Повышение качества толстолистового проката на основе применения рациональных режимов нагрева стали в печах и деформационного окалиноудаления
Диссертация
За последние 14 лет мировое потребление стали выросло с 771 млн. т. в год до 1240 млн. т. в год. По данным International Iron and Steel Institute, мировое производство стали в 2006 г. увеличилось на 8,8% по сравнению с показателем 2005 г. Как отмечает институт, это самый высокий уровень производства стали в мировой истории. Российское производство стали в 2006 г. составило 70,6 млн. т., что… Читать ещё >
Содержание
- 1. Современное состояние научной проблемы и постановка задачи 9 исследования
- 1. 1. Влияние окалины на качество толстолистового проката
- 1. 1. 1. Влияние химического состава стали
- 1. 1. 2. Влияние температурных режимов нагрева и прокатки
- 1. 1. 3. Влияние состава печной атмосферы
- 1. 2. Влияние процессов окисления на работу нагревательной печи и 20 прокатного стана
- 1. 2. 1. Влияние окалины на эксплуатацию нагревательных печей
- 1. 2. 2. Влияние окалины на эксплуатацию оборудования для 23 обработки металлов давлением
- 1. 2. 3. Системы окалиноудаления для толстолистового проката
- 1. 3. Методы исследования и расчетов процессов окисления стали
- 1. 1. Влияние окалины на качество толстолистового проката
- Выводы и постановка задач исследования
- 2. Разработка прогнозной математической модели процессов 37 нагрева стали для прокатки
- 2. 1. Расчет внешнего теплообмена в методической печи
- 2. 2. Расчет внутреннего теплообмена
- 2. 3. Разработка малоокислительных режимов нагрева слябов в мето- 46 дических печах для прокатки
- 2. 4. Совершенствование конструкции методических печей для 54 нагрева металла под прокатку
- Выводы
- 3. Оборудование и методика экспериментальных исследований
- 3. 1. Выбор марок стали для исследований '
- 3. 2. Опытные установки, оборудование и методики проведения 60 экспериментов
- 3. 2. 1. Исследования высокотемпературного окисления 60 углеродистых, низко- и среднелегированных марок сталей
- 3. 2. 2. Исследование температур плавления окалины 62 углеродистых, низко- и среднелегированных марок сталей
- 3. 2. 3. Исследование влияния температурно-деформационных 64 режимов прокатки на удаление окалины с поверхности углеродистых, низко- и среднелегированных сталей
- 3. 3. Обработка экспериментальных данных
- Выводы
- 4. Экспериментальные исследования кинетики 69 высокотемпературного окисления сталей и свойств окалины
- 4. 1. Результаты исследования высокотемпературного окисления 69 углеродистых, низко- и среднелегированных марок сталей
- 4. 1. 1. Окисление конструкционных углеродистых сталей
- 4. 1. 2. Окисление низколегированных кремнемарганцовистых 71 сталей
- 4. 1. 3. Окисление кремнистой рессорно-пружинной стали 60С
- 4. 2. Результаты исследования температур плавления окалины 75 углеродистых, низко- и среднелегированных марок сталей
- 4. 3. Результаты исследования влияния температурно- 78 деформационных режимов прокатки на удаление окалины с поверхности углеродистых, низко- и среднелегированных сталей
- 4. 4. Строение поверхности раздела окалина-сталь
- 4. 5. Механизм образования поперечной рябизны на поверхности 90 проката
- 4. 1. Результаты исследования высокотемпературного окисления 69 углеродистых, низко- и среднелегированных марок сталей
- Выводы
- 5. Совершенствование температурного режима нагрева стали 94 марки 60С2А в условиях ОАО «НКМК» для прокатки
- 5. 1. Предпосылки совершенствования температурного режима на- 94 грева слитков стали марки 60С2А
- 5. 2. Совершенствование температурного режима нагрева
- Выводы 105 Общие
- выводы
- Список использованных источников
- Приложение А
- Приложение Б
- Приложение В
- Приложение Г
Список литературы
- Колпаков С.В. Перспективы развития мировой экономики // Вестник РАЕН. 2006. — № 3. — С. 3−7.
- Шевелев J1.H. Анализ тенденций развития мирового рынка стали за 2004−2005 годы // Вестник РАЕН. 2006. — № 3. — С. 7−17.
