автореферат диссертации по металлургии, 05.16.05, диссертация на тему:Повышение эффективности производства проволоки из углеродистых сталей на основе моделирования процессов деформирования и структурообразования



3 ОД - НОЯ 1999

На правах рукописи

МОРОЗОВ СЕМЕН АНДРЕЕВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА ПРОВОЛОКИ ИЗ УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ НА ОСНОВЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ДЕФОРМИРОВАНИЯ И СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ

Специальность 05.16.05 - Обработка металлов давлением

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Магнитогорск - 1999

Работа выполнена в Магнитогорском государственном техническом университете им. Г.И. Носова.

Научный руководитель

доктор технических наук,

профессор

Никифоров Б.А.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Барков Л.А.

Ведущее предприятие ОАО «Магнитогорский метизно-металлургический завод»

Защита состоится 11 ноября 1999 г. в 15-00 на заседании диссертационного совета Д 063.04.01 в Магнитогорском государственном техническом университете им. Г.И. Носова по адресу: 455000, г. Магнитогорск, пр. Ленина, 38, МГТУ, малый актовый зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова.

Автореферат разослан «8» октября 1999 г.

кандидат технических наук,

доцент

Кулеша В.А.

Ученый секретарь диссертационного совета

Селиванов В.Н.

¡<810.2,27,0

Актуальностьработы. Получение металлопродукции с заданным уровнем потребительских свойств при снижении издержек производства и повышение за счет этого ее конкурентоспособности является злободневной задачей любого металлургического предприятия. Актуальна эта проблема и для метизных заводов страны, в частности, для одного из крупнейших предприятий отрасли - ОАО "Белорецкий металлургический комбинат" (ОАО БМК). В последние годы марочный сортамент сталей ОАО БМК претерпел существенные изменения. Резко возрос объем метизов из углеродистых сталей (до 80% от общего выпуска). Это обусловило необходимость совершенствования существующих технологических процессов производства проволоки из углеродистых сталей и изыскания путей снижения ее себестоимости.

Поскольку обеспечение конкурентоспособности выпускаемой продукции представляет собой сложную многоплановую проблему, то для ее решения требуется осуществить комплекс мероприятий по следующим направлениям:

- формирование заданных структуры и механических свойств катанки;

- управление структурообразованием и механическими свойствами при получении волоченной проволоки;

- совершенствование режимов волочения;

- реализация мероприятий по снижению себестоимости продукции за счет уменьшения энергоемкости её производства. Исследованию этих вопросов и посвящена настоящая работа.

Цель и задачи исследования. Целью работы являются повышение уровня потребительских свойств и снижение себестоимости проволоки путем совершенствования условий структу-рообразования и процесса формоизменения. Для достижения этой цели поставлены и решены следующие задачи:

- определены основные механические характеристики и параметры структуры в зависимости от деформационных и темпе-ратурно-скоростных условий горячей прокатки катанки;

- найдены рациональные условия формирования механических свойств волоченной проволоки в зависимости от структурного состояния катанки;

- исследованы и улучшены энергосиловые параметры волочения;

- выявлены пути снижения энергозатрат при волочении проволоки из углеродистых сталей и ее термообработке.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- выполнен сравнительный анализ структурного состояния стал» для условий деформационного стимулирования превращения в двухфазной области, а также - в отсутствии такого стимулирования; в результате установлено, что в первом случае существенно повышается вероятность образования зародышей феррита в теле зерен аустенита как на межфазных аустенит-фер-ритных границах, так и на иных дефектах кристаллической решетки;

- осуществлен выбор феноменологической модели аусте-нит-ферритного превращения и проведена процедура ее адаптации к условиям прокатки углеродистой стали в двухфазной области на стане 150 ОАО БМК;

- изучено влияние структурного состояния катанки, формирующегося при ее горячей прокатке в двухфазной области, на процессы структурообразования при волочении и рекристаллиза-ционном отжиге проволоки;

- разработана конечно-разностная математическая модель контактных напряжений при волочении, отличающаяся возможностью использования закона упрочнения любого вида, произвольного распределения коэффициента трения по длине рабочей зоны волоки и любой ее геометрии;

- исследованы силовые условия процесса волочения при линейном, логарифмическом и найденном законах упрочнения, а также установлено превалирующее влияние на усилие волочения среднего уровня коэффициента трения по сравнению с характером его распределения по длине рабочей зоны волоки;

- построена прикладная математическая модель энергозатрат при волочении проволоки и исследованы энергетические показатели процесса волочения в зависимости от основных технологических параметров.

Практическая ценность работы.

- предложены температурные режимы горячей прокатки катанки в двухфазной области в чистовом блоке клетей стана 150 ОАО БМК, обеспечивающие измельчение ферритных зерен, уменьшение размеров перлитных колоний и в конечном счете - при волочении и рекристаллизационном отжиге - повышение уровня механических свойств проволоки;

- установлены режимы охлаждения катанки с прокатного нагрева, гарантирующие достижение требуемого уровня механи-

ческих свойств с учетом реального разброса содержания углерода, марганца и кремния в стали; по данному техническому решению' подана заявка на изобретение;

- определены рациональные по энергозатратам нижние значения диаметроа заготовок из разных марок стали для получения проволоки; найдены маршруты волочения, выравнивающие загрузки двигателей по переходам; установлен предпочтительный интервал коэффициентов загрузки;

- разработаны рекомендации по снижению энергозатрат при волочении и термообработке проволоки в волочильных цехах.

Реализация работы в промышленности. Результаты диссертационной работы частично внедрены на ОАО "Белорецкий металлургический комбинат". Выполненные исследования позволили внести соответствующие изменения в технологическую инструкцию ТИ 173-ПС-02-352-88 по производству катанки. В результате внедрения в волочильных цехах разработанных предложений значения пределов прочности и текучести для стальной проволоки под холодную высадку повысились 8 среднем на 17% при одновременном увеличении относительного удлинения на 10%; существенно возросла способность образцов выдерживать осадку до 1/4 высоты без трещинообразования. Реализация рекомендаций по снижению энергозатрат позволила снизить их уровень при производстве проволоки из углеродистых сталей в цехах №№ 11, 12 в среднем на 8,4%, улучшить загрузку оборудования.

Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены и обсуждены на Втором конгрессе прокатчиков (Череповец, 1997 г.); на Второй международной научно-технической конференции «Проблемы пластичности в технологии» (Орел, 1998 г.); на Всероссийской научно-технической конференции «Новые материалы и технологии - 98» (Москва, 1998 г.); на Международной традиционной научно-технической конференции «Прогрессивные методы и технологии получения и обработки конструкционных материалов и покрытий» (Волгоград, 1999 г.); на техническом совете ОАО "БМК" (Белорецк, 1999 г.); на ежегодных научно-технических конференциях МГТУ в 1997-99 гг.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 1 монографии, 12 научных статьях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, списка литературы, включающего 100 на-

именований, и 4 приложений. Работа содержит 138 страниц машинописного текста, 33 рисунка, 21 таблицу.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении описана цель работы, показана ее актуальность и практическая значимость.

В первой главе проанализированы литературные данные о технологических особенностях производства проволоки из углеродистых сталей с содержанием углерода до 0,25% и путях повышения эффективности ее производства, а также сформулированы задичи исследования. Основными путями повышения эффективности производства продукции с гарантированным уровнем свойств (в частности, заданной структурой и механическими характеристиками) является совершенствование режимов горячей прокатки катанки, технологии волочения и термообработки. Развитие технологических процессов в указанном направлении следует дополнить разработкой мероприятий по снижению энергозатрат при производстве продукции.

На ОАО БМК катанка производится на высокоавтоматизированном проволочном стане 150. Формирование ее свойств осуществляется в основном при прокатке в десятиклетевом чистовом блоке и двухэтапном охлаждении (водяном и воздушном). В работах Колосова Б.Н., Евтеева Е.А., Пирогова В.А., Пилявского П.Е. и др. отмечается, что структурное состояние и механические характеристики катанки существенно влияют на свойства волоченной проволоки. К сожалению, это влияние хорошо изучено для высокоуглеродистых марок сталей и в гораздо меньшей степени -для сталей с содержанием углерода до 0,25%. Получить мелкозернистую структуру катанки можно, например, используя режимы горячей прокатки, для определения которых в последнее время ряд исследователей применяет термин «термомеханическая обработка» (ТМО). При ТМО температура деформации должна быть достаточно низкой для того, чтобы подавить рекристаллизацию аустенита и процессы динамического возврата. По мнению Jonas, Essadigi Е., Урцева В.Н., Морозова A.A. и ряда других исследователей наиболее эффективным способом получения структуры мелкозернистого полигонального феррита является прокатка в двухфазной аустенит-ферритной области. При этом, как и в случае с ТМО, резко повышается скорость образования зародышей

феррита, что приводит к быстрому уменьшению размеров феррит-ных зерен. Следует отметить, что структурное состояние катанки 8 значительной степени определяет и уровень ее механических характеристик. Однако в условиях ОАО БМК использование известного опыта прокатки в двухфазной области и применение рациональных режимов охлаждения катанки невозможно без адаптации к существующим условиям на стане 150 и проведения дополнительных исследований. Предстоящая реконструкция делает необходимость таких исследований еще более актуальной.

Закономерностям формирования структуры и механических характеристик проволоки из углеродистых сталей при ее волочении и термообработке посвящено большое количество работ (Пикеринг Ф.Б., Потемкин К.Д., Злотников М.И., Туленков К.И. и др.). На основании их анализа можно констатировать, что в связи с влиянием на струюгурообразование и деформационное упрочнение при волочении множества факторов, задача их прогнозирования и расчета для углеродистых сталей окончательно не решена. Так, одни авторы (Паршин В.Г., Васильев С.П.) предлагают зависимости, не учитывающие изменения интенсивности упрочнения при высоких деформациях. Другие (Недовизий И.В., Пирогов В.А., Логинов В.Н., Гуль Ю.П) получили соотношения для узкого сортамента сталей. Ряд исследователей делал попытку аппроксимировать упрочнение одной зависимостью в ущерб точности расчетов (Кузин Н.Е., Пилявский П.Е.) или предлагал сложные выражения (Никифоров Б.А., Королев H.A.), неудобные для практического использования.

Таким образом, создание инженерных зависимостей для оценки прочности и пластичности исходной заготовки при различных видах структурной подготовки металла, а также методов оценки упрочнения углеродистых сталей (с содержанием углерода до 0,25%) от величины деформации при волочении требуют своего решения.

Повышение конкурентоспособности метизов неразрывно связано с вопросами снижения их себестоимости. Последняя в немалой степени зависит от энергетических затрат (электроэнергия, газ) нь производство. Теоретические основы определения удельных энергозатрат при волочении хорошо разработаны. Однако попытки их приложения к производственным условиям наталкиваются на ряд трудностей. Последние прежде всего связаны с необходимостью отыскания таких важных в энергетическом иссле-

довании величин как усилия волочения по переходам с учетом фактического, а не гипотетического закона упрочнения деформируемого металла. До последнего времени детального анализа энергозатрат при волочении и последующей обработке проволоки на ОАО БМК не проводилось. Острая необходимость решать вопросы их экономии на различных технологических этапах и различном оборудовании метизных цехов требует построения адекватных математических моделей, проведения соответствующих исследований и выработке на этой основе рекомендаций по снижению энергозатрат.

Решение указанных выше задач направлено на достижение цели настоящей работы - повышение эффективности производства проволоки из углеродистых сталей.

Вторая глава посвящена прогнозированию структуры и механических свойств катанки из углеродистой стали для условий прокатки в двухфазной области.

С целью уточнения особенностей деформационного стимулирования (ДС) аустенит-ферритного превращения проведена серия лабораторных экспериментов на на пластометре торсионного типа, конструкция которого разработана в рамках данной работы. Выполнено сравнение при двух величинах переохлаждения ниже температуры Аг3 (Л1=40 и Э0°С) структур, формирующихся в углеродистой стали в отсутствии («статические условия») и в случае ДС.

Для «статических» условий (отсутствие ДС) показано, что при переохлаждении Д1=40 °С (1а=800 °С) в течение достаточно длительного времени (=600 с) функции распределения по размерам (ФРР) зерен феррита остаются практически идентичными и характеризуются максимумом в области 4+6 мкм. Доля зерен (р) с размерами от 4 до 6 мкм составляет 28,9 %. Средний размер фер-ритных зерен значимо не изменяется я 13,5 мкм)- Величина

превращенного обь'ема не увеличивается (\/прй29,5 %). Закалка образцов в момент окончания изотермической выдержки приводит к формированию структуры, типичной для первой стадии аустенит-ферритного превращения. При этом феррит образуется на границах аусгенитных зерен, которые в результате закалки превращаются в мартенситные области.

