автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.01, диссертация на тему:Комплексное исследование окалинообразования на углеродистых и низколегированных сталях и оптимизация процессов нагрева при горячей пластической деформации

Р V Б Ой 2 1 ДЕН

На права! рукописи

Кириллов Юрин Александрович

КОМПЛЕКСНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ОКАЛИНООБРАЗОВАНИЯ НА УГЛЕРОДИСТЫХ И НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЯХ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ НАГРЕВА ПРИ ГОРЯЧЕЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ

ДЕФОРМАЦИИ

Специальность № 05.02.01 - «Материаловедение (машиностроение)»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург, 1998

Работа выполнена в открытом акционерном обществе «Ижорские заводы»

Научный руководитель: Доктор технических наук, профессор Э.Ю. Колпишон

Официальные оппоненты: Доктор технических наук, профессор Э.А. Иванов

Кандидат технических наук, доцент О.В. Толочко

Ведущее предприятие - ЦНИИ КМ «Прометей».

Защита диссертации состоится » декабря 1998 г. в /О часов на

заседании диссертационного совета К 145.01.01. при акционерной обществе открытого типа «Научно-производственное объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования им. И.И. Ползунова» (АООТ «НПО ДКТИ») по адресу: 194021, С.-Петербург, Политехническая ул., д.24.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке института.

Автореферат разослан ноября 1998 года.

Ученый секретарь диссертационного

совета: доктор технических наук, профессор Г.Д. Пнгрова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Дальнейшее развитие металлургического производства является одним из перспективных направлений научно-технического прогресса в промышленности. Важнейшей задачей на этом пути является изготовление высококачественной продукции по энергосберегающей технологии.

Энергетика и экология находятся в тесной взаимосвязи. В каждом технологическом процессе обработка материальных потоков сопряжена с потоками энергии. В конце двадцатого века человечество подошло к границе самоуничтожения вследствие гибели окружающей среды, особенно в промышленно развитых регионах. В связи с этим, период гигантомании в промышленности, в первую очередь по экологическим соображениям, заканчивается. В машиностроении двадцать первого века могут найти свою нишу малые металлургические заводы с производственной программой 200...500 тысяч тонн металлопродукции в год. Эти заводы будут решать проблему рационального снабжения металлоемкого машиностроения (судостроение, энергетическое машиностроение и так далее), а также перерабатывать металлолом и вторичные ресурсы в регионах развитого металлоиспользования. Именно к такому типу заводов относится ОАО «Ижорские заводы», включающее в себя металлургический комплекс, продукция которого практически полностью потребляется собственным машиностроительным производством.

Металлургический комплекс предприятия на прокатном переделе расходует до 10 % общего расхода топлива. Истощение природных ресурсов, повышение стоимости их добычи и транспортировки предопределяют устойчивую тенденцию увеличения доли стоимости энергии в себестоимости продукции.

Таким образом, является актуальным комплексное исследование окалинообразования на углеродистых и низколегированных сталях, позволяющее при экономии энергоресурсов улучшить качество продукции и, тем самым, повысить ее конкурентоспособность, так как стоимость металла составляет до 40 % в себестоимости изделий машиностроительного комплекса.

Цель работы. Исследование влияния механизма окалинообразования на состояние поверхности проката и оптимизация процессов нагрева при горячей пластической деформации для повышения качества листа и снижения энергоемкости производства.

Научная новизна работы

1. Экспериментально изучен механизм окалинообразования на хромоиикельиедистой и углеродистой сталях и оценено влияние параметров режима нагрева в камерных печах, отапливаемых природным газом, на качество поверхности металла при прокатке. Уточнена схема протекания процесса окалинообразования, объясняющая возникновение различных типов окалины.

2. Разработана комплексная методика изучения окалинообразования, позволяющая исследовать этот процесс на любых марках сталей при различных параметрах режима нагрева, в различных агрегатах.

3. Разработана математическая модель теплообмена, учитывающая особенности тепловой работы камерных печей, позволяющая определить оптимальные параметры ресурсосберегающего режима нагрева заготовок, рассчитать аналитические зависимости и построить номограммы для определения этих параметров для условий конкретного производства.

4. Предложен комплексный подход к решению задачи оптимального управления режимом работы энергоемкого предприятия в условиях реального производства, основанный на разработанной энергосберегающей технологии.

5. Модели и методики реализованы на камерных нагревательных печах с выкатным подом, отапливаемых природным газом, прокатного цеха ОАО «Ижорские заводы».

Практическая ценность и реализация результатов

1. Оценено влияние параметров режима нагрева (коэффициент избытка воздуха, температура выдержки, продолжительность выдержки) на качество поверхности металла при прокатке.

2. Предложены рекомендации по повышению эффективности процесса удаления окалины с поверхности хромоникельыедистого металла за счет оптимизации режима нагрева под прокатку.

3. Определен угар заготовок при нагреве под прокатку для печей, отапливаемых природным газом. На основании полученных данных можно рассчитать нормы угара углеродистой и хромоникельмедистой стали при нагреве под прокатку..

4. Установлены закономерности теплового состояния металла в нагревательной камерной печи, которые представлены в виде номограмм, формул и графиков.

5. Получены аналитические зависимости удельного расхода энергоресурсов от различных факторов, позволяющие оценивать эффективность технологических и организационных мероприятий, направленных на экономию ресурсов.

6. На основе созданной методики разработаны и опробованы энергосберегающие режимы нагрева перед прокаткой заготовок в камерных печах на ОАО «Ижорские заводы». Созданная методика позволяет определить параметры режимов нагрева в производственных условиях.

7. Проведенные промышленные испытания разработанных режимов нагрева подтвердили возможность уменьшить припуск на толщину листа и тем самым сократить себестоимость продукции.

8. Создан и внедрен на ОАО «Ижорские заводы» энергосберегающий режим работы прокатного цеха в условиях сниженного объема производства, в результате которого значительно сокращено потребление энергоресурсов (за 1997 год экономический эффект составил 5,7 миллионов деноминированных рублей).

Апробация работы. Материалы работы докладывались на научно-методических семинарах технологического факультета Петербургского института машиностроения (ПИМащ) в ноябре 1994 и декабре 1995 годов, научно-технических советах Центральной лаборатории ОАО «Ижорские заводы»

в марте 1995, июне 1997 и ноябре 1998 годов, международной конференции «Технология-9б» в апреле 1996 года (Новгород), а также были использованы в учебном процессе на кафедре специального энергетического машиностроения Петербургского института машиностроения.

Результаты работы приведены в четырех отчетах по научно -исследовательским работам: «Выполнение статистического анализа нагрева заготовок по действующей технологии в термических и нагревательных печах цеха 30, работающих в штатных условиях» (1996 год), «Экспериментальные и расчетные исследования температурного состояния заготовок из сталей 1 и 2 групп при нагреве под прокатку в нагревательных печах цеха 20» (1997 год), «Разработка энергосберегающей технологии производства листового проката в цехе 30 в условиях сниженного объема выпуска продукции» (1997 год), «Исследование характера окалинообразования на слябах и брамах из хромоникельмедистой стали при нагреве под прокатку» (1998 год).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 4 печатных работы.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка использованной литературы, приложений, содержит 148 страниц, 78 рисунков и 14 таблиц.

При проведении ряда исследований автору оказали помощь: начальник отделения ЦЛО Дмитриев Л.Х., ведущий инженер Боканова Л.Н., заслуженный металлург России Каган Э.С., начальник сталепрокатного цеха!Таукин М.Б.|и другие. Всем им автор выражает большую благодарность.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ВВЕДЕНИЕ

Во введении обоснована актуальность разработки комплексной методики исследования окалинообразования на углеродистых и низколегированных сталях, позволяющей оптимизировать процессы нагрева заготовок под прокатку, и наряду с экономией энергоресурсов улучшить качество продукции.

Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

В первой главе изложено современное состояние вопросов: влияния процесса окалинообразования на качество поверхности раската, нагрева заготовок из углеродистых и низколегированных конструкционных сталей под прокатку и энергосберегающего аспекта технологии нагрева. Обоснован комплексный подход к разрабатываемой технологии. Проведена классификация факторов, влияющих на технологию нагрева заготовок под прокатку. Выбраны для исследования факторы, позволяющие обеспечить получение максимального экономического эффекта при минимальных капитальных вложениях или отсутствии их. К таким технологическим факторам можно отнести: массу садки, температуру посадки, температуру нагрева, продолжительность выдержки, скорость нагрева, коэффициент избытка воздуха, химический состав металла и компоновка садки. Рассмотрено влияние параметров режима нагрева на окалинообразование и окалиноотделение на хромоникельмедистой и углеродистой сталях. Выбрана задача исследования - определить влияние

выбранных факторов на технологию нагрева заготовок под прокатку, позволяющей на имеющемся оборудовании и в условиях реального производства, изготавливать качественный лист.

На основании изученного материала сформулированы цели работы и пути их решения.

Глава 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ОКАЛИНООБРАЗОВАНИЯ ПРИ НАГРЕВЕ ПОД ПРОКАТКУ НА КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТИ РАСКАТА Методика исследования окалинообразования

В прокатном производстве среди показателей, влияющих на качество и стоимость продукции, большое практическое значение имеет фактор чистоты поверхности изделия. Поэтому при исследовании влияния окалинообразования на качество поверхности заготовки можно выделить следующие задачи:

- исследование свойств окалины и механизма высокотемпературного окалинообразования;

- исследование влияния различных факторов на окисление стали при нагреве под обработку металла давлением;

- исследование сцепления окалины с поверхностью металла;

- разработка рекомендаций по управлению процессом окалинообразования.