- Бровман М.Я. Усовершенствование технологии прокатки толстых листов / М. Я. Бровман, Б. Ю. Зеличенок, А. И. Герцев. М.: Металлургия, 1969.-256 с.
- Бровман М.Я. Энергосиловые параметры и усовершенствование технологии прокатки / М. Я. Бровман М.: Металлургия, 1995. — 256 с.
- Целиков А.И. Теория прокатки / А. И. Целиков, А. И. Гришков. М.: Металлургия, 1970. — 358 с.
- Целиков А.И. Основы теории прокатки / А. И. Целиков. М.: Металлургия, 1965. — 247 с.
- Прокатка толстых листов / П. И. Полухин и др. М.: Металлургия, 1984.-288 с.
- Перетятько В.Н. Горячая прокатка листовой нержавеющей стали / В. Н. Перетятько, А. Ф. Кузнецов. Кемерово: Кемеровское кн. изд-во, 1989. -254 с.
- Коновалов Ю.В. Расчет параметров листовой прокатки / Ю. В. Коновалов, A. JL Остапенко, В. Н. Пономарев. М.: Металлургия, 1986. — 429 с.
- Сафьян М.М. Прокатка широкополосной стали / М. М. Сафьян. -М.: Металлургия, 1969. 460 с.
- Ксензук Ф.А. Производство листовой нержавеющей стали / Ф. А. Ксензук, В. Б. Павлищев, Н. А. Трощенков. М.: Металлургия, 1975. — 384 с.
- Грудев А.П. Теория прокатки / А. П. Грудев. М.: Металлургия, 1988.-240 с.
- Зайков М.А. Режимы деформации и усилия при горячей прокатке / М. А. Зайков. Свердловск: Металлургиздат, 1960. — 300 с.
- Коцарь C.JI. Технология листопрокатного производства / C.JI. Коцарь, А. Д. Белянский, Ю. А. Мухин. М.: Металлургия, 1997. — 272 с.
- Франценюк И.В. Современные технологии производства металлопроката на Новолипецком металлургическом комбинате / И. В. Франценюк, Л. И. Франценюк. М.: ИКЦ «Академкнига», 2003. — 208 с.
- Шабалов И.П. Обобщение исследований по снижению затрат при производстве толстолистовой стали на реверсивном и планетарном станах / И. П. Шабалов, З. К. Шафигин. М.: Теплоэнергетик, 2003. — 304 с.
- Гусовский В.Л. Современные нагревательные и термические печи (конструкции и технические характеристики) / В. Л. Гусовский, М.Г. Ладыги-чев, А. Б. Усачев. М.: Машиностроение, 2001. — 656 с.
- Дегнер М. Разработки в области горячей и холодной прокатки / М. Дегнер, У. Ратцек // Чер. металлы. 2006. — № 12. — С. 33−39.
- Темлянцев М.В. Окисление и обезуглероживание стали в процессах нагрева под обработку давлением / М. В. Темлянцев, Ю. Е. Михайленко. -М.: Теплотехник, 2006. 200 с.
- Северденко В.П. Окалина при горячей обработке металлов давлением / В. П. Северденко, Е. М. Макушок, А. Н. Равин. М.: Металлургия. 1977.-208 с.
- Губинский В.И. Уменьшение окалинообразования при производстве проката / В. И. Губинский, А. Н. Минаев, Ю. В. Гончаров. Киев: Техшка, 1981.- 135 с.
- Окисление и обезуглероживание стали / А. И. Ващенко и др. -М.: Металлургия, 1972.-336 с.
- Скворцов А.А. Безокислительный и малоокислительный нагрев стали под обработку давлением / А. А. Скворцов, А. Д. Акименко, М.Я. Кузе-лев. М.: Машиностроение, 1968. — 270 с.
- Качество поверхности металла / А. И. Строганов и др. М.: Металлургия, 1985. — 128 с.
- Влияние условий нагрева и деформации на глубину поверхностных дефектов при прокатке легированной стали / Р. З. Малыгин и др. // Сталь. 1978. — № 2. — С. 156, 157.
- Выгорание поверхностных дефектов при нагреве металла под прокатку / А. А. Кугушин и др. // Изв. вузов. Черная металлургия. 1973. -№ 12.-С. 72−74.
