронных сетей / Р.Х. Гималетдинов, И.Х. Тух-ватулин, Л.Б. Долгополова, Ю.П. Ланкин // Литейные процессы: межрегион. сб. науч. тр./ под ред.

B.М.Колокольцева. Магнитогорск: МГТУ, 2005. Вып.5.

C.148-151.

4. Применение искусственных нейронных сетей для обработки и оптимизации технологических параметров изготовления чугунных прокатных валков / И.Х. Тухвату-лин, Л.Б. Долгополова, В.Г. Баталов, А.Л. Хилова //

Литейные процессы: межрегион. сб. науч. тр./ под ред.

B.М.Колокольцева. Магнитогорск: МГТУ, 2004. Вып.4.

C.172-174.

5. Математическое моделирование процессов плавления и кристаллизации чугуна в кокиле при формировании двухслойных валков для прокатных станов / В.А. Ме-щерин, С.И. Кадченко, А.И. Кадченко, В.М. Колокольцев, Л.Б. Долгополова // Литейные процессы: межрегион. сб. науч. тр./ под ред. В.М.Колокольцева. Магнитогорск: МГТУ, 2002. Вып.2. С.208-216.

Сведения об авторах

Долгополова Любовь Борисовна - канд. техн. наук, доц. института металлургии, машиностроения и материалообработки ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». Тел.: 8(3519) 29-84-30.

Скурихин Александр Владимирович - старший мастер плавильного участка отливки крупносортных и среднесорт-ных валков и оснастки ЗАО «Кушвинский завод прокатных валков», вальцелитейный цех.

Шаповалов Алексей Николаевич - канд. техн. наук, доц. Новотроицкого филиала НИТУ «МИСиС». E-mail: alshapo@yandex.ru.

♦ ♦ ♦

УДК 621.74.045

Миляев А.Ф., Никитин Ю.П., Кадников С.В., Тимофеев В.А., Матвеев А.Н.

ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ВАГРАНОЧНОГО ЧУГУНА НА СТОЙКОСТЬ ИЗЛОЖНИЦ

Аннотация. Стойкость изложниц слабо положительно зависит от содержания углерода, отрицательно от содержания хрома и фосфора. Практически не влияют на стойкость изменения содержания кремния, марганца и серы. Не отмечено влияние изменения углеродного эквивалента и эвтектичности на стойкость изложниц. Химический состав чугуна, выплавленного в вагранке, лишь на 13,5% определяет стойкость изложниц.

Ключевые слова: ваграночный чугун, химический состав, стойкость изложниц.

Повышение стойкости сменного оборудования положительно сказывается на эффективности производства. На металлургическом заводе «Красный Октябрь» такой проблемой является стойкость изложниц.

Изложницы изготавливают в собственном литейном цехе из ваграночного чугуна. По результатам работы литейного цеха за декабрь 2012 по май 2013 года была собрана статистика по технологии производства и стойкости изложниц.

На заводе используются изложницы трех типов -6,36, 6,12 и 5,62 т. Последние два типа изложниц производятся в незначительном количестве - 3,4 и 11% соответственно.

Стойкость изложниц показывает, что наиболее конструктивно отработанной является изложница 6,36 как имеющая существенно большую стойкость - 50 наливов по сравнению с изложницами 6,12 и 5,62 т, которые имеют примерно одинаковую стойкость -чуть более 42 наливов. Изложницы 6,36 т используют для разливки стали как в ЭСПЦ 1, так и в ЭСПЦ 2. В процессе эксплуатации некоторые изложницы подвергаются ремонту, что увеличивает их стойкость.

В таблицах «Excel» был проанализирован массив отлитых изложниц по месяцам начиная с декабря 2012 года по май 2013 года, эксплуатируемых в ЭСПЦ-2.

Сводные данные по стойкости и химическому составу чугуна изложниц и температуре заливки представлены в табл. 1.