Чрезвычайно большое влияние на характер образующейся окалины и силу «прилипания» ее к металлу имеет химический состав стали. Поэтому для нашего исследования были выбраны две марки стали: углеродистая с легко отделяющейся окалиной Ст.З, (содержащая 0,02 % хрома, 0,05 % никеля, 0,02 % меди) и хромоникельмедистая 10ХН2МД, 10ХН4МД с «прилипающей» окалиной (содержащая 0,70... 1,16 % хрома, 1,89...3,80 % никеля, 0,37 ...0,73 % меди).

Была поставлена практическая задача - приблизить условия окалиноотделения на хромоникельмедистой стали к углеродистой стали, за счет изменения условий окалинообразования.

Исходя из технологических возможностей, были выбраны следующие варьируемые параметры режима нагрева под прокатку: коэффициент избытка воздуха, температура печи на выдержке, продолжительность выдержки. Для экспериментов образцы вырезались из поверхностной зоны слябов и брам выбранных двух марок сталей.

Чтобы уменьшить количество экспериментов и повысить достоверность исследований, образцы исследовались шестью независимыми методами:

- металлографическое исследование образцов металла с нарощенной окалиной;

- осаживание на 50 % на прессе при температуре 1200°С образцов металла с предварительно нарощенной окалиной, для оценки прочности "горячего" сцепления окалины с металлом;

- исследование прочности сцепления окалины с металлом при комнатной температуре;

- послойный рентгеноспектральный анализ;

- послойный рентгеноструктурный анализ;

- микрорентгеноспектральный анализ.

Эти шесть методов и план экспериментов по наращиванию окалины на образцах составили разработанную комплексную методику изучения окалинообразования.

Эксперименты по наращиванию окалины

Эксперименты по наращиванию окалины проводились в промышленных и лабораторных печах. Влияние коэффициента избытка воздуха исследовалось на промышленной печи, отапливаемой природным газом при следующих параметрах режима нагрева-.

- посадка в печь при 600...700 °С;

- коэффициент избытка воздуха на первом режиме 1,05, на втором режиме 1,25, на третьем режиме 1,45;

- подъем температуры со скоростью 60 °С/ч;

- выдержка при температуре 1200 °С б часов;

- охлаждение на воздухе.

Влияние температуры (1000, 1100, 1200, 1250 °С) и продолжительности выдержки при каждой из вышеуказанных температур (4, 8, 11 часов), исследовалось в лабораторной электропечи.

Для изучения микроструктуры изготавливали образцы металла, вырезанные из поверхностной зоны слябов (стали марки 10ХН2МД, Ст.З) и брамы (сталь марки 10ХН4МД).

При проведении экспериментов на промышленных печах в садку подсаживался поддон с образцами, который загружался в печь перед началом нагрева и устанавливался на подине в районе парапета.

Образцы, окисленные в промышленной и лабораторной печах, исследовались по вышеуказанной комплексной методике.

Металлографическое исследование образцов металла с нарощенной окалиной

Металлографический анализа состоял в исследовании микроструктуры окалины: толщины составляющих фаз, форм и положения границ их раздела, наличия пористости и включений, размеров отдельных кристаллитов, микротвердости слоев.

Металлографическое исследование осуществляли:

- на образцах окалины, отделенных от промышленных заготовок;

- на образцах окалины, нарощенной на металле в печи, отапливаемой природным газом;

- на образцах окалины, нарощенной на металле в электропечи.

Полученные образцы заливали сплавом Вуда, фрезеровали, полировали по

плоскости, нормальной к окисляемой поверхности, и травили 10%-ным спиртовым раствором соляной кислоты.

Структуру образцов фотографировали на приборе ЫЕОРНОТ 21 и рассматривали на микроскопе МЙМ-7 при 50...500-ном кратном увеличении.

Вюстит, магнетит и гематит после травления шлифа достаточно четко различаются между собой по окраске. Слои, как правило, содержат, кроме

основного окисла, и другие фазы. Вюститный слой можно разделить на четыре подслоя:

- окисленная зона металла;

- зона мелкопористого вюстита;

- зона крупнопористого вюстита;

- зона плотного вюстита с вкраплениями магнетита.

Необходимо отметить, что окисленная зона металла на хромоникельмедистой и углеродистой стали имеет различный вид. На легированной стали нет четкой линии раздела окалина-металл, окисление идет по границам зерен (рис. 1, а, в). Эта зона плавно переходит в подслой мелкопористого вюстита толщиной 2,0...3,5 мы, а отрыв окалины происходит в следующем подслое крупнопористого вюстита. На углеродистой стали имеет место ровное окисление поверхности металла, ясно видна линия контакта металла и окалины. Отделение окалины происходит по поверхности раздела (рис. 1, б, г).

Толщина окисленной зоны металла уменьшается для легированной стали при увеличении коэффициента избытка воздуха до 1,45, и составляет 0,20...0,45 мм, тогда как при коэффициенте избытка воздуха 1,05 эта зона достигает 0,40...0,70 мм. При одиннадцатичасовой выдержке в электропечи нижний подслой вюстита (окисленная зона металла) при 1000 и 1100 °С не обнаружен, при 12Ú0 °С он составляет 0,10 мм, а при 1250 С составляет 0,30 мм. Изменение продолжительности выдержки в электропечи от четырех до одиннадцати часоЕ не влияет на толщину этой зоны.

а (х50) б (х50) в (х500) г (х500)

Рисунок I. Микроструктура поверхностной зоны металла, полученная при окислении в печи, отапливаемой природным газом, при б часовой выдержке, 1260°С и коэффициенте избытка воздуха 1,05 (а, в - сталь марки 10ХН4МД; б, г - сталь марки Ст.З)

В результате металлографического анализа образцов окалины можно сделать следующие выводы:

1. Фазовые составляющие и соотношения их толщин для хромоникельмедистой и углеродистой сталей одинаковы.

2. Поверхностный слой металла у этих сталей имеет различный характер окисления: на хромоникельмедистой - зернограничный с внутренним окислением металла, для углеродистой - ровный и послойный.

3. Толщина зоны металла, пораженной окислением, уменьшается при увеличении коэффициента избытка воздуха до 1,45 для хрононикельмедистых сталей и не зависит от коэффициента избытка воздуха для углеродистой стали.

4. Увеличение выдержки повышает толщину окисленной зоны металла у хромоникельмедистой стали.

5. Зернограничное окисление в поверхностной зоне металла хромоникельмедистой стали практически отсутствует с 1000 до 1170°С, и имеет место, начиная с 1180°С и до 1250°С.

Исследование прочности «горячего» сцепления окалины с металлом

Сцепление окалины с окисляемой металлической поверхностью при прокатке играет важную роль. С одной стороны, прочное сцепление окалины уменьшает окисление стали во время нагрева заготовок в печах и при их последующей обработке, а с другой стороны, затрудняет удаление окалины в процессе деформации, что приводит к ухудшению качества поверхности листа.

Для исследования прочности «горячего» сцепления окалины с металлом на образцах размером 40x40x60 мм наращивалась окалина при различных параметрах режима нагрева. Затем, образцы нагревали в течение трех часов при 1200 °С в электропечи и осаживали на 50% на лабораторном прессе с усилием 100 МН. Результаты экспериментов оценивались по следующим показателям:

- толщина отделившейся окалины с боковой поверхности образца;

- толщина сохранившейся окалины после обжатия и вырезки шлифа на рабочей поверхности образца;

- толщина окисленной зоны металла на рабочей поверхности образца.

При экспериментах наблюдались два основных случая образования

поверхности отрыва окалины от металла. В первом случае, между металлом и окалиной имеется резкая граница, по которой окалина легко удаляется, образуя сравнительно гладкую поверхность отрыва. Такой случай характерен для углеродистых сталей. Во втором случае, окалина проникает между зернами металла, и наружный слой стали имеет включения окислов. Отрыв происходит по порам в прилегающем к металлу слое окалины. Поверхность отрыва шероховатая, она может как приближаться к поверхности металла, так и проходить в зоне наибольшей пористости. Этот случай характерен для хромоникельмедистой стали.

Исследование прочности сцепления окалины с металлом при комнатной температуре

Прочность сцепления окалины с металлом при комнатной температуре определяли по усилию отрыва соединения металл-окалина. Такие соединения получали на стыке двух образцов размерами 14x14x30 и 40x40x20 мм, соприкасающихся торцевыми поверхностями, при окислении этой системы в печи (рис.2). Контактирующие поверхности обоих образцов были одинаково зашлифованы. Сцепленные окалиной образцы были охлаждены и растянуты на разрывной машине. Скорость перемещения траверсы составляла 5 мн/мин.

При этом способе испытаний измеряли не истинную силу сцепления окалины с металлом, а разрушающую окалину нагрузку. Тем не менее, при этом устанавливали условия механического отделения окалины в зависимости от температуры, длительности окисления и коэффициента избытка воздуха.