ФРР зерен феррита для изотермической выдержки при 750°С (Д1=90 °С) во многом подобны вышеописанным. Появление

зерен «второго поколения» (тэ>30 с) так же, как и в случае 1е=800 °С, приводит к уширению ФРР и смещению максимума в сторону больших размеров. С ростом Х/ПР средний размер феррит-ных зерен увеличивается с =13,2 мкм для Упр=23,5 % (тв=30 с)

до 1ф =34,2 мкм при \/Пр=62,8 % (тв=600 с).

Изменения ФРР аустенитных областей определяют три

фактора:

«окаймление» аустенитных зерен ферритом, выделяющим в структуре аустенитный объем;

- образование феррита на межфазных границах;

- рост феррита вглубь аустенитных зерен.

На ФРР аустенитных областей, которые определены для образцов, закаленных практически сразу после их остывания с 1=950°С до температур изотермических выдержек (800, 750 и 700ЭС), выделяются четыре группы областей с максимумами 36, 72, 108 и 210 мкм. Развитие превращения приводит к исчезновению (или уменьшению значений) дальних максимумов. Для всех исследованных переохлаждений при Упр>52% ФРР становятся од-номодальными.

Если в случае «статики» процессы «окаймления» ферритом аустенитных зерен и зарождения феррита на межфазных границах разделены во времени, то в случае ДС указанные процессы протекают параллельно. Помимо увеличения скорости превращения ярким проявлением деформационного стимулирования является существенное измельчение ферритного зерна, характерное для всех исследованных 1в и тв.

Деформационное стимулирование по сравнению со «статическими» условиями приводит к принципиально иным изменениям в ФРР областей аустенита. Четыре размерные группы, характерные для статических условий, при ДС выделить невозможно. ФРР аустенитных областей одномодальны для всех исследованных 1в и тв, причем средний размер этих областей при близких значениях \/пр гораздо меньше. Этот факт свидетельствует о достаточно большой вероятности зарождения феррита в объеме аусте-нитного зерна уже на начальных стадиях превращения. Полученные результаты, позволяют сделать вывод о том, что указанная вероятность возрастает с ростом переохлаждения и скорости де-

формирования; это подтверждается и характером изменения ФРР ферритных зерен.

В главе также осуществлен выбор наиболее подходящей для описания исследуемых процессов феноменологической модели аустенит-ферритного превращения, предложенной A.A. Морозовым, A.B. Капцаном, В.Н. Урцевым и В.Н. Дегтяревым. С целью оценки качества прогноза в случае деформации в двухфазной области проведен ряд расчетов для условий лабораторных экспериментов.

Для условий, представленных на рис.1, модель предсказала более значительное измельчение зерна по сравнению со «статическим» случаем, что хорошо согласуется с экспериментальными результатами.

Время, с

Рис. 1. Изменение среднего размера зерен феррита в ходе деформации при температуре 13=750°С со скоростью 0,066 с'1

Ряд коэффициентов, используемых в расчетах, имеет эмпирический либо полуэмпирический характер. В связи с этим для адаптации модели к условиям стана 150 ОАО «БМК» проведен промышленный эксперимент, заключающийся в варьировании температур конца прокатки катанки из стали Юкп в чистовом блоке клетей (tm) и условий охлаждения на сетчатом транспортере.

Адаптированная компьютерная модель превращения использована для прогнозирования структуры и механических свойств (ав, os) катанки, получаемых при различных температурах

конца прокатки в чистовом блоке для случая комбинированного (воздух + вода) охла>едения.

450

•400

СО

с=

« 350

ей

еэ

зоо

250

О»

750

800

850

900

£>50

Рис. 2. Зависимость расчетных значений ств и а8 от температуры прокатки в чистовом блоке

Таким образом, результаты вычислительных экспериментов для условий стана 150 0А0 5МК показывают рост прочностных свойств углеродистой стали при ее прокатке в двухфазной области, причем повышение и ав тем существеннее, чем ниже температура деформации в чистовом блоке клетей.

В третьей главе выполнены моделирование и исследование процесса волочения. Как было отмечено выше, преобразования структуры и соответствующее изменение механических свойств катанки окажут существенное влияние на энергосиловые параметры процесса волочения. Указанное влияние прежде всего отразится через закономерности деформационного упрочнения. При исследовании процесса волочения решена одна из важных поставленных в работе задача построения прикладной математической модели расхода энергии. Её существенной составной частью является численная конечно-разностная модель контактных напряжений и других силовых условий процесса, позволяющая вести расчеты для любых законов упрочнения деформируемого металла.

В соответств^ с примененным подходом очаг деформации разбили по горизонтальной координате (X) на т достаточно малых элементов вертикальными плоскостями. Нумерацию вели от выхо-

да (0), ко, входу (т). Для /- го элемента, ограниченного сечениями с площадями и г , использовали в конечно-разностном виде

г X. I'

уравнения равновесия и приближенное условие пластичности. В результате нашли в /- ом сечении усредненное по вертикали продольное растягивающее напряжение ( а, - текущий полуугол конуса волоки):

=

\ ' \-f.tga, х-

и контактное нормальное напряжение:

=Кг, - <*х. -/&<*<)■■

В /- ом элементе предел текучести определяется законом деформационного упрочнения сг^ = ^(М.сг^ДД), а касательное

контактное напряжение - законом трения г. =/1сгл ,

где М - химический состав, определяемый маркой стали; сг4-- начальный предел текучести деформируемого ме-

талла; волоки;

0, О, - начальный и текущий диаметры рабочего канала

Ь-текущий коэффициент трения.

На основе прёдставленных уравнений построен численный алгоритм расчета контактных и продольных растягивающих напряжений в очаге деформации при волочении. Процедура осуществляется от входного сечения (с учетом противонатяжения) к выходному. Она завершается определением растягивающего напряжения в последнем ахо и усилия волочения }'в - ок /гГо. Модель

реализована компьютерной программой для ПЭВМ. Сопоставление найденных нами значений напряжения и усилия волочения с полученными при тех же исходных данных и предположениях по формулам С.И.Губкина, И.Л.Перлина показало полное совпадение. Сравнение экспериментально определенной силы волочения с расчетной также дает хорошее совпадение результатов (расхождение в пределах 10-20%).

