автореферат диссертации по металлургии, 05.16.05, диссертация на тему:Разработка научных основ формирования свойств высококачественных метизов и создание эффективных технологий их производства

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработан концептуальный подход к проблеме создания технологии производства новых видов высококачественных метизов с целью гарантированного обеспечения свойств проволоки требованиям назначения, повышения эксплуатационных характеристик, надежности и ресурса изделий, изготавливаемых из проволоки. Создана обобщенная схема влияния технологических факторов производства проволоки на ее свойства, которая охватывает оценку всех факторов влияния, начиная от химического состава стали и, заканчивая оценкой влияния режимов обработки проволоки на готовом размере. Такой концептуальный подход позволил: конкретизировать общие требования проволочного производства к химической и металлографической чистоте стали в зависимости от назначения проволоки; отработать общую технологическую схему повышения качества выплавки стали, технологию изготовления катанки и производство проволоки, используя эффективные технологические решения на каждом переделе; выявить закономерности влияния общих факторов технологии производства проволоки на ее свойства и специфику формирования свойств проволоки в зависимости от назначения.

2. Теоретические и экспериментальные исследования, а также обобщение обширного опыта производства проволоки различных видов на ОАО «Белметкомбинат» позволили сформулировать и научно обосновать требования к углеродистой и высоколегированной стали для производства разных видов проволоки, в том числе и к проволоке микронных размеров. Исследовано влияние свойств стали на качество проволоки, разработаны технологии выплавки новых марок стали для производства метизов. Использование этих сталей позволило обеспечить высокую эффективность их применения как по технологичности (без обрывности) волочения, так и по возможности получения необходимого комплекса свойств. Разработанные марки углеродистой стали для металлокорда и технология их выплавки были затем воспроизведены на других металлургических и метизных заводах, что позволило освоить производства качественного металлокорда в масштабах страны, без привлечения зарубежных разработок. Совершенствование состава и технологии выплавки легированных сталей явилось базой освоения производства высокопрочной пружинной проволоки и уникальных видов микропроволоки. Результаты этого этапа работы легли в основу проекта реконструкции сталеплавильного производства ОАО «Белметкомбинат».

3. Комплекс научно-исследовательских работ, проведенных на стане «150» ОАО «Белметкомбинат», позволил: создать модель теплообменных процессов высокоскоростной непрерывной прокатки катанки с использованием блока клетей и разработать практические рекомендации по совершенствованию температурно-скоростного режима прокатки, методики учета межклетевого натяжения, настроечной диаграммы регулирования зазоров между валками в непрерывных группах клетей; установить зависимости между скоростными режимами прокатки, настройкой калибров и геометрическими размерами подката перед блоком клетей; разработать способы стабилизации точности подката за счет кинематического рассогласования скоростей прокатки и дифференцирования нас тройки калибров по длине раската, что позволило обеспечить прокатку катанки диаметром 5,5-6,5 мм жесткими допусками (± 0,15 мм). Для формирования свойств катанки на этом переделе разработаны дифференцированные режимы регулируемого охлаждения катанки из разных марок стали, учитывающие их свойства и структуру. Итогом этой работы явилось создание современной технологии прокатки катанки с последующим двухстадийным охлаждением. Результаты работы использованы в проекте реконструкции стана «150» и в создании двухстадийной линии регулируемого охлаждения катанки с прокатного нагрева.

4. Исследовано влияние основных факторов технологии производства проволоки на ее свойства, что позволило выявить общие закономерности формирования свойств, разрабоать необходимые теоретические модели упрочнения и волоче-ия и на основе анализа разработать специфические для каждо-о вида продукции технологические решения.

