автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Совершенствование линии травления металлопродукции из коррозионностойких сталей в металлургическом цикле

Введение.

Раздел 1. Обзор литературы. Основные особенности непрерывных линий и процесса травления металлопродукции из коррозионностойких сталей.

1.1. Оборудование технологических линий травления.

1.2. Современные технологические процессы непрерывного травления.

1.3. Дефекты металлопродукции после травления.

1.4. Некоторые особенности структуры и свойств коррозионностойких сталей.

1.5. Влияние печной атмосферы на образование окалины.

Механизм окисления и структура окалины.

1.6. Способы удаления окалины.

1.7. Влияние различных видов обработки на коррозионную стойкость сталей и сплавов.

1.8. Выводы по литературному обзору, постановка цели и задач исследования.

Раздел 2. Оборудование, материалы и методики исследования.

2.1. Общие соображения.

2.2. Объект исследования.

2.3. Оборудование и приборы.

2.4. Методика определения скорости травления коррозионностойких сталей.

2.5. Обработка результатов экспериментов.

Раздел 3. Влияние пластической деформации растяжением и прокаткой на процесс травления окисленной металлопродукции из коррозионностойких сталей.

3.1. Общие соображения.

3.1.1. Влияние предварительной пластической деформации на поведение оксидных пленок.

3.1.2. Механизм проникновения травильного раствора к металлической поверхности после пластической деформации.

3.2. Влияние предварительной холодной пластической деформации окисленной стальной металлопродукции на скорость травления.

3.3. Влияние предварительной деформации и травления на микрорельеф поверхности коррозионностойкой ленты.

3.4. Выводы.

Раздел 4. Изучение механизма влияния пластической деформации на разрушение окалины.

4.1. Общие соображения.

4.2. Механизм поведения оксидных пленок в процессе растяжения и упруго - пластического изгиба.

4.3. Влияние степени деформации упруго - пластическим изгибом на процесс травления окисленных полос коррозионностойкой стали 12X18Н9.

4.4. Теоретический анализ упруго - пластического изгиба окисленных полос для удаления окалины.

4.5. Механизм поведения оксидных пленок в процессе прокатки.

4.4. Выводы.

Раздел 5. Совершенствование непрерывной линии травления окисленной металлопродукции из коррозионностойких сталей.

5.1. Общие соображения.

5.2. Разработка новой технологической линии травления.

Основные итоги выводы по работе.

В настоящее время по металлургическому комплексу сохраняются проблемы качества металлопродукции, определяемые высокими затратами на производство; значительно возросло производство и потребление коррозион-ностойких сталей. Изделия из этих сталей выпускают с блестящей поверхностью, имеющей хороший внешний вид.

Важное место занимают мероприятия по уменьшению окалинообразо-ванию в прокатном производстве. Окалинообразование ощутимо влияет на технологию и технико-экономические показатели прокатного производства: снижает выход годного проката и понижает качество поверхности изделий, требует затрат труда и средств на очистку от окалины. В связи с этим процесс травления приобретает особое значение. Удаление окалины с поверхности сталей связано с рядом трудностей, так как в окалине наряду с оксидами железа содержатся оксиды легирующих элементов в форме шпинелей, которые трудно растворимы при травлении.

Механическое удаление окалины пескоструйным или дробеструйным способом является лишь предварительным этапом обработки поверхности проката, кроме того, при использовании этих способов возможно повреждение поверхности. После этого осуществляют дополнительное травление стального проката в кислоте или смеси кислот.

Применение высокоскоростных станов холодной прокатки, повышение требований к качеству поверхности полос и к оборудованию для очистки полос от окалины, введение и ужесточение норм по охране окружающей среды вызвали необходимость в совершенствовании технологии и конструкции оборудования для удаления окалины с поверхности проката.

Создание дорогостоящих систем очистки металлической поверхности из-за высокой стоимости нерентабельно, поэтому снижение выбросов в окру

8. Результаты работы использованы на ОАО «Московский металлургический завод «Серп и молот» при травлении коррозионностойких сталей.

1. Маслов В.А., Тернюк М.И., Герман В.Т. Коррозия стали 12Х18Н10Т после штамповки. Химическое машиностроение, 1964, с.ЗО.

2. Мигай Л.Л., Веденеева М.А., Жук Н.П. Влияние деформации на коррозионную стойкость стали 12Х18Н10Т. Химическое и нефтяное машиностроение. 1971, N 2, с. 24.

3. Pfeil L.B.J.Iron Steel Inst., 1931, p. 237.

4. Рабинович В.А., Хавин 3.Я. Краткий химический справочник. М.: "Химия" 1977, 376 с.

5. Кубашевский О., Гопкинс Б. Окисление металлов и сплавов. М.: "Металлургия". 1965, 428 с.

6. Читал В. Межкристаллитная коррозия коррозионностойких сталей. Л.: "Химия". 1969,231 с.

7. Туфанов Д.Г. Коррозионная стойкость коррозионностойких сталей: справочник. М.: "Металлургия". 1969, 178 с.

8. Жетвин Н.Г., Раховская Ф.С., Ушаков В.Н. Удаление окалины с поверхности металла. Металлургиздат, 1964, с. 112.