Провели также необходимое экспериментальное исследование для установления фактических законов упрочнения деформируемого металла. Упрочнение углеродистой стали при волочении с

I

12

катанки (с исходным пределом текучести о$о= 290-330 МПа) аппроксимировать одной зависимостью в широком интервале деформаций (до 99%) оказалось затруднительно. Поэтому математическое описание предела текучести было выполнено тремя различными уравнениями (й и с! - диаметры заготовки и проволоки соответственно, мм):

для отношения.^ ^ [Д8 ^ = ^бад^0'*

ПРИ 1,28^3,5 ^ = 155 + 1^/1+!^

при 3,5ч^<10,5 с7! = 480 + СГ(./0,5 + 1п1)

Погрешность расчета не превышает ±40 МПа.

Исследовали деформационное упрочнение при волочении отожженной углеродистой стали. На основе анализа кривых упрочнения установили, что до деформации 85% увеличение предела текучести хорошо описывается уравнением:

, Л40'55 + 550 1п-

ИГ

Погрешность расчета в этом случае не превышает ±20 МПа.

Для оперативных расчетов построенные зависимости деформационного упрочнения запрограммированы и представлены в табличной форме.

С помощью конечно-разностной модели осуществили расчетное исследование влияния на силовые условия волочения трех групп параметров, распределенных по длине очага деформации: предела текучести, изменяющегося в соответствии с законом упрочнения, степени деформации, накапливающейся в зависимости от геометрии рабочего канала волоки, и коэффициента трения, определяемого факторами контактного взаимодействия заготовки с инструментом (микрогеометрией, твердостью, смазкой, скоростью скольжения, температурой и другими). Рассматривали как базовый случай волочения катанки диаметром 6,5 мм с пределом текучести 290 МПа на диаметр 5,35 мм (580 МПа) в очаге деформации длиной /а= 5 мм.

Получено, что вид закона упрочнения (линейный, логарифмический - в зависимости от вытяжки или фактический -см. выше) существенно влияет на характер изменения и уровень

контактного нормального напряжения, величину продольного растягивающего наИряжения и усилие волочения. В частности, последнее изменяется в пределах 12%. Лишь при фактическом законе упрочнения расчетное усилие практически совпадает с экспериментальным значением.

Выявлены особенности силовых условий в волоках с двумя формами рабочего канала: конусной и ее плавного сопряжения с радиальной на выходе. В первом случае с ростом полуугла конусности (при /е= const) конечный предел текучести металла и напряжение волочения возрастают с различной интенсивностью. Поэтому имеется точка совпадения указанных величин (при «=16 град., с%=800 МПа), разделяющая график на реализуемую и нереализуемую зоны. Усилие волочения с ростом полуугла (с 5 до 12 град) значительно повышается (с 5,4 до 8,1 кН). Во втором случае (при а- 7 град.) с увеличением радиуса выходной радиальной части (до 50 мм) конечный предел текучести и напряжение волочения снижаются, причем с одинаковой интенсивностью. При г=41 мм рабочая зона целиком становится радиальной. Аналогичный характер в зависимости от указанного радиуса имеет и усилие волочения.

Установлено превалирующее влияние на усилие волочения среднего уровня коэффициента трения по сравнению с характером его распределения по длине рабочей зоны волоки. Так, при постоянной средней величине разнообразные распределения коэффициента (линейно возрастающее или убывающее, с промежуточным максимумом или минимумом ) изменяют усилие не более, чем на 1-2%. С переходом же от среднего значения 0,075 к 0,060 усилие уменьшается примерно на 10%, а к 0,090 -увеличивается таким же образом.

В конечном счете построили прикладную математическую модель расхода энергии при волочении на станах с асинхронными электродвигателями. Её основными соотношениями определяются:

- удельные (на единицу массы проволоки) энергозатраты при многократном волочении (кВт-ч/кг):

А-ЕЛ.-».™'^

- массд погонного метра проволоки после j -го перехода, кг:

т, = 6,17-= б,17-ю-'

Я

- мощность деформации в /-ом переходе (полезная затрачиваемая мощность, кВт):

- зависимость к.п.д. электродвигателя в /-ом переходе от коэффициента полезной загрузки д^у Иим' найденная экспериментально:

N.

N.

Я,

_ Л'ном)

где Аз ' УДельные энергозатраты, ^ и ^ -диаметр проволоки до и после /-го перехода, мм; - вытяжка, Рв; - усилие волочения, определяемое с помощью конечно-разностной модели, кН, V) - скорость волочения, м/с, Л/ф, - фактическая мощность, затрачиваемая двигателем, кВт, (все указанные выше величины - в /-ом переходе), N нш - номинальная мощность двигателя.

Экспериментальную зависимость для к.п.д. нашли в условиях стана «2500/6» фирмы «СКЕТ» ОАО БМК. Проволоку диаметром от 2,95 - 4,30 мм с временным сопротивлением разрыву 1290-И 590 МПа протягивали за один переход на отделочном блоке со степенью деформации 13,0+34,5% при скоростях от 4,35 до 8,4 м/с. Регистрировали фактическую мощность, потребляемую двигателем в стационарном режиме. Мощность деформации рассчитывали. Полученные диапазоны: N я, ;//; = 0,3-0,8.

---од — и,о

N ком

Представленная модель реализована компьютерной программой для ПЭВМ. Её применение позволяет анализировать энергетические показатели процесса волочения и улучшать его в направлении снижения энергозатрат.

В четвертой главе на основе представленных выше математических моделей структурообразования при горячей прокатке катанки из углеродистой стали и энергосиловых параметров процесса волочения этой катанки осуществлено усовершенствование сквозного технологического процесса производства проволоки в условиях ОАО БМК. Ранее был выполнен промышленный экспе-

римент (глава 2), позволивший получить катанку с различным структурным состоянием. Далее проведено комплексное исследование влияния исходного структурного состояния на процессы формирования структуры и механических свойств при волочении и рекристаллизационном отжиге проволоки. Показано, что реализация при прокатке углеродистой стали в чистовом блоке клетей стана 150 ОАО БМК деформационного стимулирования аустенит-ферритного превращения позволяет сформировать благоприятное структурное состояние катанки. Оно приводит при последующих волочении и рекристаллизационном отжиге к получению комплекса структурных параметров, обеспечивающих повышение уровня механических свойств проволоки.