Таблица 1

Параметры изложниц, отлитых по месяцам и эксплуатируемых в ЭСПЦ-2

Месяц Число изложниц Стойкость, нал.

Общее Ремонт без ремонта с ремонтом средняя

Декабрь 13 4 43,33 7,5 45,8

Январь 70 10 47,46 7,8 49,08

Феврал 71 14 49,11 11 52,2

Март 51 9 46,98 6,22 47,96

Апрель 26 9 46,72 4,9 48,3

Май 9 3 41,33 3,67 42,55

Итого 240 49 47,37 7,27 48,99

ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

Таблица 2

Изменение химического состава ваграночного чугуна по месяцам

Месяц Химический состав, % Температура заливки, °С

C Si P S ^ Mn

Декабрь 3,66 1,77 0,088 0,089 0,032 0,81 1205,2

Январь 3,63 1,67 0,069 0,064 0,035 0,52 1201

Февраль 3,60 1,70 0,074 0,065 0,027 0,52 1202,7

Март 3,57 1,76 0,074 0,067 0,032 0,69 1202,6

Апрель 3,57 1,72 0,075 0,068 0,030 0,57 1196

Май 3,6 1,72 0,082 0,067 0036 0,52 1189

Итого 3,61 1,71 0,074 0,067 0,032 0,58 1201,1

Рис. 2. Влияние углеродного эквивалента (а) и эвтектичности чугуна (б) на стойкость изложниц

Из табл. 2 видно, что химический состав чугуна по месяцам практически одинаков, но стойкость изложниц заметно отличается, что связано, в первую очередь, с условиями их эксплуатации.

Был проведен анализ влияния содержания химических элементов чугуна на стойкость изложниц. Общеизвестно, что важнейшими элементами, определяющими структуру и свойства серого чугуна, являются углерод и кремний. Эти элементы влияют на положение чугуна по отношению к эвтектике, поэтому анализировали также влияние углеродного эквивалента (Сэ) и эвтектичности чугуна ^э).

Влияние содержания химических элементов на стойкость изложниц 6,36 т представлено на рис. 1.

Отмечено отрицательное влияние повышения содержания хрома на стойкость изложниц, хотя в анализируемых пределах изменения содержания хрома оно практически не сказывается на изменении стойкости (рис.3,а). Изменение содержания марганца в значительных пределах не влияет на стойкость изложниц (рис. 3,б).

♦ -г:.; —5—.ЛЬ»

Ч'( V • ! ♦♦♦ ♦ ♦

• л*

« ♦ *

/ *: '•¿.У ***** ♦

Рис. 1. Влияние содержания углерода (а) и кремния (б) в чугуне на стойкость изложниц

Рис. 3. Влияние содержания хрома (а) и марганца (б) в чугуне на стойкость изложниц

Еще менее слабое влияние на стойкость оказывает содержание фосфора (рис.4,а) и серы (рис.4,б).

4 : ♦ ♦ ♦ 1 •

:!! » ♦ •

0,06 0,08 0,1 0 00, %

Как видно из рис.1,а, изменение содержания углерода в пределах 0,5% не оказывает заметного влияния на стойкость изложниц. На это указывает очень низкий коэффициет ковариации, хотя общий тренд положительный, т.е. стойкость растет с ростом содержания углерода в чугуне. Аналогично влияние содержания кремния в чугуне, хотя содержание кремния колеблется еще значительнее - более 1%. Общий тренд линии регрессии при этом носит неявно выраженный отрицательный характер.

Связь стойкости изложниц с показателями углеродного эквивалента (рис. 2, а) и эвтектичности (рис. 2, б) еще более слабая, чем с углеродом и кремнием .

75,00 60,00 45,00 30,00

л

I I

Гиршович Н.Г. Справочник по чугунному литью Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1978. 758 с.

15,00 -

0,035

Рис. 4. Влияние содержания фосфора (а) и серы (б) в чугуне на стойкость изложниц

Уравнение множественной регрессии влияния химических элементов на стойкость изложниц 6,36 т имеет вид

Ст=33,042 +8,7 С -3,46 Si -77,45 Р -134,182 Сг, R2 = 0.135.