Анализ прочности соединения образцов окалиной проводился по следующим параметрам:

- максимальное усилие отрыва;

- толщина отделившейся при отрыве части окалины;

- толщина сохранившейся окалины;

- глубина окисления (высота неокисленной площадки под меньшим образцом);

- слой окалины, по которому прошла линия отрыва.

В ходе исследования оценивалось влияние на эти параметры следующих

- коэффициента избытка воздуха (1,05; 1,25; 1,45);

- температура печи на выдержке (650 °С; 1000 °С; 1100 °С; 1200 °С; 1250°С);

- марки стали (Ст.З; 10ХН2МД; 10ХН4МД).

1 У

—

г!>

1 , ЬО .

Рисунок 2. Образцы для исследования прочности сцепления окалины при комнатной температуре (а - перед окислением; б - после окисления; в - после отрыва; ///////// - окалина)

В ходе исследований была оценена глубина окисления металла по высоте (Ь) неокисленной площадки над свободно окисляемой поверхностью (рис. 2). Анализ результатов показал, что при коэффициенте избытка воздуха 1,25 наблюдается максимальное окисление для хромоникельмедистой стали. Для углеродистой стали максимальное окисление отмечено при коэффициенте избытка воздуха 1,05, а при 1,25 и 1,45 оно уменьшается.

На основании полученных данных был оценен угар заготовок под прокатку в зависимости от различных значений коэффициента избытка воздуха для печн, отапливаемой природным газом.

Следует отметить также, что нагрев с коэффициентом избытка воздуха 1,45 приводит к образованию плотного слоя окалины, обладающей защитными свойствами, что приводит к уменьшению потерь металла на окисление на 20 % для углеродистой стали и на 50 % для легированной, по сравнению с коэффициентом избытка воздуха 1,25 (рис.3).

Можно использовать полученные данные для определения норм угара углеродистой и хромоникельмедистой стали в зависимости от коэффициента избытка воздуха в печи, отапливаемой природным газом. Результаты испытаний образцов на растяжение, показали, что усилие отрыва на легированной стали (15...33) в два раза больше, чем на углеродистой стали (8...18 кг). У легированной стали механизм отрыва иной, чем на углеродистой стали, где окалина отрывается по границе окалина-металл. На хромоникельмедистой стали отрыв проходит по крупным порам вюстита (более 100 мкм), а окисленная

20

юхнзмд

г Ст.З

1.05 1,1 1.15 1.2 1.25 1,3 1,35 Коэффициент избыта воздуха

1,4

1,45

1.5

8

2

В

Рис. 3. Удельный угар сталей в зависимости от коэффициента избытка воздуха при 6 часовой выдержке в 1260°С в печи отапливаемой природным газом.

I —а— экспериментальные данные

зона металла и мелкопористый вюстит остаются на образце. При выдержке в 1200 и 1250 °С в электропечи происходит падение усилия отрыва у легированной стали до 0,50...2,00 кг с 0,75...2,20 кг при 1100 °С. Это можно объяснить увеличением пористости окалины, образующейся при более высокой температуре.

Послойный рентгеноструктурный анализ

Рентгеноструктурнын анализом были исследованы следующие структурные характеристики: фазовый состав, параметр решетки, текстура, что позволило дополнить описание процесса окалинообрязования.

Рентгенографический послойный фазовый анализ окалины проводился на рентгеновском аппарате ДРОН-2 с глубиной анализа 20...30 мкм. Анализ образцов из углеродистой и легированной стали показал, что внутренний слой состоит из вюстита (РеО), средний - из магнетита ( Ре304), наружный - из гематита (Ре203). Обнаружено, что уменьшение количества вюстита и увеличение магнетита соответствует линии отрыва окалины для хромоникельмедистой стали. Это можно обьяснить тем, что параметр решетки вюстита и металла значительно ближе друг к другу, чем у магнетита или гематита к металлу.

На хромоникельмедистой стали образуется окалина с резко выраженной текстурой, которая особенно проявляется в наружных слоях окалины, где заметны блоки монокристаллов. Эта текстура создается вследствие развития благоприятно ориентированных кристаллитов параллельно направлению встречной диффузии ионов и атомов железа и кислорода, у которых направление максимальной скорости роста расположено по нормали к поверхности (текстура роста).

Степень совершенства текстуры, возникающей при наличии ориентационных соотношений между исходной решеткой и кристаллами образующегося химического соединения, ■ наивысшая в непосредственной близости от фронта химической реакции (в районе наружной поверхности окалины) и быстро убывает (из-за объемного изменения, происходящего при образовании химического соединения) по мере удаления от этого фронта - в толще образующегося слоя продуктов реакции.

Текстура роста связана с меньшей диффузией атомов металла и кислорода в окалине хромоникельмедистой стали, по сравнению с окалиной углеродистой стали. Уменьшение диффузии в окалине легированной стали можно объяснить образованием в ней шпинельных соединений, имеющих более плотно упакованную решетку. В окалине хромоникельмедистой стали обнаружены шпинели ШМП2О4, РвгБЮ*. МпРе204. В окалине углеродистой стали шпинельные соединения не обнаружены.

Таким образом, увеличение коэффициента избытка воздуха будет способствовать большему поступлению атомов кислорода к металлу и приближению условий окисления легированной стали к окислению углеродистой.

Следует обратить внимание на то, что парциальное давление кислорода влияет на взаимную связь направлений ориентации кристаллографических

плоскостей окислов и железа. Очевидно, эта связь сильнее проявляется, когда окислы имеют кристаллографически более сходственную структуру с металлом. При пониженном парциальном давлении кислорода на железе возникают кубические окислы Fe304 и FeO, тогда как при более высоких давлениях может возникнуть a-Fe203, гексагональная структура которого усложняет ориентации и создает несовпадение решеток.

Следовательно, максимальное окисление при коэффициенте избытка воздуха для хромоникельмедистой стали 1,25 объясняется большим количеством границ решеток, связанных между собой генетически ориентационными соотношениями. При коэффициенте избытка воздуха 1,05 окисление уменьшается вследствие уменьшения количества кислорода, поступающего к металлу. При коэффициенте избытка воздуха 1,45 усложнение ориентации решеток окалины также уменьшает диффузию кислорода к металлу.

Микрорентгеноспектральный анализ неметаллических включений

С целью обнаружения неметаллических включений в поверхностной зоне металла проведен анализ образца из хромоникельмедистой стали, выдержанного в электропечи при 1250 °С в течение 4 часов. В этом подслое обнаружена зона внутреннего окисления с глобулярными оксидами, имеющими размеры от долей до 3 мкм и богатых Si02 и МпО. Также были обнаружены неметаллические включения размерами до 100x10 мкм, ориентированные под разными углами к поверхности образца. Эти неметаллические включения состоят из двух фаз: фаялита (Fe2Si04) с оксидами МпО и Si02; вюстита.

В зоне внутреннего окисления найдены неметаллические включения размером 1...4 мкм. Они округлые, сложного состава, в центральной части состоят из соединений FeO • Сг203 или (Fe, Мп)0 ■ Сг203 и окружены оболочкой из соединений 2FeO ■ Si02 или 2(Fe,Mn)0 • Si02. Так как температура плавления фаялита составляет 1170°С, то при нагреве металла выше этого значения резко увеличивается скорость диффузии кислорода за счет расплавления шпинели. Таким образом, при температуре нагрева выше 1170°С усиливается зернограничное окисление металла. На образцах, нагретых при температурах ниже 1170°С, такого окисления не наблюдается. Следовательно, необходимо снижать температуру печи на выдержке до 1170°С для хромоникельмедистой стали.

Послойный рентгеноспектралъный анализ

При высокотемпературном окислении сталей в окалину переходит часть легирующих элементов, которые, как и железо, входят в ее состав в виде окислов. В окалине эти элементы скапливаются преимущественно в нижних слоях. Послойный химический анализ окалины проводился рентгенофлуоресцентным методом на многоканальном спектрометре PW 1600 «Phillips». Измерялось содержание 15 элементов (включая хром, никель, медь железо, кремний) в двадцати пяти точках по толщине окалины.

В результате анализа образцов окалины, нарощенной на хромоникельмедистой стали, в печи, отапливаемой природным газом, установлено, что увеличение коэффициента избытка воздуха до 1,45 повышает

содержание легирующих элементов в окалине, в переходной зоне окалина -металл и в слое вюстита. Эти химические элементы увеличивают прочность окалины и повышают вероятность ее отделения в слоях, приближающихся к металлу, что уменьшает количество остающейся на заготовке окалины, улучшая качество поверхности проката.

Исследование окалины, нарощенной на углеродистой стали, в печи, отапливаемой природным газом, показало, что увеличение коэффициента избытка воздуха повышает содержание легирующих элементов в окалине, но их в несколько раз меньше, чем в хромоникельмедистой стали. В зоне окалины, прилегающей к поверхности углеродистой стали, хрома, никеля, меди, кремния значительно меньше (0,03...0,80), чем в легированной (0,70...2,80 %). В зоне мелкопористого вюстита (который остается на легированной стали) этих элементов также значительно меньше на углеродистой стали (0,01...0,40), чем на хромоникельмедистой (0,20...3,20 %). Увеличение коэффициента избытка воздуха повышает содержание этих элементов в 1,5 раза. Содержание элементов в отделившейся окалине на обеих марках стали различается по степени их сродства к кислороду. Элементы, имеющие более сильное сродство к кислороду чем железо (хром, кремний), находятся в большем количестве в отделившейся окалине углеродистой стали, чем в отделившейся окалине легированной стали. Элементы, с низким сродством к кислороду (медь, никель), имеют большее содержание в отделившейся окалине хромоникельмедистой стали чем в окалине углеродистой стали. Следовательно, на легированной стали сильно окисляющиеся элементы (хром, кремний) накапливаются во внутренних слоях окалины («прилипающих» к металлу), и, тем самым, снижают прочностные свойства ее верхних слоев.