Проведен анализ результатов указанного промышленного эксперимента на стане 150 ОАО БМК (глава 2) показавший, что температура конца прокатки (t«n) и траектория охлаждения с прокатного нагрела оказывают существенное влияние на параметры структуры и механические свойства металлопродукции. Дополнительно проведены лабораторные пластометрические исследования, позволившие предложить новое техническое решение, заключающееся в регламентации tKn и траектории охлаяодения катанки в зависимости от содержания в стали углерода, марганца и кремния.

Сравнительный анализ механических свойств проката, изготовленного по опытной технологии и технологии, взятой в качестве ближайшего аналога, показал следующее. Дисперсия механических свойств по партиям снизилась в среднем на 54%. Повышение а0 и as составило в среднем 17% при одновременном увеличении относительного удлинения на 10%, а относительного сужения на 12%.

Предложенные режимы охла>едения катанки с прокатного нагрева позволяют достигать требуемого уровня механических свойств. Выполненные исследования позволили внести необходимые изменения в технологическую инструкцию ТИ 173-ПС-02-352-88 "Производство проволоки в прокатном цехе №2".

С использованием разработанной прикладной математической модели расхода энергии выполнено обширное исследование применяемых и возможных режимов волочения на машинах 2500 «СКЕТ» цеха N212 ОАО БМК. Изучено для разных марок стали и при различных скоростях влияние на энергетические показатели

процесса диаметра исходной заготовки, числа переходов, характера маршрута волочения, номинальной мощности двигателей.

С увеличением диаметра заготовки от 3 до 10 мм полезная затрачиваемая мощность и коэффициент загрузки двигателей растут, быстро возрастает и к.п.д., сильно зависящий от загрузки; поэтому мощность, в целом потребляемая двигателем, и энергозатраты, в том числе, и в денежном выражении снижаются. Как следствие, типичный стан 2500 «СКЕТ» с двигателями номинальной мощности 55 кВт целесообразно использовать для волочения с заготовки диаметром не менее 4,0 мм из стали с сг3=850-1000 МПа и не менее 6,0 мм при 03=29О-35О МПа. В противном случае загрузка двигателей слишком мала (менее 0,4), к.п.д. низок (менее 0,5), а расход энергии соответственно повышен.

Выявлено увеличение загрузки двигателей и вместе с тем снижение затрат на электроэнергию при уменьшении числа переходов, когда диаметры заготовки и получаемой проволоки сохраняются. Если же маршрут прямоточного волочения характеризуется убыванием частных обжатий, то в этом случае можно обеспечить благоприятную равномерную энергозагрузку двигателей по блокам. Алгоритм отыскания такого маршрута заложен в соответствующую компьютерную программу.

Установлена область предпочтительных по расходу энергии значений коэффициента полезной загрузки двигателей: 0,4-0,8. При загрузке, меньшей 0,4, затраты резко возрастают, а при большей 0,8, возникают вредные перегрузки двигателей. Для снижения энергозатрат на волочение путем перехода в указанную область в цехе № 12 следует применять двигатели номинальной мощностью 35-40 кВт (вместо 55 кВт). Осуществить эту рекомендацию можно путем перемотки имеющихся двигателей.

В условиях ОАО БМК на основе результатов экспериментов и теплотехнических расчетов проанализированы энергозатраты на термообработку проволоки в колпаковых и проходных многониточных электропечах. В первых выявлены дополнительные энергопотери (20-40 кВт-ч/т) в связи с увеличением длительности процесса из-за отсутствия вентиляторов, а также неэкономичностью отжига проволоки на катушках. Более эффективен отжиг в бунтах с разъёмных катушек.

На многониточных печах и высокотемпературных сушилах обнаружили большие по сравнению с расчетными потери при холостом ходе (530 тыс. кВт-ч в год на агрегат) и при снижении про-

изводительности. Для уменьшения указанных энергопотерь рекомендуется ввести систему контроля за состоянием нагревателей, теплоизоляции и систему автоматического регулирования тока на нагревателях. Следует усовершенствовать систему подачи защитного газа в ^ечь с целью обеспечения равномерности его распределения по муфелям и систему управления двигателями намоточных аппаратов, обеспечив постоянство скорости при колебаниях напряжения сети.

В перспективе при техническом перевооружении для снижения энергозатарат следует перейти на колпаковые печи с повышенной массой садки, разделением мотков и работой на защитных атмосферах с высоким содержанием водорода, а также - на более производительные проходные печи (с увеличенной длиной и числом ниток), особенно на тонких размерах.

Разработанные предложения по снижению расхода энергии при волочении и термообработке проволоки положительно рассмотрены руководством ОАО БМК, принявшим соответствующие решения по их реализации. Частичное внедрение указанных предложений позволило снизить уровень энергозатрат при производстве проволоки из углеродистых сталей в цехах №№ 11, 12 в среднем на 8,4%, улучшить загрузку оборудования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработана конструкция пластометра торсионного типа, позволяющего проводить исследования по формированию структур стали в широком диапазоне температур и скоростей деформации.

2. Выполнен сравнительный анализ структурного состояния углеродистых сталей для условий "статики" и деформации в двухфазной области. Он показал, что деформационное стимулирование не только увеличивает скорость образования 'зародышей феррита на границах аустенитных зерен, но и повышает вероятность образования таких зародышей в теле зерен аустенита как на межфазных аустенит-ферритных границах, так и на иных дефектах кристаллической решетки, причем указанная вероятность растет с увеличением переохла>едения и скорости деформации.

3. Проведен промышленный эксперимент по варьированию условий структурообразования при производстве катанки в усло-

t

виях стана 150 ОАО БМК. В результате установлено, что прокатка углеродистой стали в двухфазной области приводит к измельчению ферритного зерна и к уменьшению размеров перлитных колоний. Указанные структурные изменения обеспечивают при последующих волочении и рекристаллизационном отжиге повышение пределов прочности и текучести в среднем на 17% при одновременном увеличении относительного удлинения на 10%. Также существенно (до 78%) возрастает способность стали к холодной осадке до 1/4 первоначальной высоты без трещинообразования.

4. Осуществлен выбор феноменологической модели аусте-нит-ферритмого превращения и проведена процедура ее адаптации к условиям прокатки углеродистой стали в двухфазной области на стане 150 ОАО БМК. Реализована серия вычислительных экспериментов, показавших, что повышение прочностных свойств углеродистой стали при ДС аустенит-ферритного превращения растет с увеличением переохлаждения ниже температуры Аг3.