Более глубоко изучено и уточнено влияние режимов ермической обработки заготовки, режимов волочения проволо-и (суммарные степени деформации, частные обжатия, маршру-ы волочения, нагрева проволоки при волочении), режимов об-аботки проволоки на готовом размере на формирование войств таких широко распространенных видов проволоки как;

- холоднотянутая пружинная проволока;

- закаленно-отпущенная пружинная проволока; проволока для армирования предварительно напряженого железобетона;

- высокопрочная проволока из легированных сталей; микропроволока, нержавеющая для изготовления сеток; ысокого омического сопротивления для резистивных элемен-ов; для звукозаписи; нержавеющая и оцинкованная для кана-ов.

Проведенные исследования позволили определить кон-ретные режимы исполнения операций при термообработке, во-очении и отпуске проволоки, оценить их суммарное влияние на 'ормирование свойств проволоки, включая свойства проволоки, оторые реализуются при использовании проволоки в готовых зделиях (предел упругости, предел выносливости, релаксаци-нная стойкость и др.). Сформулированы основные требования технологии производства этих видов проволоки и разработана ормативно-техническая документация.

В процессе выполнения работы созданы и реализованы ффективные технологические решения, защищенные патента-и и авторскими свидетельствами, часть из которых явилась азой для значительного повышения качества готовой проволо-и.

5. Разработаны теоретические основы дальнейшего по-ышения точности и свойств плющеных лент, что позволило оп-еделить требования к прокатному оборудованию. Промышлен-ая проверка разработанных принципов подтвердила правиль-ость исходных посылок прокатки готовой ленты в неприводных алках. На базе созданных технологических решений освоены овые виды ленты с высокой точностью по ширине и толщине.

Для дальнейшего повышения качества плющения предложен оригинальный способ ультразвукового плющения.

6. Разработанные математические модели и методики позволили производить технологические расчеты и обеспечивать высокие прочностные и эксплуатационные свойства проволоки при проектировании новых видов продукции. Результаты исследования позволили обеспечить комплексный подход к созданию и совершенствованию технопогических процессов на метизном переделе ОАО «Белметкомбинат». На ОАО «Белмет-комбинат» освоены процессы производства почти всех видов (более 200) высокопрочной и уникальной по свойствам проволоки, которая не уступает лучшим зарубежным аналогам. Комплексный подход к формированию свойств высококачественных метизов был принят в основу проекта реконструкции сталеплавильного прокатного и метизного переделов ОАО «Белметкомбинат» с целью его специализации на выпуск высококачественных метизов и обеспечения конкурентоспособности продукции на мировом рынке.

Основные положения диссертации опубликованы в книгах и сборниках научных трудов под редакцией соискателя:

1. Изготовление высококачественных метизов / В.А. Кулеша, H.A. Клековкина, Х.Н. Белалов. и др. Белорецк, 1999, 328 с.

2. Кулеша В.А. Производство микропроволоки. Магнитогорск: МГТУ, 1999, 114 с. 3. 235 лет в Российской металлургии: Сб. науч. тр. / Под ред. В.А. Кулеши. Магнитогорск; Белорецк, 1997. 153 с. в статьях

4. Кулеша В.А. Прокатка пружинной проволоки // Материалы конф. по метизному производству. Свердловск, 1961. С. 29.

5. Производство стальной плющеной ленты высокой точности с кромками высокого качества / В.А. Кулеша, В.И. Кри-вощеков, Г.А. Бричко// Сталь, 1971. № 11. С. 58-60.

6. Кулеша В.А., Красавин Б.Н., Поляков М.Г. Использование многовалковых калибров для производства плющеной ленты // Прокатное производство. Бюллетень НТИ. 1971. № 11. С. 1-5.

7. Влияние условий волочения на мартенситное превращение и свойства холоднотянутой нержавеющей проволоки из метастабильных аустенитных сталей / В.А. Кулеша, A.A. Кле-ковкин, С.А. Оголихин и др. II Теория и практика метизного производства: Межвуз. сб. науч. тр. Свердловск, 1976. Вып. 5. С. 5357.

8. Перспективы производства плющеной ленты высокой точности I В.А. Кулеша, В.И. Кривощеков, Г.А. Бричко и др. II Метизное производство. М., 1976, № 6. С. 44-46.