Изучение распределения углерода в поверхностной зоне металла показало, что глубина обезуглероживания составляет примерно 3 мм и не зависит от коэффициента избытка воздуха и продолжительности выдержки, а зависит только от химического состава стали. Повышенное содержание легирующих элементов (хрома, никеля, меди, кремния) и пониженное содержание углерода в хромоникельмедистой стали способствуют появлению зоны межзеренного окисления на поверхности металла.

Рекомендации по повышению эффективности процесса удаления окалины с поверхности хромоникельмедистого металла

В результате анализа полученных данных, разработаны рекомендации по повышению эффективности процесса удаления окалины с поверхности хромоникельмедистого металла за счет оптимизации режима нагрева под прокатку, которые включают:

• поддержание коэффициента избытка воздуха при нагреве заготовок более 1,4—1,5;

- выдержку при температуре не выше 1170 °С для прогрева заготовок до заданного уровня температур;

- выдержка заготовок в печи до прогрева их теплоинерционной точки на заданную температуру.

Глава 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ НАГРЕВА ЗАГОТОВОК ПОД ПРОКАТКУ

Методика расчета температурного состояния заготовок при нагреве под прокатку

Для определения температурного состояния заготовок при нагреве под прокатку необходимо было решить прямую задачу, ь которой по известной математической модели процесса и условиям однозначности определяется температурное поле. При математическом описании процесса изменения температурного состояния заготовок применялась методика, связанная с решением нелинейных и нестационарных задач теплообмена.

Решение этих задач осуществлялось методом электрического моделирования (ЯС - сетки) и численным (конечно-разностной аппроксимацей). Результаты, полученные при электромоделировании (электроинтегратор СЭИ-03), использовались для сравнения с численными решениями, полученными на ЭЦВМ (1ВМ РС РЕКТГОМ -100). При сравнении значеннй температурных полей, полученных на электроинтеграторе, с данными рассчитанными на ЭЦВМ было определено, что они расходятся на 0,2 %. Этот результат удовлетворял целям расчета температурных полей заготовок при нагреве под прокатку.

Расчет температурного состояния заготовок при нагреве под прокатку

Расчет выполнен в двухмерной системе координат. Нагрев от торцевых поверхностей не учитывался, так как они отстоят от центра заготовки на достаточно большом расстоянии и практически не влияют на изменение температуры в теплоинерционном сечении.

Целью первого этапа расчета являлось определение температурного состояния стоп, скомпонованных из отдельных слитков, используемых в ОАО "Ижорские заводы", при изготовлении листового проката. Компоновка и размеры слитков и стоп представлены в табл.1.

На втором этапе расчета было определено температурное состояние стоп, состоящих из брам и раскаток, нагреваемых в печах прокатного цеха.

На основании полученных данных были рассчитаны зависимости времени выдержки при нагреве заготовок (слитков, раскаток, брам) под прокатку от ширины и высоты стопы для различных скоростей нагрева (например, для 40°С/ч рис.4).

Таблица 1. Размеры слитков и стоп

Масса Количество Ширина Толщина Толщина

Слитка слитков в слитка слитка стопы

стопе

Т шт м м M

5 4 0,960 0,455 2,015

10 3 1,155 0,555 1,795

15,7 2 1,410 0,635 1,335

15,7 3 1,410 0,635 2,035

20,8 2 1,565 0,685 1,435

34,6 +15,7* 2 2,055" - 1,450

* Стопа состоит из двух слитков - массой 34,6 и 15,7 тоня. " Приведены максимальные размеры стопы.

а, м

Рисунок 4. Зависимость длительности выдержки при нагреве заготовок под прокатку от ширины (а) и высоты стопы (Ь) со скоростью 40 °С/ч

Полученные зависимости определены, исходя из следующих температурных условий:

- температура печи при посадке 760 °С;

- скорость нагрева 40, 70, 100 °С/ч;

• температура печи на выдержке 1260 °С;

- температура заготовки при посадке 20 °С;

- температура конца выдержки для теплоинерционной точки 1150 °С.

Проведенный анализ номограмм показывает, что увеличение скорости нагрева увеличивает продолжительность выдержки и уменьшает общую длительность режима нагрева.

На третьем этапе расчета были определены зависимости времени нагрева заготовок (при температурных условиях, принятых на втором этапе расчета) от следующих факторов:

- температуры печи на выдержке;

- температуры в теплоинерционной точке;

- температуры печи при посадке.

Экспериментальное исследование температурного состояния заготовок при нагреве под прокатку было проведено в камерных нагревательных печах прокатного цеха, отапливаемых природным газом. Результаты термометрирования шести садок выявили хорошее совпадение расчетных и экспериментальных данных, подтвердили работоспособность разработанной математической модели (рис.5).

Математическая модель нагрева заготовок под прокатку

На основании проведенных расчетов и экспериментов составлена математическая модель для определения длительности времени нагрева заготовок из углеродистой и низколегированной сталей перед прокаткой в камерной нагревательной печи, отапливаемой природным газом. Полученная модель показывает зависимость времени нагрева заготовок от ширины и высоты стопы для различных температурных параметров режима нагрева (скорости нагрева печи, температуры печи при посадке и на выдержке, температуры заготовки в теплоинерционной точке).

Полученную модель можно записать:

Ти= [Б (2 / а + 2 / Ь) с-0,059 Твыд+ 0,065 Т1Я1+7-10 -6(Тотс)г -0,0181 Ттс +

+ 9,31]-К, (час), (1)

где Б, С - коэффициенты, зависящие от скорости нагрева

заготовок (табл.2);

а,Ь - высота и ширина стопы, м;

Тввд - температура печи на выдержке, °С;

Ття - температура в теплоинерционной точке,°С;

ТПС1С - температура печи при посадке,°С;

К, - поправка на неучтенные факторы

расчета (табл.2).

т, °С1400

6

8

10

12

1260 'С

1 1 и'

—

2 I

г"'*"' 1

* I

/[ 5 тонн у) 5 тонн

1 <

1 (

:

Л /У 1 >о [ 10 тонн

1 . 1. . :: ..." .—I

14

16

18 Т,ч

Рисунок 5. Изменение расчетной и экспериментальной температуры в контрольной точке стопы (I.) при скорости нагрева печи 40°С/ч

1- сводовая термопара печи; 2 - эксперимент, подина 5=57,6 м2; 3 - расчет; 4 - эксперимент, подина 43,2 м2

экспериментальные данные

Таблица 2. Значение коэффициентов модели

Скорость нагрева, °С/ч

40 70 100

Коэффициент 0 28,02 32,05 34,67

Коэффициент С -0,5627 -0,8548 -1,0362

ПоправкаК, для печи с площадью пода 57,6 м2 0,946 0,876 0,825

Поправка К э для печи с площадью пода 43,2 м2 1,043 1,130 1,074

С помощью полученной модели можно рассчитать режим нагрева заготовок из углеродистой и низколегированной стали под прокатку, обеспечив при этом нагрев теплоинерционной точки до требуемого уровня температур.

Глава 4. ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ РАЗРАБОТАННЫХ РЕЖИМОВ НАГРЕВА МЕТАЛЛА

Влияние режима нагрева на качество поверхности проката из хромоникельмедистой стали

На основании предложенных рекомендаций были разработаны технологические указания и в прокатном цехе ОАО «Ижорские заводы» проведен нагрев 980 тонн слябов из хромоникельмедистой стали марки 10ХН2МД.

В термическом цехе после правки был проведен замер глубины зачистки листов, на которой заканчивается слой металла, пораженный окислением. Результаты статистического анализа показали, что глубина зачистки составила в среднем 0,25...0,30 мм по сравнению с 0,40...0,50 мм по прежней технологии.

Успешное опробование предложенного режима нагрева хромоникельмедистой стали позволяет уменьшить припуск на толщину листа и тем самым сократить себестоимость продукции за счет уменьшения времени зачистки листов, экономии электроэнергии и абразивов.

В результате проведенных промышленных испытаний подтвердилась эффективность предложенной модели нагрева заготовок из углеродистой и легированной стали под прокатку. Устранена возможность недогревов заготовок, неоправданные передержки. Появилась возможность более рационально организовать режим выдачи металла из печи и, следовательно, режим работы прокатного стана.

Анализ работы прокатного цеха за последние десять лет свидетельствует, что снижается как общая масса и количество производимого проката, так и средняя масса заготовок. Это приводит к увеличению энергетической составляющей в себестоимости продукции и требует исследования не только технологических, но и организационных мероприятий.

Влияние параметров режима на расход газа при нагреве под прокатку

С целью разработки организационных мероприятий, повышающих рентабельность производства, был проанализирован расход энергоносителей по

прокатному цеху. Зависимость расхода природного газа от параметров режима нагрева оценивалась методами пассивного эксперимента • регрессионным и корреляционным анализами.