5. На основе экспериментального исследования предела текучести и временного сопротивления разрыву проволоки из углеродистых сталей построены выражения фактического деформационного упрочнения, необходимые для дальнейшего исследования процесса волочения.

6. Разработана и реализована компьютерной программой конечно-разностная математическая модель контактных напряжений и других силовых условий при волочении, дающая возможность использования закона упрочнения любого вида, учета произвольного распределения коэффициента трения по длине рабочей зоны волоки и задания любой ее геометрии.

7. Осуществлено с помощью конечно-разностной модели расчетное и-следование влияния на силовые условия волочения трех групп параметров, распределенных по длине очага: предела текучести, степени деформации и коэффициента трения. Получено, что лишь при фактическом законе упрочнения расчетное усилие практически совпадает с экспериментальным значением. Установлено превалирующее влияние на усилие волочения среднего уровня коэффициента трения по сравнению с характером его распределения по длине рабочей зоны волоки.

8. Построена и реализована компьютерной программой прикладная математическая модель расхода энергии при золочении, включающая конечно-разностную процедуру определения деформирующего усилия и оценку фактического к.п.д. стана в каждом

переходе. Её применение позволяет анализировать энергетические показатели процесса и улучшать его в направлении снижения энергозатрат.

9. Установлены режимы охла>вдения катанки с прокатного нагрева, гарантирующие достижение требуемого уровня механических свойств с учетом реального разброса содержания углерода, марганца и кремния в стали. По данному техническому решению подана заявка на изобретение. Внесены соответствующие изменения в технологическую инструкцию ТИ 173-ПС-02-352-88 "Производство катанки в прокатном цехе № 2".

10. Выполнено с использованием разработанной прикладной математической модели расхода энергии обширное исследование применяемых и возможных режимов волочения на машинах 2500 «СКЕТ» цеха №12 ОАО БМК. Изучено для разных марок стали и при различных скоростях влияние на энергетические показатели процесса диаметра исходной заготовки, числа переходов, характера маршрута волочения, номинальной мощности двигателей.

11. Установлена область предпочтительных по расходу энергии значений коэффициента полезной загрузки двигателей:

0.4.0,8. Для снижения энергозатрат на волочение путем перехода в указанную область в цехе № 12 следует применять двигатели номинальной мощностью 35-40 кВт (вместо 55 кВт). Осуществить эту рекомендацию можно путем перемотки имеющихся двигателей.

12. Разработаны рекомендации по снижению энергозатрат при волочении и термообработке проволоки. Их реализация позволила осуществиУь рациональную загрузку оборудования и частичную его замену, а также снизить энергозатраты в цехах №№ 11, 12 ОАО БМК в среднем на 8,4%. Указанные рекомендации могут быть реализованы на других предприятиях метизной отрасли страны.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах

1. Производство проволоки из углеродистых сталей / Крымчанский И.И., Терских С.А., Платов С.И., Морозов С.А. - Магнитогорск, 1999.-106с.

2. Анализ энергосиловых параметров волочения проволоки / Платов С.И., Морозов С.А., Крымчанский И.И., Терских С.А. // В кн.:

Металлургические машины и процессы (Теория и практика). Сб. научн. тр. - Магнитогорск, 1998 - С. 120-124.

3. Зависимость временного сопротивления катанки из низкоуглеродистых сталей от химсостава / Морозов С.А., Платов С.И., Терских С.А., Крымчанский И.И. // В кн.: Моделирование и развитие технологических процессов обработки металлов давлением. Сб. научн. тр. - Магнитогорск, 1998 - С. 28-34.

4. Анализ энергозатрат при волочении проволоки / Крымчанский И.И., Терских С.А., Платов С.И., Морозов С.А. // Производство проката. - 1998,-№8- С.17-20.

5. Макарчук А.А., Морозов С.А. Экспериментальное исследование устойчивости полосы при прокатке на гладкой бочке // В кн.: Проблемы пластичности в технологии. Тезисы докладов II международной научно-технической конференции. - Орел, 1998. - С. 43-44.

6. Платов С.И., Морозов С.А. Пути снижения энергозатрат при волочении проволоки // Тезисы докладов Всероссийской научно-технической конференции «Новые материалы и технологии - 98». - Москва, "МАТИ» -РГТУ, 1998. - С. 87-88.

7. Экспериментальное определение кривых деформационного упрочнения на пластометре торсионного типа / Никифоров Б.А., Морозов С.А., Дегтярев В.Н., Урцев В.Н. // В кн.: Обработка сплошных к слоистых материалов. Межвузовский сб. научн. тр. -Магнитогорск, 1999. - С. 84-88.

8. Никифоров Б.А., Платов С.И., Морозов С.А. Математическая модель контактных напряжений при волочении // В кн.: Моделирование и развитие технологических процессов обработки металлов давлением. Сб. научн. тр. - Магнитогорск, 1999. - С. 17 -20.

9. Инженерные расчеты в технологии сталепроволочного производства / Терских С.А., Крымчанский И.И., Зюзин В.И., Морозов С.А., Платов С.И. // В кн.: Обработка сплошных и слоистых материалов. Межвузовский сб. научн. тр. - Магнитогорск, 1999. - С. 135144.

10. Прямое наблюдение аустенит-ферритного превращения в углеродистой стали / ¿Залялютдинов М.К., Урцев В.Н., Морозов С.А., Дегтярев В.Н. //В. кн.: Моделирование и развитие технологических процессов обработки металлов давлением. Сб. научн. тр. - Магнитогорск, 1999. - С. 6-9.

11. Прокатка углеродистых сталей в двухфазной области / Морозов С.А., Дегтярев В.Н., Урцев В.Н., Платов С.И. // В кн.: Процессы

и оборудование металлургического производства. Сб. научн. тр. -Магнитогорск, 1999. - С. 161-166.

12. Пути снижения энергозатрат при термообработке проволоки в колпаковых и проходных электропечах / Крымчанский И.И., Терских С.А., Платов С.И., Морозов С.А. // В кн.: 235 лет в Российской металлургии. Сб. научн. тр. - Магнитогорск-Белорецк, 1997. - С. 137-139.

13. Конструкция пластометра торсионного типа / Капцан Ф.В., Ур-цев В.Н., Морозов С.А. и др. // В кн.: Совершенствование технологии на ОАО "ММК". Сб. тр. Центральной лаборатории контроля, вып. 3. - Магнитогорск, 1999. - С. 321-324.