9. К выбору параметров профилирования холоднокатаной высокопрочной арматурной проволоки / В.А. Кулеша, Б.А. Никифоров, В.А. Харитонов и др. // Теория и практика метизного производства: Межвуз. сб. науч. тр. Свердловск, 1976. Вып. 5. С. 75-80.

10. Методика расчета систем многовалковых калибров / В.А. Кулеша, Б.А. Никифоров, В.А. Харитонов и др. Рукоп. пред-ставл МГМИ. Дел. в ин-те Черметинформация, 1979, № 605.

11. Промышленный стан для ультразвукового плющения проволоки в ленту / В.А. Кулеша, Б.А. Никифоров, A.C. Каюков и др. II Опыт применения ультразвука для интенсификации технологических процессов в металлургии: Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. семинара. Первоуральск, 1981. М.: Металлургия, 1981.

12. Особенности технологии изготовления плющеной ленты микронного сечения из труднодеформированного сплава методом ультразвукового плющения / С.И. Платов, Б.А. Никифоров, В.А. Кулеша и др. // Материалы Всесоюз. науч.- техн. семинара. Первоуральск, 1981. М.: Черметинформация, 1981.

13. Эффективность применения электроконтактного нагрева (ЭКН) при патентировании проволоки / В.А. Кулеша, В.А. Голомазов, И.М. Гельфанд и др. // Технический прогресс в метизном производстве: Межвуз, сб. науч. тр. Свердловск, 1981. Вып.9.

14. Влияние цикличности нагружения на эффективность пластической деформации / В.А. Кулеша, Б.А. Никифоров, H.A. Королев и др. // Тез. докл. 5 Всесоюз. науч.-техн. конф. по ультразвуковым методам интенсификации технологических процессов. М.,1983.

15. Модель кинематических параметров очага деформации при волочении / В.А. Кулеша, БА. Никифоров, H.A. Королев и др. Рукоп. представл. МГМИ. Деп. в ин-те Черметинформация, 1984, № 2509.

16. Эффективность ультразвуковой очистки с импульсивным нагревом издёлия / В.А. Кулеша, З.В. Сусанин и др. Рукоп. представл. МГМИ Деп. в ин-те Черметинформация, 1984, № 2640.

17. Получение плющеной микроленты с использованием ультразвуковых колебаний рабочего инструмента / Б.А. Никифоров, A.C. Каюков, В.А. Кулеша и др. // В кн.: Структура дислокаций и механические свойства металлов и сплавов. Материалы 3 Всесоюзного семинара. Свердловск, 1984.

18. Освоение современного проволочного стана "150" /

B.А. Кулеша, Т.П. Борисенко, A.A. Горбанев и др. // Сталь. 1984. № 1. С. 14-16.

19. Повышение работоспособности валков с многовалковыми калибрами / В.А. Кулеша, Б.А. Никифоров, В.А. Харитонов и др. II Черная металлургия. Бюллетень НТИ. № 20, 1986.

20. Кулеша В.А., Борисенко Т.П., Горбанев A.A. Микроструктура канатной катанки сорбитизированной с прокатного нагрева II Сталь, 1987, № 5. С. 22-24.

21. Кулеша В.А., Рукер В.Н., Барышев С.А. Построение маршрутов волочения на основе масштабного эффекта // Сталь. 1988. № 11. С. 12-14.

22. Формоизменение рисок при волочении проволоки / В.А. Кулеша, Б.А. Никифоров, H.A. Королев и др. // Сталь. 1988. № 3.

C. 58-60.

23. Кулеша В.А. Перспективы развития Белорецкого металлургического комбината / 235 лет в Российской металлургии: Сб. науч. тр. Магнитогорск; Белорецк, 1997. С. 12-16.