- Горенштейн М.М. Исследование захватывающей способности валков толстолистовых станов // Сталь. 1957. — № 3. — С. 239−242.
- Горенштейн М.М. Трение и технологические смазки при прокатке / М. М. Горенштейн. Киев.: Техшка, 1972. — 192 с.
- Кузьмин В.И. Причины образования вкатанной окалины при прокатке // Изв. вузов. Черная металлургия. 1963. — № 6. — С. 96−99.
- Палий Г. М. Влияние режима нагрева на прочность сцепления окалины с металлом // Сталь. 1965. — № 8. — С. 764−766.
- Роспасиенко В.И. Удаление окалины при горячей прокатке на листовых станах / В. И. Роспасиенко, B.C. Черницын // Сталь. 1969. — № 5. -С. 427−430.
- Гончаров В.Ю. Микроструктура и механические свойства печной и воздушной окалины // Обработка металлов давлением: сб. науч. тр. М: Металлургия, 1967. — № 52. — С. 208−220.
- Влияние условий окисления колесной стали на структуру и свойства образующейся окалины / Ю. Г. Ярошенко и др. // Сталь. 2003. — № 7. -С. 83−84.
- Определение оптимальных параметров режимов нагрева и обжатий при прокатке легированной стали на стане 4500 / А. Д. Филатов и др. // Сталь. 1969. — № 3. — С. 232−235.
- Шмит-Томас К. Г. Металловедение для машиностроения: справочник: пер. с нем. / под ред. В. А. Скуднова. М.: Металлургия, 1995. — 512 с.
- Влияние структуры и свойств окалины на качество поверхности при горячей обработке металлов давлением / Ю. А. Кириллов и др. // МиТОМ. 2000. — № 7. — С. 36−38.
- Кофстад П. Высокотемпературное окисление металлов / П. Коф-стад. М.:Мир, 1969. — 392 с.
- Причины образования окалины на горячекатаных полосах малоуглеродистых сталей / Ф. А. Ксензук и др. // Сталь. 1978. — № 2. — С. 158.
- Палий Г. М. Влияние режима нагрева на прочность сцепления окалины с металлом // Сталь. 1965. — № 8. — С. 764−766.
- Чижиков Ю.М. Прокатка и ковка высоколегированных сталей / Ю. М. Чижиков. М.: Металлургиздат, 1941. — 299 с.
- Устранение запрессовки окалины после нагрева заготовки при производстве железнодорожных колес / М. М. Волкова и др. // Металлургия и коксохимия: Республиканский межведомственный научно-технический сборник. Киев: Техшка, 1980. — Вып. 68. — С. 74, 75.
- Жук Н. П. Курс теории коррозии и защиты металлов / Н. П. Жук. -М.: Металлургия, 1976. 472 с.
- Копытов В.Ф. Безокислительный нагрев стали / В. Ф. Копытов. -М.: Машгиз, 1947.- 144 с.
- Хорошавин Л.Б. Окалиноустойчивость некоторых огнеупорных бетонов / Л. Б. Хорошавин, В. А. Перепелицын, Т. И. Борискова // Огнеупоры. 1979. -№ 1. — С. 43−47.
- Анализ причин повышенного износа стен нагревательных колодцев слябинга 1150 завода им. Ильича / В. Л. Карасик и др. // Огнеупоры. -1986.-№ 3.-С. 42−46.
- Леонидова М.Н. Физико-химические основы взаимодействия металлов с контролируемыми атмосферами / М. Н. Леонидова, Л. А. Шварцман, Л. А. Шульц. М.: Металлургия, 1980. — 263 с.
- Энергосберегающая технология нагрева слитков / Е. И. Казанцев и др. М.: Металлургия, 1992. — 176 с.
- Иванцов Г. П. Нагрев металла / Г. П. Иванцов. М.: Металлургиз-дат, 1948.- 192 с.
- Немзер Г. Г. Тепловые процессы производства крупных поковок / Г. Г. Немзер. Д.: Машиностроение, 1979. — 270 с.
- Немзер Г. Г. Теплотехнология кузнечно-прессового производства / Г. Г. Немзер. Д.: Машиностроение, 1988. — 320 с.
- Кузнецова Н.П. Влияние окалинообразования на интенсивность теплообмена в методических печах / Н. П. Кузнецова, Г. И. Колченко // Изв. вузов. Черная металлургия. 1988. -№ 7. — С. 123−126.