>

Введение

Глава 1. Особенности процесса производства проволоки из углеродистых сталей и пути повышения его эффективности.

1.1. Требования, предъявляемые к катанке и проволоке из углеродистых сталей и существующие способы их производства.

1.2. Процессы стуктурообразования при горячей прокатке.

1.3. Формирование структуры и свойств при волочении проволоки.

1.4. Снижение энергозатрат при производстве проволоки.

1.5. Пути совершенствования технологии производства и постановка задачи исследования.

Глава 2. Прогнозирование структуры и механических свойств катанки из углеродистой стали для условий прокатки в двухфазной области.

2.1. Экспериментальные исследования структурных преобразований углеродистой стали, деформируемой в двухфазной области.

2.1.1. Материал и методика эксперимента.

2.1.2. Изменение параметров зеренной структуры при аустенит-ферритном превращении.

2.1.3. Деформационное стимулирование аустенит-ферритного превращения.

2.2. Выбор и адаптация феноменологической модели аустенит-ферритного превращения.

2.3. Промышленный эксперимент по варьированию условий структурообразования при производстве катанки

2.4. Вычислительные эксперименты по прогнозированию структуры и механических свойств углеродистой стали для условий стана 150 ОАО БМК.

Выводы

Глава 3. Моделирование и исследование энергосиловых параметров процесса волочения.

3.1. Разработка математической модели контактных напряжений при волочении.

3.2. Построение зависимостей деформационного упрочнения проволоки из углеродистых сталей.

3.2.1. Упрочнение углеродистой стали при волочении с катанки и нормализованной заготовки.

3.2.2. Деформационное упрочнение при волочении отожженной углеродистой стали.

3.3. Теоретическое исследование силовых условий волочения

3.4. Математическая модель расхода энергии при волочении

Выводы

Глава 4. Совершенствование технологических процессов производства проволоки из углеродистых сталей.

4.1. Формирование структуры и механических свойств проволоки в зависимости от структурного состояния катанки.*.

4.2. Эффективные режимы охлаждения катанки с прокатного нагрева.

4.3. Совершенствование режимов волочения и снижение энергозатрат при производстве проволоки.

Получение металлопродукции с заданным уровнем потребительских свойств и повышение за счет этого ее конкурентоспособности является злободневной задачей любого металлургического предприятия. Актуальна эта проблема и для метизных заводов страны, в частности, для одного из крупнейших - предприятий отрасли - ОАО "Белорецкий металлургический комбинат" (ОАО БМК). В последние годы марочный сортамент сталей ОАО БМК претерпел существенные изменения. Резко возрос объем метизов из углеродистых сталей (до 80% от общего выпуска). Кроме того, с середины 90-х годов начал осваиваться выпуск новых для комбината видов продукции из низкоуглеродистых марок сталей (например, проволоки для сеток из стали 08Ю, гвоздевой провоI локи из сталей Ст.1-Ст.З и т.д.), а также заключен ряд долгосрочных контрактов с зарубежными фирмами на поставку таких изделий. Это обусловило необходимость создания новых и совершенствования существующих технологических процессов производства проволоки из углеродистых сталей и изыскания путей снижения ее себестоимости. Особенно остро ощущается такая необходимость для продукции из сталей с относительно небольшим содержанием углерода - до 0,25%.

Поскольку обеспечение конкурентоспособности выпускаемой продукции представляет собой сложную многоплановую проблему, то для ее решения требуется осуществить комплекс мероприятий по следующим направлениям:

1) формирование заданных структуры и механических свойств катанки;

2) управление структурообразованием и механическими свойствами при получении волоченой проволоки;

3) разработка мероприятий по снижению себестоимости продукции за счет уменьшения энергоемкости при ее производстве.

Первый путь направлен прежде всего на формирование таких структурных и механических свойств катанки в процессе производства, которые обеспечили бы ее дальнейший качественный передел (волочение, термообработку). 6

Эта задача в нашей стране и за рубежом решается в основном за счет нахождения нужных температурно-скоростных и деформационных условий горячей прокатки, особенно в предчистовых и чистовых блоках сортовых станов, и режимов охлаждения катанки. Однако в условиях ОАО БМК использование известного опыта невозможно без адаптации к существующим условиям на стане 150 и приведения дополнительных исследований. Предстоящая реконструкция этого стана делает необходимость таких исследований еще более актуальной.

Закономерности формирования структуры и механических характеристик проволоки из углеродистых сталей при ее волочении и термообработке изучены достаточно глубоко. Эти же процессы в зависимости от структурного состояния катанки и ее свойств изучены в значительно меньшей степени. В то же время они в конечном счете определяют потребительские параметры готовой продукции - проволоки.

Повышение конкурентоспособности метизов неразрывно связано с вопросами ¿нижения их себестоимости. Последняя в немалой степени зависит от энергетических затрат (электроэнергия, газ) на производство. До последнего времени детального анализа энергозатрат при получении проволоки на ОАО БМК не проводилось. Необходимость решать вопросы их экономии на различных технологических этапах и различном оборудовании метизных цехов требует проведения соответствующих исследований и выработке на их основе рекомендаций по снижению энергозатрат.

Решению вышеперечисленных задач посвящена настоящая работа.

Автор выражает глубокую благодарность сотрудникам исследователь-ско-технологического центра "Аусферр", ЦИЛ ОАО БМК, Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И.Носова за помощь в проведении исследований, обсуждение результатов работы и полезные консультации.

1. ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА ПРОВОЛОКИ ИЗ УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ И ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЕГО ЭФФЕКТИВНОСТИ

Выводы

1. • Проведено комплексное исследование влияния структурного состояния катанки из углеродистой стали на процессы формирования структуры и механических свойств при волочении и рекристаллизационном отжиге проволоки для двух партий, отличающихся температурами конца прокатки в чистовом блоке клетей стана 150 ОАО БМК (^=920 °С для режима 1 - прокатка в аустенитной области; 1^=860 °С для режима 4 - прокатка в двухфазной области) и имеющих существенно различные значения структурных параметров

2. Показано, что реализация при прокатке углеродистой стали деформационного стимулирования аустенит-ферритного превращения позволяет сформировать структурное состояние катанки, обеспечивающее повышение уровня механических свойств проволоки.