24. Производство одножильных (каротажных) кабелей в условиях Белорецкого металлургического комбината / Е.К. Горбатов, В.М. Юхник, В.А. Кулеша и др. // 235 лет в Российской металлургии: Сб. науч. тр. Магнитогорск; Белорецк, 1997. С. 8792.

25. Кулеша В.А., Савельев Е.В. Основные направления развития Белорецкого металлургического комбината / Прогрессивные технологические процессы в обработке металлов давлением: Сб. науч. тр. под редакцией Б.А. Никифорова. Магнитогорск , 1997. С. 12-18.

26. Кулеша В.А., Савельев Е.В. Основные направления развития Белорецкого металлургического комбината / Обработка сплошных и слоистых материалов: Сб. науч. тр. Магнитогорск, 1998. С. 164-168.

27. Кулеша В.А., Савельев Е.В., Зюзин В.И. Создание мини-завода в условиях Белорецкого металлургического комбината / Научный поиск в обработке давлением: Сб. науч. тр. Магнитогорск, 1998. С. 37-40.

28. Совершенствование технологии производства катанки и режимов работы стана "150" / В.А. Кулеша, А.А. Горбанев, A.M. Юнаков и др. // Сталь, 1998, № 8. С. 164-169.

29. Кулеша В.А., Никифоров Б.А., Харитонов В.А. и др. Повышение эффективности производства проволоки с высоким качеством поверхности применением прокатки в многовалковых калибрах / Моделирование и развитие технологических процессов обработки металлов давлением: Межвуз. сб. науч. тр. Магнитогорск, 1998. С. 139-144.

30. Использование метода верхней оценки в математической модели плющения ленты / В.А. Кулеша, С.А. Барышев, В.П. Кошеленко и др. / Моделирование и развитие технологических^ процессов обработки металлов давлением: Сб. науч. тр. Вып. 2. Магнитогорск: МГТУ, 1999. С. 21-28.

31. Технология изготовления нержавеющей проволоки с пределом прочности более 3500 Н/мм2 / В.А. Кулеша, А.А. Кле-ковкин, Е.А. Савельев и др. // Моделирование и развитие технологических процессов обработки металлов давлением: Сб. науч. тр. Вып. 2. Магнитогорск: МГТУ, 1999. С. 70-79.

32 Расчет калибровки и формоизменения металла при производстве профильных лент / В.А. Кулеша, В.Н. Рукер, С.А. Барышев и др. // Моделирование и развитие технологических процессов обработки металлов давлением. Сб. науч. тр. Вып. 2. Магнитогорск: МГТУ, 1999, с, 148-155.

33. Кулеша В.А. Технологичность процесса волочения микропроволоки // Обработка сплошных и слоистых материалов: Межвуз, сб. науч. тр. под ред. Г.С^ Гуна. Магнитогорск: МГТУ, 1999, С. 81-84.

34. Определение уширения при многопроходном плющении / В.А. Кулеша, В.Н. Рукер, С.А. Барышев и др. // Обработка сплошных и слоистых материалов: Межвуз. сб. науч. тр. под ред. Г.С. Гуна. Магнитогорск, 1999. С. 123-129.

35. Кулеша В.А. Особенности производства стали для высококачественных метизов // Прокатное производство. № 9. 1999,0.58-62.

36. Кулеша В.А. Основные технические направления по развитию производства качественных метизов // Перспективы горно-металлургической индустрии: Сб. науч. тр. под ред. В.Е Громова, С.М. Кулакова. Новосибирск: Сибирские огни, 1999. С. 213-217.

37. Влияние температуры конца прокатки катанки из стали 08Г2С на механические свойства проволоки / В.А. Кулеша, В.Н. Дегтярев, Д.М. Хабибуллин, и др. // Сталь, 1999. № 12. С. 47-48.

38. Устойчивость высокопрочной арматурной проволоки к коррозии под напряжением в зависимости от технологии изготовления / Н.Ф. Махновский, В.А. Кулеша, А.Г. Лысенко, и др. // Металлургическая и горнорудная промышленность. Днепропетровск. 1980. № 3.