Исследовалось количественная зависимость выходного параметра (расход газа на нагревательной печи) от группы входных параметров (продолжительность выдержки, скорость нагрева, масса садки, коэффициент избытка воздуха, температура посадки, температура печи на выдержке) в условиях изменения значений входных и выходного параметров, обусловленных влиянием случайных и в большинстве своем не поддающихся учету факторов (подсосы воздуха в печь и так далее). Для проведения анализа были собраны данные о работе нагревательной печи с площадью пода 43,2 м2 прокатного цеха ОАО «Ижорские заводы».

В результате анализа была получена математическая модель для определения удельного расхода газа на нагревательной печи в виде уравнения линейной регрессии для шестифакторной задачи:

ё!игр = 216, 215 +3,058 Хвыд-0,446 7^-0,309 Мн^-0,106 О^р-■ 0,073 Тпос - 0,031 Твыа (м3/т), (2)

гДв ёшгр • удельный расход газа на нагревательной печи, м3/т;

ТвВД - продолжительность выдержки равная Т* (1), ч;

Унагр - скорость нагрева, °С/ч;

М шгр - масса садки, т;

ОСяагр - коэффициент избытка воздуха;

Тим - температура печи при посадке металла, °С;

Т«ыд- температура печи на выдержке, °С.

Была проведена проверка значимости найденных коэффициентов регрессии, в результате которой было определено, что на удельный расход газа на нагревательных печах влияют в первую очередь следующие факторы (убывая по степени значимости): продолжительность выдержки, скорость нагрева, масса садки, температура посадки. Коэффициент избытка воздуха и температура выдержки влияют так же, как и неучтенные факторы.

Проверка нуль-гипотезы о статистической значимости генерального коэффициента корреляции показала, что связь между анализируемыми факторами является сташстически неслучайной.

Получвииые зависимости удельного расхода газа от скорости нагрева салки позволяют сделать вывод о том, что с точки зрения энергосбережения наиболее экономичным из исследованных является режим нагрева со скоростью 40°С/ч.

Влияние фактора массы садки на расход энергоносителей по цеху потребовало его более подробного изучения.

Влияние суточной производительности нагревательных печей на расход энергоносителей по цеху

Для оценки влияния массы садки и суточной производительности нагревательных печей на общецеховой расход газа был проведен анализ расхода газа на печах термического участка и в целом по цеху, а также выдача металла

из нагревательных печей. Общецеховой расход природного газа складывался из его потребления нагревательными, термическими печами, при резке и зачистке металла. В результате анализа было получено уравнение множественной линейной регрессии для суточного общецехового расхода газа:

Gns = 36455,69 + 0,16 GTeFH + 65,93 М (м3), (3)

где GTepM - расход газа на блоке термических печей, м3;

М - выдача металла из нагревательных печей, т. Проведенная проверка значимости найденных коэффициентов регрессии показала, что на общецеховой расход газа существенно влияет потребление газа на нагревательных печах, а расход газа на блоке термических печей влияет так же, как и неучтенные факторы (потребление газа на резку). В результате проверки статистической значимости генерального коэффициента корреляции на нуль-гипотезу определено, что связь между факторами является статистически значимой.

Анализ данных нагрева 25 садок в нагревательных печах в ноябре 1996 года показал, что удельный расход газа на садку колеблется в пределах от 180 до 92 м3/т (соответственно для печей с площадью пода 57,6 и 43,2м2). При повышении массы садки до максимально возможной - 240 и 220 тонн для печей с площадью пода 57,6 м2 и 43,2 мг соответственно, удельный расход газа понижается до 96 и 92 м3/т. Для повышения загрузки печей были выполнены расчеты оптимизированных компоновок садок, приближающихся по массе к предельно допустимым. Предлагаемые оптимальные компоновки садок собраны в альбом.

Для оценки влияния факторов массы садки и ритмичности загрузки заготовок в нагревательные печи на расход основных энергоносителей, работа цеха была разделена на четыре периода, в зависимости от суточной производительности нагревательных печей: остановка; интенсивная работа; неинтенсивная работа; «холостой ход». В результате анализа полученных данных было определено, что основной вклад в стоимость энергозатрат вносят затраты на электроэнергию, которая в основном потребляется оборудованием прокатного стана. С целью уменьшения потребления электроэнергии целесообразно отключать основное и вспомогательное оборудование прокатного комплекса в период между прокаткой.

Для определения продолжительности периодов работы и простоя стана была проанализирована структура энергозатрат цеха, состоящая из условно-переменных и условно-постоянных затрат, приходящихся на месячную массу прокатанного в цехе металла. Результаты исследования показали, что удельные энергозатраты сильно зависят как от суточной, так и от месячной производительности цеха. Снижение суточного удельного расхода энергоресурсов происходит при увеличении обьема выпуска продукции, причем резкое увеличение расхода происходит при снижении суточной производительности менее 500 т. в сутки. Это является следствием увеличения продолжительности «холостого» хода оборудования. Особенно значительное увеличение затрат происходит при одновременном снижении месячного задания ниже 7000, а суточной производительности 500 т. (рис. 6). Выполнить эти

Рисунок б . Зависимость удельных энергозатрат прокатного цеха от массы металла, обработанного в нагревательных печах за месяц, при различной суточной загрузке

условия можно при переходе на следующий «аритмичный» график работы: 10... 15 дней интенсивной работы, 20... 15 дней - остановка оборудования.

Влияние «аритмичного» режима работы прокатного цеха на расход энергоносителей

В период с февраля по май 1997 года был проведен промышленный эксперимент по переводу цеха в «аритмичный» режим работы. При такой организации работы цеха месячная программа по массе прокатанного металла выполнялась в интенсивном режиме. Далее технологическое оборудование отключалось и происходило накопление заготовок для дальнейшей интенсивной работы. В результате «холостой» ход основного и вспомогательного оборудования заменялся его остановкой.

Для определения экономического эффекта при замене «холостого» хода технологического оборудования на его остановку были зафиксированы затраты энергоресурсов в разные периоды работы цеха. Разность стоимости затрат на энергоресурсы при «холостом» ходе и остановке оборудования составляет 47,5 тыс. руб. в сутки.

Результаты эксперимента показали, что при суточной производительности 440 т. месячная программа цеха в 7500 тонн выполняется за 15 дней, на остальное время цех целесообразно остановить. «Аритмичный» режим работы цеха позволил сэкономить энергоресурсов за месяц на сумму 760 тыс. руб. При увеличении суточной производительности до 800 т. месячная программа в 7500 тонн может быть выполнена за 10 дней с экономией энергоресурсов на сумму 1 миллион руб. в месяц.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработана комплексная методика изучения процесса окалинообразования на хроионикельмедистой и углеродистой сталях. В результате оценки влияния параметров режима нагрева на качество поверхности металла при прокатке было определено, что

- температура нагрева под прокатку должна быть 1170°С для хромоникельмедистой стали и 1170... 1250°С для углеродистой стали;

■ коэффициент избытка воздуха необходимо поддерживать в течение всего режима нагрева 1,40... 1,50 для хромоникельмедистой, и 1,00... 1,10 или 1,40... 1,50 - для углеродистой стали;

■ продолжительность выдержки в печи при нагреве под прокатку должна соответствовать необходимому времени прогрева заготовки, которое определяется расчетом или экспериментальным путем.

2. На основании серии проведенных промышленных экспериментов и результатов расчетов построена математическая модель процесса нагрева заготовок в камерных печах перед прокаткой. Полученная модель позволила установить зависимость времени нагрева заготовок от размеров стопы для различных температурных параметров режима. Модель позволила устранить недогревы и неоправданные передержки заготовок, тем самым повысив качество проката.

3. Разработана рациональная технология нагрева заготовок под прокатку, позволяющая на имеющейся оборудовании и в условиях реального производства изготавливать качественный лист, снижая расход энергоносителей и глубину зачистки листов из хромоникельмедистой стали.

4. Разработан и внедрен на ОАО «Ижорские заводы» новый энергосберегающий режим работы прокатного цеха, в результате которого значительно сокращено потребление энергоресурсов (за 1997 год экономический эффект составил 5,7 миллионов деноминированных рублей).

5. Методика оценки влияния технологических и организационных факторов на эффективность работы энергопотребляющего оборудования цеха позволяет определить основные факторы, влияющие на расход энергоносителей, и, в результате, разработать энергосберегающий режим работы для металлургических цехов машиностроительных предприятий.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Войнов К.Н., Кириллов Ю.А., Дмитриев Л.Х. Исследование "аритмичного" режима работы цехов для повышения эффективности производства в условиях снижения объема выпуска продукции. II Материалы международной конференции "Ресурсо- и энергосберегающие технологии в промышленности". 3-5 сентября 1997. Одесса. С.7.

2. Кириллов Ю.А., Дмитриев Л.Х., Колпишон Э.Ю., Иванова М.В. Влияние параметров режима нагрева на качество поверхности при горячей обработке металла давлением. //Тяжелое машиностроение. 1998. Кз 11-12. С. 2526.

3. Кириллов Ю.А., Дмитриев Л.Х., Колпишон Э.Ю. Исследование режимов нагрева крупных слитков из углеродистой стали в прокатном производстве.// Научные труды международной конференции «Технология 96»./ Тезисы докладов. 4.2. Новгород: НовГУ, 1996. С.47-48.