- Тимошпольский В.И. Стальной слиток. В 3 т. Т. 3. Нагрев / В. И. Тимошпольский и др. Минск: Белорусская наука, 2001. — 879 с.
- Носов Г. Л. Нагрев двухслойной пластины / Г. Л. Носов, А. Е. Шайкина // Нагрев и охлаждение стали, теплотехника слоевых процессов: сб. науч. тр. М.: Металлургия, 1970 — № 23. — С. 47−67.
- Спивак Э.И. Нагревальщик методических печей прокатных станов / Э. И. Спивак. М.: Металлургия, 1976. — 280 с.
- Грудев А.П. Захватывающая способность прокатных валков / А. П. Грудев. М.: СП Интермет Инжиниринг, 1998. — 283 с.
- Чижиков Ю.М. Прокатываемость стали и сплавов / Ю. М. Чижиков. М.: Металлургиздат, 1961.-451 с.
- Бочков Н.Г. Производство качественного металла на современных сортовых станах / Н. Г. Бочков. М.: Металлургия, 1988. — 312 с.
- Максименко О.П. Влияние взвешенных частиц окалины на эффективность смазочного действия при горячей прокатке / О. П. Максименко, Н. П. Подберезный // Изв. вузов. Черная металлургия. 1996. -№ 2. — С. 16−18.
- Роспасиенко В.И. Удаление окалины при горячей прокатке на листовых станах / В. И. Роспасиенко, B.C. Черницын // Сталь. 1969. — № 5. -С.427−430.
- Влияние технологических факторов на полноту удаления окалины с листов / В. Д. Дмитриев и др. // Производство листа. М.: Металлургия, 1972.-Ко 1.-С. 29,30.
- Антипенко В.Г. Удаление печной окалины с поверхности слябов / В. Г. Антипенко, В. В. Миллер, В. М. Остапенко // Сталь. 1972. — № 9. — С. 829, 830.
- Юдович С.З. Ковка на молотах заготовок из легированных сталей / С. З. Юдович. М.: Машиностроение, 1968. — 215 с.
- Очистка от окалины горячекалиброванной круглой стали / Г. А. Гладков и др. // Сталь. 1974. — № 3. — С. 239−241.
- Делюсто Л.Г. Абразивно-порошковая очистка проката от окалины / Л. Г. Делюсто. М.: Машиностроение, 2002. — 460 с.
- Изготовление предельной канатной проволоки в потоке с механическим удалением окалины / Ю. И. Коковихин и др. // Сталь. 1976. — № 6.-С. 546−548.
- Туктамышев И.Ш. Удаление окалины с катанки иглофрезерова-нием / И. Ш. Туктамышев, А. Н. Лащик // Сталь. 1981. — № 2. — С. 60, 61.
- Травильно-регенерационные комплексы / В. И. Аксенов и др. -М.: Теплотехник, 2006. 240 с.
- Becker E.-U., Birkemeier G., Buchele W. u. a. Stahl u. eisen 120 (2000) Nr. 7, S. 71−76.
- Райт К.-П Вызовы и решения при производстве полосы на установках CSP/ К.-П. Райт, В. Хенниг, Й. Кемпкен, Ш. Кремер // Чер. металлы. -2006.-№ 12.-С. 39−44.
- Архаров В.И. Окисление металлов / В. И. Архаров. М.: Метал-лургиздат, 1945.- 171 с.
- Эванс Ю.Р. Коррозия и окисление металлов / Ю. Р. Эванс. М.: Машиностроение, 1962. — 856 с.
- Кубашевский О. Окисление металлов и сплавов / О. Кубашев-ский, Б. Гопкинс. М.: Металлургия, 1965. — 428 с.
- Кофстад П. Высокотемпературное окисление металлов / П. Коф-стад. М.: Мир, 1969. — 392 с.
- Окисление металлов Т. 1. Теоретические основы / под ред. Ж. Бе-нара. М.: Металлургия, 1967. — 499 с.
- Окисление металлов Т.2 / под ред. Ж. Бенара. М.: Металлургия, 1969.-444 с.
- Копытов В.Ф. Нагрев стали в печах / В. Ф. Копытов. М.: Метал-лургиздат, 1955. — 264 с.