39. Кулеша B.À., Кпековкин A.A., Савельев Е.В. и др. Перспективные способы упрочнения проволоки из нержавеющих сталей // Обработка сплошных и слоистых материалов: Межвуз. сб. науч. тр. Магнитогорск: МГТУ, 1999. С. 145-159. в изобретениях

40. A.c. 269188 СССР. Вакуумная печь для непрерывной термообработки проволоки / В.А. Кулеша, C.B. Зацепин, А.Ф. Зиновьев, А.Н. Морозов, и др. /7 Открытия. Изобретения. Опубл. Б.И. 1970, № 15.

41. A.c. 289852 СССР. Способ производства S-образных заводных пружин / В.А. Кулеша, Н.И. Кирсанов, А.П. Поляков, М.П. Косинцев, и др. // Открытия. Изобретения. Опубл. Б.И. 1971. №2.

42. A.c. 456838 СССР. Способ непрерывно-последовательного нагрева длинномерных изделий / В.А. Кулеша, Н.В. Соколов, В.А. Голомазов, Д.А. Ибрагимов и др. // Открытия. Изобретения. Опубл. Б.И. 1975, № 2.

43. A.c. 576132 СССР. Способ изготовления стальной проволоки / В.А. Кулеша, Ю.А. Мешков, В.А. Голомазов, Г.С. Метгус и др. // Открытия. Изобретения. Опубл. Б.И. 1977, № 38.

44. A.c. 676637 СССР. Электродная печь-ванна для горячего покрытия / В.А. Кулеша, Н.К. Бизик, И.И. Фрумин, В.П. Сот-ченко и др. II Открытия. Изобретения. Опубл. Б.И. 1977, № 28.

45. A.c. 624689 СССР. Устройство для плющения проволоки / В.А. Кулеша, Б.А. Никифоров, Г.Э. Аркулис, и др. // Открытия. Изобретения. Опубл. Б.И. 1978, № 35.

46. A.c. 716685 СССР. Устройство для плющения проволоки I В.А. Кулеша, Б.А. Никифоров, Г.Э. Аркулис, и др. II Открытия. Изобретения. Опубл. Б.И. 1980. № 7.

47. A.c. 732039 СССР. Способ очистки изделий / В.А. Кулеша, Б.А. Никифоров, H.A. Королев, и др. II Открытия. Изобретения. Опубл. Б.И. 1980, № 17.

48. A.c. 767242 СССР. / В.А. Кулеша, П.П. Карязин, В.М. Штанько, и др. // Открытия. Изобретения. Опубл. Б.И. 1980, № 36.

49. A.c. 829699 СССР. Поточная линия для термической обработки протяжных изделий / В.А. Кулеша, Ф.Е. Антюшин, Л.Г. Хозиков, и др. // Открытия. Изобретения. Опубл. Б.И. 1981, № 18.

50. A.c. 103987 СССР. Способ пуска установки ЭКН в потоке с волочильным станом / В.А. Кулеша, Н.К. Бизик, А.Г. Комаров, Р.В. Воронина и др. // Открытия. Изобретения. Опубл. Б.И. 1983, № 32.

51. A.c. 32829 СССР. Установка для элекгроконтактного нагрева протяжных изделий / В.А. Кулеша, В.А. Голомазов, И.А. Гельфанд, и др. II Непубликуемое.

52. A.c. 395458 СССР. Устройство для заводки проволоки в печах с кипящим слоем // Непубликуемое.

53. A.c. 1037987 СССР. Способ пуска установки электроконтактного нагрева в потоке с волочильным станом / В.А. Кулеша, И.Н. Недовизий, А.Г. Комаров, и др. // Открытия. Изобретения. Опубл. Б.И. 1983, № 32.