4. Кириллов Ю.А., Дмитриев Л.Х., Колпишон Э.Ю. Расчетно-экспериментальное исследование режимов нагрева слитков из углеродистой стали в камерной печи перед прокаткой.// Труды ПИМаш. Выпуск 3. Эффективные решения технологических задач./ С.-Пб.: ИКС, 1996. С.83-87.

Подписано в печать 23.11.98. Формат 60x84/16 Печать ризографическая. Заказ № 01/2311. П. л. 1.37. Уч.-изд. л. 1.1. Тираж 100 экз.

АОЗТ "КопиСервис", 194156, Санкт-Петербург, Б. Сампсониевский пр., 93

Введение.

Глава 1. Современное состояние вопроса.

1.1. Факторы, влияющие на технологию нагрева под горячую пластическую деформацию.

1.2. Влияние окалинообразования при нагреве под прокатку на качество поверхности листа.«

1.3. Оптимизация производственного цикла прокатного цеха.

1.4. Постановка задачи исследования.

Глава 2. Определение влияния окалинообразования при нагреве под прокатку на качество поверхности раската.

2.1. Методика исследования окалинообразования.

2.2. Эксперименты по наращиванию окалины.

2.3. Металлографическое исследование окалины.

2.3.1. Металлографическое исследование образцов окалины, отделенных от промышленных заготовок.

2.3.2. Металлографическое исследование образцов окалины, нарощенной на металле в печи, отапливаемой природным газом.

2.3.3. Металлографическое исследование образцов окалины нарощенной в электропечи.

2.3.4. Выводы по результатам металлографического исследования.

2.4. Исследование прочности «горячего» сцепления окалины с металлом.

2.5. Исследование прочности сцепления окалины с металлом при комнатной температуре.

2.6. Послойный рентгеноструктурный анализ окалины.

2.7. Микрорентгеноспектральный анализ неметаллических включений.

2.8. Послойный рентгеноспектральный анализ.

2.9. Анализ результатов влияния окалинообразования при нагреве под прокатку на качество поверхности листа.

Глава 3. Определение продолжительности нагрева заготовок под прокатку.

3.1. М етодика расчета температурного состояния заготовок при нагреве под прокатку.

3.2. Расчет температурного состояния заготовок при нагреве под прокатку.

3.3. Экспериментальное исследование температурного состояния заготовок при нагреве под прокатку.

3.4. М атематическая модель определения продолжительности нагрева заготовок под прокатку.

Глава 4. Промышленные испытания разработанных режимов нагрева металла.

4.1. Влияние режима нагрева на качество поверхности проката из хромоникельмедистой стали.

4.2. Влияние параметров режима нагрева на расход газа при нагреве под 107 прокатку.

4.3. Влияние суточной производительности нагревательных печей на 115 расход энергоносителей по цеху.

4.4. Влияние «аритмичного» режима работы прокатного цеха на расход энергоносителей.

Дальнейшее развитие металлургического производства является одним из перспективных направлений научно-технического прогресса в промышленности. Важнейшей задачей на этом пути является изготовление высококачественной продукции по энергосберегающей технологии.

Энергетика и экология находятся в тесной взаимосвязи. В каждом технологическом процессе обработка материальных потоков сопряжена* с потоками энергии. В конце двадцатого века человечество подошло к границе самоуничтожения вследствие гибели окружающей среды, особенно в промышленно развитых регионах. В связи с этим, период гигантомании в промышленности, в первую очередь по экологическим соображениям, заканчивается. В машиностроении двадцать первого века могут найти свою нишу малые металлургические заводы с производственной программой 200.500 тысяч тонн металлопродукции в год [811. Эти заводы будут решать проблему рационального снабжения металлоемкого машиностроения (судостроение, энергетическое машиностроение и так далее), а также перерабатывать металлолом и вторичные ресурсы в регионах развитого металлоиспользования. Именно к такому типу заводов относится ОАО «Ижорские заводы», включающее в себя металлургический комплекс, продукция которого практически полностью потребляется собственным машиностроительным производством.

Металлургический комплекс предприятия на прокатном переделе расходует до 10 % общего расхода топлива. Истощение природных ресурсов, повышение стоимости их добычи и транспортировки предопределяют устойчивую тенденцию увеличения доли стоимости энергии в себестоимости продукции.

Таким образом, являются актуальным комплексное исследование окалинообразования на углеродистых и низколегированных сталях, позволяющее при экономии энергоресурсов улучшить качество продукции и, тем самым повысить ее конкурентоспособность, так как стоимость металла составляет до 40 % в себестоимости изделий машиностроительного комплекса.

В этой связи целью работы является - исследование влияния механизма окалинообразования на состояние поверхности проката и оптимизация процессов нагрева при горячей пластической деформации для повышения качества листа и снижения энергоемкости производства.

Способом реализации этой цели является комплексное исследование факторов, влияющих на экономию топливно-энергетических ресурсов и качество продукции.

Хотя технологические, энергетические и организационные аспекты энергоиспользования обсуждаются ниже в сравнительно узких рамках одного отдельно взятого предприятия, основные тенденции их практического использования можно применить на других металлургических предприятиях.

В задачах разработки новых технологических процессов различают две отличающиеся по своей специфике цели:

• разработка рациональных с энергетических позиций технологий;

- разработка технологий, повышающих качество изделий.

В каждой из этих двух областей применяется один общий критерий степени совершенства разработки, а именно затраты энергии на единицу продукции, при условии выполнения требований технической документации к качеству изделий.

Для оптимизации процессов нагрева при горячей пластической деформации необходимо сначала рассмотреть технологические факторы, позволяющие учесть качество проката; затем энергетические факторы, позволяющие определить расход энергоресурсов; и, в заключение, организационные факторы, с помощью которых возможно получить максимальный экономический эффект при минимальных затратах.

Основные результаты работы сводятся к следующему:

1. Разработана комплексная методика изучения процесса окалинообразования на хромоникельмедистой и углеродистой сталях. В результате оценки влияния параметров режима нагрева на качество поверхности металла при прокатке было определено, что

- температура нагрева под прокатку должна быть 1Г70°С для хромоникельмедистой стали и 1170. 1250°С для углеродистой стали;

- коэффициент избытка воздуха необходимо поддерживать в течении всего режима нагрева 1,40.1,50 для хромоникельмедистой, и 1,00. 1,10 или 1,40. 1,50 для углеродистой стали; продолжительность выдержки в печи при нагреве под прокатку должна соответствовать времени прогрева заготовки, которая определяется расчетом или экспериментальным путем.

2. На основании серии проведенных промышленных экспериментов и результатов расчетов построена математическая модель процесса нагрева заготовок в камерных печах перед прокаткой. Полученная модель показывает зависимость времени нагрева заготовок от размеров стопы для различных температурных параметров режима. Модель позволила устранить недогревы и неоправданные передержки заготовок, тем самым повысив качество проката.

3. Разработана рациональная технология нагрева заготовок под прокатку, позволяющая на имеющемся оборудовании в условиях реального производства изготавливать качественный лист, снижая расход энергоносителей и глубину зачистки листов из хромоникельмедистой стали.

4. Разработан и внедрен на ОАО «Ижорские заводы» новый энергосберегающий режим работы прокатного цеха, в результате которого значительно сокращено потребление энергоресурсов (за 1997 год экономический эффект составил 5,7 миллионов деноминированных рублей).

5. Методика оценки влияния технологических и организационных факторов на эффективность работы энергопотребляющего оборудования цеха позволяет определить основные факторы, влияющие на расход энергоносителей, и, в результате, разработать энергосберегающий режим работы для металлургических цехов машиностроительных предприятий.

включений

Микрорентгеноспектральный анализ неметаллических включений в поверхностной зоне металла проводился на растровом электронном микроскопе «СатеЬах». Основное преимущество этого метода заключается в том, что он дает возможность определять локальный химический состав включений, фаз, а также изучать распределение отдельных элементов между структурными составляющими. Метод анализа заключается в использовании спектра характеристических рентгеновских лучей, возбуждаемых в исследуемой пробе при бомбардировке ее сфокусированным пучком электронов.

В ходе исследования был проведен анализ излома образца из стали марки 10ХН2МД с нарощенной окалиной в электропечи при 1250°С в течении 6 часов. Под слоем окалины была выявлена зона межзеренного разрушения шириной 0.300 мкм, размер зерен до 50 мкм. В зоне межзеренного разрушения выявлены усадки, также обнаружены усадки со сглаженным рельефом, уходящие в глубину образца.

Зона межзеренного разрушения занимает практически всю пораженную окислением зону. В зоне внутреннего окисления образуются глобулярные неметаллические включения размером 1.4 мкм, округлые сложного состава. В центральной части состоящие из соединений FeO Сг203 или (Fe, Мп)0 Сг203, и окруженные оболочкой из соединений 2FeO Si02 или 2(Fe,Mn)0 Si02 (см. рис.

Также на хромоникельмедистых сталях наблюдается картина образования неметаллических включений в зоне внутреннего окисления с концентрацией этих включений по границам зерен.

2.8. Послойный рентгеноспектральный анализ

При высокотемпературном окислении сталей в окалину переходит небольшая часть легирующих элементов, которые, как и железо, входят в ее состав в виде окислов. В окалине эти элементы скапливаются преимущественно в нижних слоях [56]. Послойный химический анализ окалины проводился рентгенофлуоресцентным методом на многоканальном спектрометре PW 1600 «Phillips». Измерялось содержание 15 элементов (включая хром, никель, медь железо, кремний) в двадцати пяти точках по толщине окалины. Снятие слоев окалины происходило на шлифовальной бумаге, содержащей А1203, поэтому содержание алюминия было завышено и косвенно служило характеристикой степени пористости окалины.

