УДК 669.13.18.255 = ЕВРАЗ ЕВРАЗ ЗСМК
50 лет
ОСВОЕНИЕ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ВАЛКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ В ПРОКАТНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
© Вьюнцов Юрий Орович, начальник сортопрокатного цеха, е-mail: Yuriy.Vyuntsov@evraz.com; Коверзин Андрей Михайлович, заместитель технического директора по технологии -
начальник технического управления, e-mail: Andrey.Koverzin@evraz.com; Ромадин Андрей Юрьевич, начальник отдела, e-mail: Andrey.Romadin@evraz.com; Саломыкин Виктор Васильевич, ведущий инженер-технолог, e-mail: Viktor.Salomykin@evraz.com; Сапрыкин Евгений Владимирович, ведущий инженер, e-mail: Evgeny.Saprykin@evraz.com ОАО «ЕВРАЗ Объединенный Западно-Сибирский металлургический комбинат». Россия, г. Новокузнецк Статья поступила 21.04.2014 г.
Непрерывный мелкосортный стан 250-1 ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК» специализирован на производстве арматурных профилей № 10, № 12 и равнополочных уголков № 2-4 из заготовок сечением 100x100 мм. Производство арматурных профилей ведется слиттинг-процессом из углеродистых и низколегированных сталей по различным стандартам, определяющим форму поперечных ребер. Стойкость арматурных калибров финишных клетей в большей степени определяется формой канавок по дну ручьев, в которых формируются поперечные ребра. Наиболее низкая стойкость калибров финишных клетей наблюдается при прокатке профиля с серповидным ребром. На этих калибрах происходит разрушение рабочей поверхности с образованием трещин и выкрашиваний. Трещины образуются при первом использовании комплекта валков. На валках с высокой твердостью трещины проникают на глубину до 15 мм. Проведены испытания чугуна различных марок для валков чистовой группы с минимальной твердостью 60 МБ на контрольной глубине 15 мм от поверхности бочки. Лучшие эксплуатационные показатели получены на валках из чугуна с шаровидной формой графита, легированного хромом, никелем, молибденом и ванадием.
Ключевые слова: валок; чистовая клеть; арматурный профиль; стойкость калибра; твердость материала; трещина; выкрашивание валков; пластинчатый графит; шаровидный графит; бейнитный чугун.
Непрерывный мелкосортный стан 250-1 ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК» специализирован на производстве арматурных профилей № 10, № 12 и равнополочных уголков № 2-4 из заготовок сечением 100x100 мм. Прокатка заготовок в черновой и промежуточной группах клетей ведется в две нитки. Арматурные профили производятся по стандартам: ГОСТ 5781-82, ТУ 141-5254-2006; ТУ 14-1-52544-2006 (повышенной сцепляемости с бетоном); BS 4449:88 из углеродистых и низколегированных сталей марок СтЗпс, 35ГС, 28С. Вид арматурных профилей с нарезкой поперечных ребер по различным стандартам приведен на рис. 1.
В 2011 г. с целью повышения производительности стана «классическая» технология производства арматурных профилей заменена процессом с продольным разделением раската в делительной коробке чистовой группы. После разделения раската прокатка в финишных клетях ведется в две нитки.
В качестве базового материала валков для чистовых групп клетей стана используется чугун исполнения СПХН-60 твердостью 62-68 МБ. Комплектование валков и назначение по клетям производится по твердости валкового материала. Высокая твердость рабочего слоя бочки литых
Рис. 1. Виды арматурных профилей: стандартные ГОСТ 5781-82 (а); регламентируемые техническими условиями ТУ 14-1-5254-2006 (в); ТУ 14-1-52544-2006 (в); ББ 4449:88 (г)
Таблица 1. Стойкость чистового калибра
при прокатке арматурных профилей № 10, № 12
Стойкость, т/калибр
Профиль ГОСТ; сталь 35ГС, 28С СП; сталь Ст3пс ТУ; BS, сталь Ст3пс
№ 10 78,8 58,1 52,5
№ 12 128,6 104,5 68,8
чугунных валков сопровождается охрупчивани-ем материала, что приводит к риску возникновения трещин и выкрашиваний на поверхности калибров (особенно сложной формы). В связи с этим валки с большей твердостью назначаются на клети, где применяются калибры с гладкой рабочей поверхностью (овального, квадратного сечений). Валки с меньшей твердостью назначаются на чистовые клети, где формируется готовый профиль, и поверхность калибров имеет сложную геометрию, с нарезанными поперечными канавками.
При прокатке арматурных профилей по различным стандартам стойкость чистового калибра в большей степени определяется формой канавок по дну ручьев, в которых формируются поперечные ребра арматурного профиля. В табл. 1 приведены значения стойкости калибров чистовых клетей при прокатке арматурных профилей по различным стандартам.
Наиболее проблемным является производство арматурных профилей с серповидной формой ребра (по ТУ 14-1-5254-2006 и ББ 4449:88), для которого стойкость калибров недостаточна. Разрушение рабочей поверхности калибров происходит с образованием трещин, выкрашиваний и сколов буртов. Основной причиной разрушения поверхности калибров при прокатке таких профилей является затрудненное течение металла в поперечном направлении (т.е. в зазор между валками) в сравнении с профилями стандартными и повышенной сцепляемости (СП). Металл в калибре подвергается всестороннему сжатию. Возникают силы, направленные вдоль оси валка, действующие на боковые стенки калибра. В вершинах ручьев верхнего и нижнего валков создаются растягивающие напряжения, способствующие возникновению трещин на поверхности [1, 2].