54. Пат. Швеция, № 81078263, 1983. Способ и устройство для термической обработки перемещающегося длинномерного изделия / В.А. Кулеша, И.Н. Недовизий, А.Г. Комаров, и др.

55. A.c. 1122745 СССР. Немагнитная стареющая сталь / В.А. Кулеша, O.A. Банных, В.М. Блинов, и др. // Открытия. Изобретения. Опубл. Б.И. 1984, №41.

56. A.c. 1122741 СССР. Нержавеющая сталь / В.А. Кулеша, O.A. Банных, В.М. Блинов, и др. // Открытия. Изобретения. Опубл. Б.И. 1984, №41.

57. A.c. 1093716 СССР. Установка электрокнтактного нагрева для непрерывной термической обработки протяжных изделий / В.А. Кулеша, В.А. Голомазов, Й.М. Гельфанд, и др. // Открытия. Изобретения. Опубл. Б.И. 1984, № 19.

58. A.c. 1150279 СССР. Двухфазная ферритно-мартенситная.сталь / В.А. Кулеша, Н.М. Фонштейн, A.A. Ефимов, и др. // Открытия. Изобретения. Опубл. Б.И. 1985, № 14.

59. A.c. 1159957 СССР. Способ термомеханической обработки стали / В.А. Кулеша, А.П. Бащенко, Я.Б. Гуревич и др. II Открытия. Изобретения. Опубл. Б.И. 1985, №21.

60. A.c. 1154332 СССР. Способ доменной плавки / В.А. Кулеша, И.Н. Захаров, Ю.В. Федулов, и др. // Открытия. Изобретения. Опубл. Б.И. 1985, № 17.

61. A.c. 1331598 СССР. Составной валок для ручьевой прокатки / В.А. Кулеша, Б.А. Никифоров, В.А. Харитонов, и др. // Открытия. Изобретения. Опубл. Б.И. 1987, № 31.

62. A.c. 1355637 СССР. Устройство для охлаждения катанки / В.А. Кулеша, A.M. Юнаков, A.A. Горбанев, и др. // Открытия. Изобретения. Опубл. В.И. 1987, №44.

63. A.c. 1424900 СССР. Способ производства стальной проволоки или прутков. // Открытия. Изобретения. Опубл. Б. И. 1988, №35.

64. A.c. 1458049 СССР. Устройство для охлаждения катанки / В.А. Кулеша, A.A. Горбанев, B.C. Емченко, и др. // Открытия. Изобретения. Опубл. Б. И. 1989, № 6.

65. A.c. 1439818 СССР. Способ прокатки проволоки из титана / В.А. Кулеша, Б.А. Никифоров, И.В. Егоров, и др. // Не-публикуемое.

66. A.c. 1455778 СССР. Способ нанесения смазочного покрытия на поверхность стальных изделий / В.А. Кулеша, Н.Ф. Соколов, А.Г. Горбатов, и др. // Непубликуемое.

67. A.c. 1619540 СССР. Безфильерный способ деформации проволоки растяжением / В.А. Кулеша, В.Г. Рыжков, Ф.Х. Мукмитов, и др. // Непубликуемое.

68. A.c. 1712051 СССР. Валок для изготовления сложных иодических профилей / В.А. Кулеша, Б.А. Никифоров, В.А. итонов, и др. // Открытия. Изобретения. Опубл. Б. И. 1992,"

69. A.c. 1522540 СССР. Способ прокатки проволоки из новых сплавов / В.А. Кулеша, Б.А. Никифоров, В.А. Харито-, и др. // Непубликуемое.

70. A.c. 1628609 СССР. Арматурная проволока периоди-кого профиля / В.А. Кулеша, Б.А. Никифоров, В.А. Харитонов, // Непубликуемое.

71. Пат. 2044073 РФ. Способ обработки высокоуглероди-й катанки с прокатного нагрева / В.А. Кулеша, B.C. Емченко, . Горбанев, и др. II Открытия. Изобретения. Опубл. Б. И. 5.