3. Предложены режимы охлаждения катанки, которые позволяют получать продукцию с требуемым уровнем механических свойств, учитывая реальное содержание углерода, марганца и кремния в стали. На основе предложенного технического решения внесены изменения в технологическую инструкцию ТИ-173-ПС-02-352-88 «Производство катанки в прокатном цехе № 2» ОАО БМК.

113

4. Выполнено с использованием разработанной прикладной математической модели расхода энергии исследование применяемых и возможных режимов волочения на машинах 2500 «СКЕТ» цеха №12 ОАО БМК. Изучено для разных марок стали и при различных скоростях влияние на энергетические показатели процесса диаметра исходной заготовки, числа переходов, характера маршрута волочения, номинальной мощности двигателей.

5. Получено, что с увеличением диаметра заготовки от 3 до 10 мм коэффициент полезной загрузки двигателей растет, поэтому энергозатраты снижаются. Рекомендовано типовой стан 2500 «СКЕТ» с двигателями номинальной мощности 55 кВт использовать для волочения с заготовки диаметром не менее 4,0 мм из стали с ст8=850-1000 МПа и не менее 6,0 мм при а8=290-350 МПа.

6. Выявлено увеличение загрузки двигателей и вместе с тем снижение затрат на электроэнергию при уменьшении числа переходов. Если же маршрут прямоточного волочения характеризуется убыванием частных обжатий, то в этом случае молено обеспечить благоприятную равномерную энергозагрузку двигателей по блокам. Алгоритм отыскания такого маршрута заложен в соответствующую компьютерную программу.

7. Установлена область предпочтительных по расходу энергии значений коэффициента полезной загрузки двигателей: 0,4-0,8. Для снижения энергозатрат на волочение путем перехода в указанную область в цехе № 12 следует применять двигатели номинальной мощностью 35-40 кВт (вместо 55 кВт). Осуществить эту рекомендацию можно путем перемотки имеющихся двигателей.

8. Проанализированы энергозатраты на термообработку проволоки в колпаковых и проходных многониточных электропечах. Выявлены источники повышенного расхода энергии; разработаны текущие и перспективные мероприятия по их устранению и компенсации.

9. Разработанные предложения по уменьшению энергозатрат при производстве проволоки приняты к внедрению на ОАО БМК (см. Приложения

-3). Частичное внедрение указанных предложений позволило снизить нергозатрат в цехах №№ 11, 12 в среднем на 8,4 %. I

115

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработана конструкция пластометра торсионного типа, позволяющего проводить исследования по определению сопротивления металла пластической деформации и формированию структур стали в широком диапазоне температур и скоростей деформации.

2. Выполнен сравнительный анализ структурного состояния углеродистой стали для условий "статики" и деформации в двухфазной области. Он показал, что деформационное стимулирование не только увеличивает скорость образования зародышей феррита на границах аустенитных зерен, но и повышает вероятность образования таких зародышей в теле зерен аустенита как на межфазных аустенит-ферритных границах, так и на иных дефектах кристаллической решетки, причем указанная вероятность растет с увеличением переохлаждения и скорости деформации.

3. Проведен промышленный эксперимент по варьированию условий I структурообразования при производстве катанки в условиях стана 150 ОАО БМК. Установлено, что прокатка углеродистой стали в двухфазной области приводит к измельчению ферритного зерна и к уменьшению размеров перлитных колоний. Указанные структурные изменения обеспечивают при последующих волочении и рекристаллизационном отжиге повышение временного сопротивления разрыву и предела текучести в среднем на 17% при одновременном увеличении относительного удлинения на 10%. Также существенно возрастает способность стали к холодной осадке до 1/4 первоначальной высоты без трещинообразования.

4. Осуществлен выбор феноменологической модели аустенит-ферритного превращения и проведена процедура ее адаптации к условиям прокатки углеродистой стали в двухфазной области на стане 150 ОАО БМК. Реализована серия вычислительных экспериментов, показавших, что повышение прочностных свойств углеродистой стали при ДС аустенит-ферритного превращения растет с увеличением переохлаждения ниже температуры Аг3.

116

5. Разработана и реализована компьютерной программой конечно-разностная математическая модель контактных напряжений и силовых условий при волочении, дающая возможность использования закона упрочнения любого вида, учета произвольного распределения коэффициента трения по длине рабочей зоны волоки и задания любой ее геометрии.

6. Выполнено экспериментальное исследование предела текучести и временного сопротивления разрыву проволоки из углеродистых сталей. Построены выражения деформационного упрочнения для различных условий.

7. Осуществлено с помощью конечно-разностной модели расчетное исследование влияния на силовые условия волочения произвольно распределенных по длине очага предела текучести, степени деформации и коэффициента трения. Получено, что лишь при фактическом законе упрочнения расчетное усилие практически совпадает с экспериментальным значением. Установлено превалирующее влияние на силу волочения среднего значения коэффициента трения по сравнению с характером его распределения по длине рабочей зоны волоки.

8. Построена и реализована компьютерной программой прикладная математическая модель расхода энергии при волочении, включающая конечно-разностную процедуру определения деформирующего усилия и оценку фактического к.п.д. стана в каждом переходе. Её применение позволяет анализировать энергетические показатели процесса и улучшать его в направлении снижения энергозатрат.

9. Установлены режимы охлаждения катанки, гарантирующие достижение требуемого уровня механических свойств с учетом реального разброса содержания углерода, марганца и кремния в стали. По данному техническому решению подана заявка на изобретение. Внесены соответствующие изменения в технологическую инструкцию ТИ 173-ПС-02-352-88 "Производство катанки в прокатном цехе № 2".

10. Выполнено с использованием разработанной прикладной математической модели расхода энергии исследование применяемых и возможных ре

117 жимов волочения на машинах 2500 «СКЕТ». Изучено для разных марок стали и при различных скоростях влияние на энергетические показатели процесса диаметра исходной заготовки, числа переходов, характера маршрута волочения, номинальной мощности двигателей.

11. Установлена область предпочтительных по расходу энергии значений коэффициента полезной загрузки двигателей: 0,4-0,8. Для снижения энергозатрат на волочение путем перехода в указанную область в цехе № 12 следует применять двигатели номинальной мощностью 35-40 кВт.

12. Разработаны рекомендации по снижению энергозатрат при волочении и термообработке проволоки. Их реализация позволила осуществить рациональную загрузку оборудования и частичную его замену, а также снизить энергозатраты в цехах №№ 11, 12 ОАО БМК в среднем на 8,4%.

118