Результаты анализа образцов окалины, нарощенной на хромоникельмедистой стали в печи, отапливаемой природным газом показали, что увеличение коэффициента избытка воздуха до 1,45 повышает содержание легирующих элементов в окалине, переходной зоне окалина - металл и в слое вюстита (см. рис.2.41.-2.45.). Эти химические элементы укрепляют слой вюстита и увеличивают вероятность отделения окалины ближе к металлу.

Рис. 2.40. Результаты рентгеновского микроанализа зон глобулярного межзеренного окисления на растровом электронном микроскопе «СашеЬах»: а - в вторичных электронах (хЮОО); б - в вторичных электронах (х2000); в - распределение по Сг(х2000); г - распределение по (х2000); д - распределение по Мп (х2000); е - распределение по Ре (х2000). 1 2 3 4

Растояние от поверхности металла, мм

Рис. 2.41. Результаты послойного химического анализа образца из стали марки 10ХН2МД, с нарощенной окалиной в печи, отапливаемой природным газом, при 1260°С в течение 6 часов и коэффициенте избытка воздуха 1,4. 1,5. о 1

2 3 4

Расстояние от поверхности металла, мм 5

Рис. 2.42. Влияние коэффициента избытка воздуха на распределение меди в окалине, нарощенной на образцах из стали марки 10ХН2МД, выдержанных в 1260°С.

Экспериментальные данные:

-Ф-1,05 (б час.) -«-1,25 (6 час.) А— 1,45 (6 час.) х ^ ,45 (0,5 час.)

Расстояние от поверхности металла, мм

Рис. 2.43. Влияние коэффициента избытка воздуха на распределение кремния в окалине, нарощенной на образцах из стали марки 10ХН2МД, выдержанных в 1260°С.

Экспериментальные данные: 1,05 (6 час.) -»-1,25(6 час.) -±-1,45 (6 час.)

1,45 (0,5 час.)

1 2 3 4 5 6

Растояние от поверхности металла, мм

Рис. 2.44. Влияние коэффициента избытка воздуха на распределение никеля в окалине, нарощенной на образцах из стали марки 10ХН2МД, выдержанных при 1260 °С.

Экспериментальные данные: 1,05 (6 час.) -*-1,25 (6 час.) 1,45 (6 час.) -*-1,45 (0,5 час.) 3» Х I

1

-А

• 11 и.

J VI 1 \| ^^ \| \

Ж. ж V шШяж Нп К<.^г в / л г \ \ V IV \\

Щ / н 1

1 - - - -и- ■г—

2. о ю 1

Расстояние от поверхности металла, мм

Рис. 2.45. Влияние коэффициента избытка воздуха на распределение хрома в окалине, наращенной на образцах из стали марки 10ХН2МД, выдержанных в 1260°С.

Экспериментальные данные: —♦—1,05 (6 час.) -«—1,25 (6 час.) -А-1,45 (6 час.) ,45 (0,5 час.) * * * * «г г % * •

1. Абрамов В.В. Остаточные напряжения и деформации в металлах. М.: Машгиз, 1963.

2. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных решений. М.: Наука, 1976.

3. Архаров В.И. Окисление металлов. Свердловск-Москва.: Металлургиздат,1945.

4. Асцатуров В.Н., Портнов A.A., Загорский В.И., Ковалев В.Н. Вайсман Н.Г. Уменьшение обезуглероживания при нагреве стали под ковку.//Кузнечно-штамповочное производство. 1971. №11.С.34-37.

5. Афонин В.П. и др. Рентгенофлуоресцентный анализ. Новосибирск. Наука,1991.

6. Баженова З.С., Канова О.И., Зорькин Е.Ф., Иоффе П.А., Колпишон Э.Ю. Особенности предварительной термической обработки крупных поковок из среднеуглеродистой стали. // Энергомашиностроение. 1988. № 6. С.25-26.

7. Баранов A.A., Проблемы совмещения стали. М.: Металлургия,

8. Минаев A.A., Геллер горячей деформации и 1985.

9. A.JI., Горбатенко В.П. термической обработки

10. Бардыбахин А.И. О задаче нагрева металла с минимальным окислением. / / Изв. ВУЗов. Черная металлургия. 1997. №11. С. 55-59.

11. Башнин Ю.А., Ушаков Б.К., Секей А.Г. Технология термической обработки стали. М.: Металлургия.,1986.

12. Белай Г.Е., Дембовский В.В., Соценко О.В. Организация металлургического эксперимента. М.:Металлургия, 1993.

13. П.Бернштейн M.JI., Добаткин C.B., Капуткина J1.M., Прокошкин С.Д. Диаграммы горячей деформации, структура и свойства сталей. М.: Металлургия, 1989.

14. Бернштейн M.JL, Займовский В.А., Капуткина JI.M. Термомеханическая обработка стали. М.: Металлургия, 1983.

15. Бирке Н.,Майер Дж. Введение в высокотемпературное окисление металлов. М.: Металлургия, 1987.

16. Блантер М.Е. Теория термической обработки. М.: Металлургия, 1984.

17. Блантер М.Е. Фазовые превращения при термической обработке стали. М: Металлургия, 1962.

18. Богомолов А.М. и др. Оптимизация процессов прокатного производства. К.: Наукова думка, 1977.

19. Бокштейн Б.С. и др. Структура и свойства внутренних поверхностей раздела в металлах. М.: Наука, 1988.

20. Бочков Н.Г. Производство качественного металла на современных сортовых станах. М.: Металлургая, 1988.

21. Бровман М.Я. Энергосиловые параметры и усовершенствование технологии прокатки. М.: Металлургия, 1995.

22. Бурим Л.Д., Ефимова Г.А. Ижорские заводы 1722 1997 годы. С.-Пб.: АО «Ижорские заводы», 1997.

23. Буряковский Г. А., Мининзон Р.Д. Поверхностные дефекты легированных сталей. М.: Металлургия, 1987.

24. Быков В.В. и др. Выбор режимов нагрева металла. М.: Металлургия, 1980.

25. Веденеева М.А. Коррозионная стойкость хромоникелевых сталей аустенитно ферритного класса. М.: МИСИС, 1971.

26. Воинов К.Н., Прогнозирование надежности механических систем. Л.: Машиностроение, 1978.

27. Воскресенский К.Д. Сборник расчетов и задач по теплопередаче. М.: ГЭИ, 1959.

28. Гольштейн Я.Е. Низколегированные стали в машиностроении. М.: Машиностроение, 1963.

29. Гончаров Ю.В. // Обработка металлов давлением. T.LII. М.: Металлургия, 1967. С. 208-220.

30. Губинский В.И., Лу Чжун У. Теория пламенных печей. М.: Машиностроение, 1995.

31. Губинский В.И., Минаев А.Н., Гончаров Ю.В. Уменьшение окалинообразования при производстве проката. Киев: Техника, 1981.

32. Гудремон Э. Специальные стали. В 2 т. М.: Металлургиздат, 1959.

33. Гудремон Э. Учение о специальных сталях. M.-JL: ОНТН, 1937.

34. Гулунов B.C., Золотуева С.М., Либерман Л.Ф., Сакарова Н.М., Сапир Я.Р. Нагрев металла перед прокаткой. М.: Металлургиздат, 1963.

35. Дмитриев В.Д., Бодня М.И., Литвиненко Ю.П., Лопис М.А., Булянда A.A. Влияние технопластических факторов на полноту удаления окалины с листов.// Производство листа. №1. М.: Металлургия. 1972. С. 29-30.

36. Дмитриев Л.Х., Боканова Л.Н., Кириллов Ю.А. Экспериментальные и расчетные исследования температурного состояния заготовок из сталей 1 и 2 групп при нагреве под прокатку в нагревательных печах цеха 30. С.-Пб.: АООТ "Ижорские заводы" ЦЛО, 1997.

37. Дмитриев Л.Х., Колпишон Э.Ю., Кириллов Ю.А. Исследование характера окалинообразования на слябах и брамах при нагреве под прокатку. С.-Пб.: АООТ «Ижорские заводы» ЦЛО, 1998.

38. Дмитриев Л.Х., Куликов А.Ф., Боканова Л.Н., Кириллов Ю.А. Разработка энергосберегающей технологии производства листового проката в цехе 30 в условиях сниженного объема выпуска продукции. С.-Пб.: АООТ «Ижорские заводы» ЦЛО, 1997.

39. Ефимов В.Н., Бровман М.Я. Сопротивление деформации в процессе прокатки. М.: Металлургия, 1996.

40. Жадан В.Т., Полунин П.И. Материаловедение и технология материалов. М.: Металлургия, 1994.

41. Журавлев В.Н. Николаева О.И. Машиностроительные стали. М.: Машиностроение, 1992.

42. Кириллов Ю.А., Дмитриев JI.X., Колпишон Э.Ю., Иванова М.В. Влияние параметров режима нагрева на качество поверхности при горячей обработке металла давлением. //Тяжелое машиностроение. 1998. № 11-12. С.25-26.