0,35

0,45

0,65

0,75

%

15

3,3

3,5

3,7

1,2

1,6

0,04

0,12

а

0,050

0,065

0,080

№1 (14). 2014

57

Коэффициент ковариации этого уравнения показывает, что химический состав чугуна лишь на 13,5% определяет стойкость изложниц и не является определяющим в стойкости изложниц.

Температура заливки при ее увеличении слабо сказывается на стойкости изложниц (рис. 5).

1150 1170 1190 1210 1230 Температура заливки, °С

Рис. 5. Влияние температуры заливки чугуна на стойкость изложниц

Анализ влияния изменения химического состава чугуна ваграночной плавки на стойкость изложниц, проведенный по значительному массиву данных в условиях стабильной работы литейного цеха, показал, что имеющие место колебания изменения содержания контролируемых элементов не оказывают существенного влияния на стойкость изложниц. Химический состав чугуна при значительном изменении пределов колебаний отдельных элементов без модифицирования чугуна всего на 13,5 % определяет стойкость изложниц. Более существенное значение имеют параметры эксплуатации изложниц.

Сведения об авторах

Миляев Александр Федорович - канд. техн. наук, проф. института металлургии, машиностроения и материалообработ-ки ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». Тел.: (3519) 29-85-30. Email: profmiljaev@gmail.com.

Никитин Юрий Петрович - ООО «Новые технологии-ИЦ». Тел.: +7(3519) 58-60-90. E-mail: mail@novtexn.ru.

Кадников Сергей Владимирович - гл. инженер ООО «Новые технологии-ИЦ». Тел.: 7(3519) 58-60-90. E-mail: mail@novtexn.ru.

Тимофеев Владимир Андреевич - гл. сталеплавильщик ЗАО «Волгоградский металлургический завод "Красный Октябрь"». E-mail: v_timofeev@vmkko.ru.

Матвеев Анатолий Николаевич - ведущий инженер отдела технологии сталеплавильного производства ЗАО «Волгоградский металлургический завод "Красный Октябрь"».

♦ ♦ ♦

УДК 621.74

Гавариев Р.В., Савин И.А., Леушин И.О.

К ВОПРОСУ О ПОВЫШЕНИИ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРЕСС-ФОРМ ДЛЯ ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ НАНЕСЕНИЕМ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПОКРЫТИЙ

Аннотация. Исследуется проблема повышения эксплуатационной стойкости пресс-форм для литья под давлением с помощью нанесения твердых покрытий методом КИБ. Описывается эксперимент по определению конкретных количественных и качественных характеристик твердых покрытий в зависимости от их состава.

Ключевые слова: пресс-форма, литье под давлением, многофункциональные покрытия, метод КИБ.

Существует множество способов и методов улучшения эксплуатационных характеристик поверхностного слоя [1], однако наибольший интерес представляют методы физического (ФОП) и химического осаждения (ХОП). В сравнении с ними остальные методы физического и механического упрочнения или химико-термической обработки с меньшей эффективностью решают проблему повышения эксплуатационной стойкости изделий. Твердым покрытиям, полученным методами ХОП и ФОП, присуще хорошая адгезия с материалом пресс-формы. Однако для области литья под давлением весьма перспективным

выглядит использование метода ФОП, а в частности метод конденсации вещества в вакууме с ионной бомбардировкой (метод КИБ), по нескольким причинам. Одна из них - сравнительно низкая температура конденсации (200-800°С), тогда как в методе ХОП рабочая температура процесса составляет 1000°С. Помимо этого методом КИБ возможно нанесение многослойных покрытий с использованием различных химических элементов. Существует огромное количество видов покрытий, таких как нитрид титана (ТЫ), карбонитрид титана (ТЮЫ), нитрид молибдена (МоЫ), нитрид титана и молибдена(Т^Мо)Ы, нитрид