Низкая стойкость калибров при прокатке арматуры № 10ту, № 12ту также обусловлена образованием глубоких трещин при первом использовании комплекта валков. Глубокие трещины образуются только на калибрах для прокатки арматуры № 10ту, № 12ту. На рабочей поверх-
ности нового калиброванного валка всегда имеются микрориски, которые служат концентраторами образования трещины. Многократные циклические силовые и термические нагрузки приводят к соединению микротрещин и образованию единой трещины, глубоко проникающей в поверхностный слой валка (на валках с высокой твердостью - до 15 мм после первой завалки комплекта). Вид трещин в рабочей поверхности калибра для прокатки арматуры № 12ту приведен на рис. 2.
Охлаждение калибров производится водой, подаваемой под давлением не более 20 МПа. Вода на рабочие калибры подается по шлангам и патрубкам со стороны входа и выхода металла из очага деформации. Зачастую происходит засорение и деформация направляющих патрубков, вследствие чего струя воды не попадает на рабочую поверхность ручья калибра.
Усложнение температурно-деформационных условий эксплуатации валков, обусловленное изменением распределения температуры по сечению раската при прокатке с продольным разделением, изменением калибровки, привело к снижению стойкости валков. Это повлекло за собой необходимость применения новых валковых материалов, удовлетворяющих изменившимся требованиям эксплуатации.
Основной поставщик чугунных валков для прокатных станов ЕВРАЗ ЗСМК - Ремонтно-ме-ханический комплекс - филиал ЕВРАЗ ЗСМК [3]. Технологические мощности РМК позволяют проводить поисковые работы в области применения различных сочетаний легирующих компонентов валкового чугуна, шихтовки и изменения параметров плавки.
В 2012-2013 гг. в рамках работы по повышению стойкости калибров проведены испытания чугуна различных марок для валков чистовой
Глубина трещин 9-12 мм
Рис. 2. Вид трещин в рабочей поверхности калибра для прокатки арматуры № 12ту
Таблица 2. Стойкость калибров валков из различных материалов
Профиль арматуры (норма стойкости) Материал валков Производитель Объем производства, т Стойкость
т/калибр ± % от нормы
СПХН (база) 39 734,5 53,7 7,4
СПХНМ 7655,9 50,6 1,2
СПХНФ РМК - ЕВРАЗ ЗСМК 2306,5 34,8 -30,4
№ 10ту (50т/калибр) СШХНМ 3906,8 59,1 18,2
СШХНФМ 9272,7 73,2 47
СС II фирма ОБЬОЫС (КНР) 2829,4 39,8 -20,4
БСЛ II фирма Б1поБ1ее1 (КНР) 1411 63,9 27,8
СПХН (база) 107 205,2 72,1 -9,8
СПХНМ 13 520,7 59,7 -25,3
СПХНФ РМК - ЕВРАЗ ЗСМК 6278,9 64,7 -19,1
№ 12ту (80т/калибр) СШХНМ 7169,5 91,3 14,1
СШХНФМ 21 279,5 128,1 60,1
СС II фирма ББЬОЫС (КНР) 3559 70,5 -11,8
БСЛ II фирма Б1поБ1ее1 (КНР) 20 235,3 158,6 98,2
группы стана 250-1 с минимальной твердостью 60 ИБ на контрольной глубине 15 мм от поверхности бочки [4, 5]:
- СПХН (базовый), СПХНФ, СПХНМ, СШХ-НМ, СШХНФМ - валки производства РМК;
- СС II, БСЛ II - валки производства КНР (фирмы ЭБЬОЫС, 81поБ1ее1, поставки 20112012 гг.).
Химический состав чугуна СС II приближается к составу перлитного чугуна СПХНМ с пластинчатым графитом. Валки из чугуна БСЛ II имеют бейнитную структуру и по химическому составу аналогичны чугуну СШХНМ с шаровидным графитом.
В ходе экспериментов большая часть валков из чугуна различного химического состава формировалась в комплекты для прокатки профилей № 10 и № 12 с нарезкой серповидных поперечных ребер. Оценка эксплуатационных показателей валков из различных материалов проводилась по стойкости калибров в сравнении с нормативным показателем при прокатке арматурных профилей слиттинг-процессом.
Валковые чугуны собственного производства (РМК) по составу легирующих компонентов подбирали с учетом того, что в шихтовке плавок лом вышедших из эксплуатации валков составляет около 90%. Как следствие, в оборотной шихте происходило накопление легирующих компонентов. Это налагает определенные ограничения при
выборе валковых материалов от внешних производителей.
В табл. 2 приведены данные по стойкости калибров при прокатке профилей № 10, № 12 с серповидным ребром на валках из чугуна различного химического состава. Из табл. 2 следует, что лучшие эксплуатационные показатели имеют валки из чугунов СШХНМ, СШХНФМ производства «РМК - филиал ЕВРАЗ ЗСМК» и валки из бейнитного чугуна БСЛ II производства 81поБ1ее1 (КНР). Материал валков, на которых достигнута высокая стойкость калибров, - чугун с шаровидным графитом, легированный хромом, никелем, молибденом и ванадием.
На рабочей поверхности калибров валков из чугунов СШХНМ, СШХНФМ и БСЛ II за весь период эксплуатации не отмечено крупных выкрашиваний и трещин. Замена калибров производилась в основном по причине износа рабочей поверхности. Это можно объяснить следующими обстоятельствами:
- валки из чугунов СШХН(М, ФМ), БСЛ II обладают неявным отбелом, в рабочем слое присутствует структурно свободный графит, что препятств
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.