43. Кириллов Ю.А., Дмитриев JI.X., Колпишон Э.Ю. Исследование режимов нагрева крупных слитков из углеродистой стали в прокатном производстве.// Научные труды международной конференции «Технология 96»./ Тезисы докладов. 4.2. Новгород: НовГУ, 1996. С.47-48.

44. Коздоба Л.А. Электрическое моделирование явлений тепло- и массопереноса. М.: Энергия, 1972.

45. Козырьков В.В., Смирнов A.C., Шагинян И.Э. Энергосберегающие отопительные системы нагревательных и термических печей. // Сталь. 1991. № 10. С.81-86.

46. Коломыцев П.Т. Газовая коррозия и прочность никелевых сплавов. М.: Металлургия, 1984.

47. Корчагин А.М., Колпишон Э. Ю. Исследование Влияния температуры закалки на структуру и свойства стали 10Х12НЗМ2ФА-А. / Труды ПИМаш. Выпуск 3. Эффективные решения технологических задач. / С.-Пб.: ИКС, 1996. С. 88-90.

48. Копытов В.Ф. Нагрев стали в печах. М.: Металлургиздат, 1955.

49. Крейт Ф., Блэк У. Основы теплопередачи. М.: Мир, 1983.

50. Кригульский Н.Й., Карпенко A.A., Романчук А.Н. Выбросы окислов азота в атмосферу печами прокатного производства. // Изв. ВУЗов. Черные металлы. 1986. № 1. С. 141-143.

51. Кубашевский О., Гопкинс Б. Окисление металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1965.

52. Кузелев М.Я., Скворцов A.A. Нагрев металла под ковку и штамповку в пламенных печах. Л.: Судпромгиз, 1960.

53. Кузнецова Н.П., Криванди В.А. Интенсификация теплообмена в топливных печах на основе оптимизации радиационных характеристик компонентов рабочего пространства. // Известия. ВУЗов. Черная металлургия. 1997. №9. С.68-70.

54. Кузьмин В.И. Причины образования вкатанной окалины при прокатке. II Известия ВУЗов. Черная металлургия, 1963. С. 96-99.

55. Куритнык И.П., Бурканов Т.С., Стаднык Б.И. Материалы высокотемпературной термометрии. М.: Металлургия, 1986.

56. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. М.: М еталлургия, 1983.

57. Линчевский Б.В. Техника металлургического эксперимента. М.: Металлургия, 1992.

58. Лурье Г.Б. Шлифование металлов. М.: Машиностроение, 1969.

59. Лыков A.B. Теория теплопроводности. М.: Высшая школа,1 967.

60. Малый С.А. Экономичный нагрев металла. М.: Металлургия, 1967.

61. Марков Б.Л., Кирсанов A.A. Физическое моделирование в металлургии. М.: Металлургия, 1984.

62. Мастрюков Б.С. Теплофизика металлургических процессов. М.: МИСИС,1996.

63. Мацевитый Ю.М. Электрическое моделирование нелинейных задач технической физики. Киев: Наукова думка, 1977.

64. Металловедение. Сталь. Справочное издание в 2 т. / Под ред. Бернштейна М.Л. М.: Металлургия, 1995.

65. Миркин Л.И. Рентгеноструктурный контроль машиностроительных материалов. М.: Машиностроение, 1979.в,

66. Мухин Ю.А., Мерзляков A.B., Пименов А.Ф., Шаповалов А.П. Фазовый состав окалины горячекатанной автолистовой стали 08Ю.// Металловедение и термическая обработка металлов. 1997. № 12. С. 28-30.

67. Налимов В.В., Чернова H.A. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов. М.: Наука, 1965.

68. Нарита К. Кристаллическая структура неметаллических включений в стали. М.: Металлургия, 1969.

69. Неймарк Б.Е. Физические свойства сталей и сплавов, применяемых в энергетике. М.: Энергия, 1967.

70. Немзер Г.Г. Тепловые процессы производства крупных поковок. Л.: Машиностроение, 1979.

71. Окисление металлов. Под. ред. Бенара Ж. В 2 т. М.: Металлургия, 1968.

72. Оптимизация металлургических процессов. Выпуск 1., Под ред. Солнцева Ю.П. М.: Металлургия, 1967.

73. Оптимизация металлургических процессов. Выпуск 4., Под ред. Солнцева Ю.П. М.: Металлургия, 1970.

74. Оптимизация металлургических процессов. Выпуск 5., Под ред. Солнцева Ю.П. М.: Металлургия, 1971.

75. Паисов И.В. Термическая обработка стали и чугуна. М.: Металлургия, 1970.7 8. Пиккеринг Ф.Б. Физическое металловедение и разработка сталей. М.: Металлургия, 1982.

76. Полипанов .С., Бузупов О.В., Щербаков А.И. Некоторые трибологические аспекты использования высокодисперсного магнетита в пластических смазках. Изв. ВУЗов. Черная металлургия, 1997. № 10. С. 77-7 8.

77. Потапов А.И., Шишкин A.A. К расчету угара при нагреве под ковку крупных слитков и заготовок.//Кузнечно-штамповочное производство. 1971. №11. С. 33-34.

78. Романцев Б.А. Микрометаллургический завод. // Производство проката. 1988. № 8. С. 35-37.

79. Рудбах В.Н., Сафонов С.М. // Прокатка и тепловая обработка стали. M.-JL.: ОНТИ. Московский институт стали. 1936. С. 80-98.

80. Северденко В.П., Макушок Е.М., Равин А.Н. Окалина при горячей обработке металлов давлением. М.: Металлургия, 1977. С. 208.

81. Селезнев К.П., Таранин А.И., Тырышкин В.Г. Тепловое состояние роторов и цилиндров паровых и газовых турбин. M.-JL: Машиностроение, 1964.

82. Смагоринский М.Е. Упрочненный толстый лист. Л.: ЛГТУ,1991.

83. Смирнов H.A. Современные методы анализа и контроля продуктов производства. М.: Металлургия, 1980.

84. Спектрометрические методы определения следов элементов.-Под ред. Вайнфорднера. Д. М.: Мир, 1979.

85. Спивак Э.И. Анализ влияния температурного режима на показатели работы нагревательной печи. // Сталь. 1981. № 1. С.89-93.

86. Спивак Э.И., Смирницкая H.A. Экономия топлива в нагревательных печах прокатного производства. // Бюл. института «Черметинформация». М. 1988. № 22 (1074). С.25-38.

87. Справочник конструктора печей прокатного производства. Под ред. Тымчака В.М. В 2 т. М.: Металлургия, 1969.

88. Структура металлов и свойства. Пер. с англ./ Сборник./ М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии, 1957.

89. Тайц НЛО. Технология нагрева стали. М.: Металлургия, 1962.

90. Телегин A.C. Теплотехнические расчеты металлургических печей. М.: Металлургия, 1993.

91. Телегин A.C., Швыдский B.C., Ярошенко Ю.Г. Тепло массоперенос. М.: Металлургия, 1995.

92. Ткаченко Г.Г., Кагарлицкий A.C. О некоторых тенденциях совершенствования печного хозяйства черной металлургии за рубежом. // Бюл. института «Черметинформация». М. 1985. № 7. (987). С.23-37.

93. Физические величины. / Справочник / Ред. Григорьева PLC., Мейлихова Е.З. М.: Энергоатомиздат, 1991.

94. Физические методы анализа следов элементов. Под ред. Моррисон С.М. М.: Мир, 1967.

95. Филипов С.И. Теория металлургических процессов. М.: Металлургия, 1967.

96. Фрактография и атлас фрактограм. /Справочник./ Под ред. Бернштейна М .Л. М.: Металлургия, 1962.

97. Францевич И.Н., Войтович Р.Ф., Лаврененко В.А. Высокотемпературное окисление металлов и сплавов. Киев: Гостехиздат, 1963.

98. Химушин Ф.Ф. Нержавеющие стали. М.: Металлургия, 1967.

99. ШаскольскаяМ.П. Кристаллогафия. М.: Высшая школа, 1976.

100. Шмит-Томас К.Г. Металловедение для машиностроения. М.: Металлургия, 1995.

101. Энгль Б., Хойссмер Э.Н. Разработка системы сбора информации по металлографии и металловедению. // Черные металлы. 1998. № 6. С. 45-49.

102. Hulley J.M., Rolls R. High-temperature cohesion and adhesion of oxide scales on mild steel. //Journal of The Iron and Sleel Institute / 1970. V.208. №11. P. 1029-1030.

103. Meguid S.A. Surface engineering. Universety of Toronto. Canada. 1990.

104. Rahmel A., Tobolski J. Einfluss von Wasserdampf und Kohlendioxyd auf die Oxydation von Eisen in Sauerstoff Bei hohen Temperaturen. II Corrosion Science. 1965. v.5. P. 333-346.

105. Schulz H. Die Haftfestigkeit von Zunder. // Industrie Angeiger. 1967. Bd.89. №81. V. 10.10. 1967. S. 39-43.

106. Spangenberg M. Zur Haftfestigkeit von Walzzunder auf unlegiertem Stal. II Werkstoffe und Korrosion 1972. Bd. 23. №10. S. 880-886.

107. Tuck C.W., Barlow J. The effect of Reheating Furnace atmosphere on the adhesion of scale to steel. II Iron and Steel. 1972. V.45. №1. P. 31-38.