- Эстрин Б.М. Производство и применение контролируемых атмосфер / Б. М. Эстрин. М.: Металлургия, 1963. — 343 с.
- Шмыков А.А. Термодинамика и кинетика процессов взаимодействия контролируемых атмосфер с поверхностью стали / А. А. Шмыков, А. А. Хорошайлов, Е. А. Гюлиханданов. М.: Металлургия, 1991. — 160 с.
- Эстрин Б.М. Контролируемые атмосферы в производстве металлопродукции / Б. М. Эстрин, Ю. И. Шумяцкий. М.: Металлургия, 1991. — 303 с.
- Каплан В.Г. Методика испытаний нагревательных печей в черной металлургии / В. Г. Каплан, Э. И. Спивак. М.: Металлургия, 1970. — 464 с.
- Корочкин Е.И. Сравнение различных способов определения угара металла / Е. И. Корочкин, E.JI. Медиокритский, Б .Я. Гладких // Изв. вузов. Черная металлургия. 1966.-№ 8.-С. 189−192.
- Бирке Н. Введение в высокотемпературное окисление металлов / Н. Бирке, Дж. Майер. М.: Металлургия, 1987. — 184 с.
- Казанцев Е.И. Промышленные печи / Е. И. Казанцев. М.: Металлургия, 1975.-367 с.
- Малый С.А. Экономичный нагрев металла / С. А. Малый. М.: Металлургия, 1967. — 191 с.
- О реализации режимов нагрева, минимизирующих окисление металла / Н. Ю. Тайц и др. // Изв. вузов. Черная металлургия. 1969. — № 12. -С. 135−138.
- Об угаре металла при нагреве слитков в нагревательных колодцах / Свинолобов Н. П. и др. // Изв. вузов. Черная металлургия. 1988. — № 4. — С. 73−76.
- Горбунов А.Д. Математическая модель тепловой обработки слитков перед прокаткой с учетом окалинообразования / А. Д. Горбунов, А. Ф. Рыжов, Н. С. Рой //Изв. вузов. Черная металлургия. 1991. -№ 1. — С. 84−86.
- Лебедев А.Н. Окалинообразование углеродистых сталей в атмосфере воздуха / А. Н. Лебедев, Е. И. Казанцев, С. И. Гинкул // Изв. вузов. Черная металлургия. 1985.-№ 10.-С. 155.
- Кельох М. Окисление углеродистой стали в продуктах сгорания коксовального газа // Изв. вузов. Черная металлургия. 1989. — № 11. — С. 133−136.
- Иванов А.И. Экспериментальное исследование окисления железа в продуктах сгорания природного газа / А. И. Иванов, В. Г. Федорина, О. Н. Горова // Изв. вузов. Черная металлургия. 1984. -№ 12. — С. 86−88.
- Коновалов А.В. Математическая модель окалинообразования и обезуглероживания металла в процессе нагрева / А. В. Коновалов, О. Ю. Муйземнек // Металлы. 2000. — № 4. — С.40−43.
- Маковский В.А. Алгоритмы управления нагревательными печами / В. А. Маковский, И. И. Лаврентик, М.: Металлургия, 1977. — 183 с.
- Рациональный выбор режима нагрева стальных слябов под прокатку / М. В. Темлянцев и др. // Изв. вузов. Черная металлургия. 2001. — № 2.-С. 55−58.
- Расчет нагревательных и термических печей: справ, изд. / С. Б. Василькова и др. М.: Металлургия, 1983. — 480 с.
- Кривандин В.А. Тепловая работа и конструкции печей черной металлургии / В. А. Кривандин, А. В. Егоров. М.: Металлургия, 1989. — 462 с.
- Самарский А.А. Вычислительная теплопередача / А. А. Самарский, П. Н. Вабищев. М.: Едиториал УРСС, 2003. — 784 с.
- Темлянцев М.В. Высокотемпературное окисление и обезуглероживание кремнистых пружинных сталей / М. В. Темлянцев, Н. В. Темлянцев // Заготовительные производства в машиностроении. 2005- № 3. — С.50−52.
- Окисление углеродистых конструкционных сталей при нагреве в атмосфере воздуха под обработку давлением / М. В. Темлянцев, B.C. Стариков, Н. В. Темлянцев, Б. К. Журавлев // Заготовительные производства в машиностроении- 2004- № 5. С.44−46.
- Корочкин Е.И. К вопросу о влиянии углерода на окисление стали / Е. И. Корочкин, А. А. Калиничев, А. А. Борисовский // Изв. вузов. Черная металлургия. 1971.-№ 8. — С. 11, 12.
- Тайц Н.Ю. Методические нагревательные печи / Н. Ю. Тайц, Ю. И. Розенгарт. М.: Металлургиздат, 1964. — 408 с.
- Исследование окисления трансформаторной стали в продуктах неполного сгорания природного газа / И. В. Франценюк и др. // Изв. вузов. Черная металлургия. 1974. — № 7. — С. 176−180.
- Темлянцев М.В. Исследование химического состава окалины пружинной стали 60С2 / М. В. Темлянцев, Н. В. Темлянцев // Изв. вузов. Черная металлургия. 2005. — № 2. — С.75 -76.
- Темлянцев М.В. Исследование температур оплавления образующейся при нагреве стали печной окалины / М. В. Темлянцев, Н. В. Темлянцев // Изв. вузов. Черная металлургия. 2005. — № 9. — С.51 — 53.
- Казанцев Е.И. Исследования химического состава и температуры оплавления окалины / Е. И. Казанцев, А. Н. Лебедев // Изв. вузов. Черная металлургия. 1986. — № 10. — С. 153−154.
- Химушин Ф.Ф. Нержавеющие стали / Ф. Ф. Химушин. М.: Металлургия, 1967. — 798 с.
- Козлов А.И. Сравнение абразивных и некоторых механических свойств окалины стальных заготовок / А. И. Козлов, Б. М. Цейгер // КШП. -1970.-№ 11.-С. 41−42.
- Перетятько В.Н. Удаление окалины с поверхности низко- и среднелегированных сталей при прокатке / В. Н. Перетятько, Н. В. Темлянцев // Изв. вузов. Черная металлургия. 2006. — № 10. — С. 23−26.
- Комплексное исследование окалинообразования при нагреве металла под горячую обработку давлением / Ю. А. Кириллов и др. // Производство проката. -2000. № 11. — С. 33−36.
- Ежов А.А. Дефекты в металлах: справочник-атлас / А. А. Ежов, Л. П. Герасимова. М.: Русский университет, 2002. — 360 с.
- Атлас дефектов стали: пер. с нем. М.: Металлургия, 1979. — 188 с.
- Дефекты стали, справ, изд./ под ред. С. М. Новокщеновой, М. И. Виноград. М.: Металлургия, 1984. — 199 с.
- Дефекты стальных слитков и проката: справ, изд. / В.В. Правосу-дович и др. М.: Интермет Инжиниринг, 2006. — 384 с.
- Трофимчук В.Д. Дефекты прокатной стали и меры борьбы с ними / В. Д. Трофимчук. М.: Металлургиздат, 1954. — 618 с.
- Малиночка Я.Н. Перегрев и пережог стали / Я. Н. Малиночка, Г. З. Ковальчук, Л. Н. Багнюк // Сталь. 1983. — № 9. — С. 73−77.
- Рахштадт А.Г. Пружинные стали и сплавы / А. Г. Рахштадт. М.: Металлургия, 1971. — 496 с.
- Борьба с обезуглероживанием рессорной полосы и влияние термической обработки на ее усталостную прочность и долговечность / Потемкин К. Д. и др. // Сталь. 1971. — № 7. — С. 642−644.
- Пластичность стали при высоких температурах / М. И. Зуев и др. М.: Металлургиздат, 1954. — 102 с.
- Андреюк JI.B. Аналитическая зависимость сопротивления деформации сталей и сплавов от их химического состава / JI.B. Андреюк, Г. Г. Тюленев, Б. С. Прицкер // Сталь. 1972. № 6. — С. 522, 523.
- Применение низкотемпературного режима' нагрева и прокатки при производстве катанки / В. И. Губинский и др. // Сталь. 1991. — № 3. -С. 49−51.
- Губинский В.И. К вопросу оптимальной температуры нагрева металла в печи при минимальных затратах в системе печь-стан / В. И. Губинский, Ю. В. Куян, B. JL Бровкин // Изв. вузов. Черная металлургия. 1989. № 9. -С. 157, 158.