9. Туфанов Д.Г. Коррозионная стойкость коррозионностойких сталей, сплавов и чистых металлов. М.: "Металлургия". 1982, 351 с.

10. Ямпольский A.M. Травление металлов. М.: "Машиностроение". -1964, 110 с.И. Повышение качества и плакирование металлов, справочник / под ред. Кнаушнера. М.: "Металлургия". 1984, 367 с.

11. Технологические инструкции по производству холоднокатаной коррозионностойкой ленты. Металлургиздат, 1989, 275 с.

12. Золоторевский B.C. Механические свойства металлов. М.: "металлургия". 1983, 350 с.

13. Королев А.А. Конструкция и расчет механизмов прокатных станов. М.: "Металлургия". 1985, 372 с.

14. Королев А.А. Механическое оборудование прокатных и трубных цехов. М.: "Металлургия". 1987, 479 с.v

15. Губинский В.И., Минаев А.Н., Уменьшение окалинообразования при производстве проката. Киев «Техника», 1981, с. 133.

16. Р. Хоникомб. Пластическая деформация металлов. Изд во «Мир», 1972, с. 408.

17. R.Pospisil, Antikorzni a zamvzdorne oceli, Praha, SNTL, 1956; переработ. перевод на немецком языке, Лейпциг, VEB, 1963.

18. Химушин Ф.Ф. Нержавеющие стали. Металлургиздат, 1963, с. 243.

19. L.L. Shreier, Corrosion, vol 1 corrosion of Metalls and Alloys; vol 2 -Corrosion Control, London, 1963, p. 415.

20. Томашов Н.Д. Теория коррозии и защиты металлов. М.: Изд-во АН СССР, 1959- 592 с.

21. Аксенов Н.П. Оборудование литейных цехов. Машгиз, 1946.

22. Gibbert Dill. Iron and Steel Engineer, 1995, v. 32, №1, p. 85-88.

23. Липкин Я.Н., Штанько B.M. Химическая и электрохимическая обработка стальных труб. М.: Металургия, 1982, с. 256.

24. Ипатьев В.В.,Морозова В.И.,Сибирская В.В. Скорость окалинообразования наметалахи сплавах. Изд-во ЛГУ, 1954, № 175, с. 88.

25. Архаров В.И. Окисление металлов. Металлургиздат, 1945, с. 127.

26. Бабаков А.А. Нержавеющие стали. Госхимиздат, 1956, с. 254.

27. Кинцел А.Б., Русел Ф. Высокохромистые нержавеющие и жаропрочные стали. Металлургиздат, 1945, с. 519.

28. Линчевский В.И. Нагревательные печи. Металлургиздат, 1948, с.198

29. Davies D.E., Evans U.R.G. Chem. Soc. Londres, 1956, p. 4373.

30. Hagg G.Z. Phys. Chem. 1953, B. 29, S. 95.

31. Welo L.A., Baudisch O. Phil. Mag., 1925, v. 50, p. 399.

32. Fricke R., Zerrweck W.Z.Elektrochem., 1937, Bd. 43, s. 52.

33. Benard J., Collongues R.C.R.Acad. Sci. Fr„ 1957, t. 244, p. 617.

34. Davies D.E., Evans U.R., Agar J.N. Proc. Roy. Soc., 1954, v. 225 A, p. 443.

35. Moreau J., Benard J. Public, de 1 I.R.S.I.P., mai 1955, serie A, № 109.

36. Pilling N.B., Bedworth R.E.J. Inst. Met., 1923, v. 29, p. 529.

37. HeindlhofFer K., Larsen B.M. Trans. Amer. Soc. Steei Nreat. 1933, v. 21, p. 865.

38. Portein A., Pretet E., Jolivet H. Rev. Metal., 1934, v. 31, p.p. 101, 186,219.

39. Ипатьев B.B., Иванова М.А.,Милюц Г.Б. Скорость окалинообразо-вания на металлах и сплавах. Изд во ЛГУ, 1957, № 227, с. 48.

40. Woldman, Materials and methods, 1946, № 6, p. 73.

41. Ващенко А.И., Зеньковский А.Г., Лившиц А.Е. и др. Изд во «Металлургия», 1972, с. 336.

42. Смирнов Аляев Г.А. Механические основы пластической обработки металлов давлением. Ленинград: « Машиностроение « , 1968.

43. Бернштейн М.П. Термомеханическая обработка металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1968, том 1, том 2, с. 596

44. Колмогоров В.Л. Механика обработки металлов давлением. М.: Металлургия, 1986, с. 507.

45. Карпенко Г.В., Бабей Ю.И. и др. Упрочнение стали механическойобработкой. Киев, 1966, с. 306.

46. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. М.: Металлургия, 1984, с. 278.

47. Иванов Е.С. Ингибиторы коррозии металлов в кислых средах. Справочник. М.: «Металлургия» 1986, с. 117.

48. Дзугутов М.Я. Пластическая деформация высоколегированных сталей и сплавов. М.: «Металлургия», 1977, с. 294.

49. Гуляев А.П. Металловедение. М.: «Металлургия», 1986, с. 541

50. Гринберг Д.Л. Химическая технология на металлургическом заводе. М.: «Металлургия», 1983, с. 103.

51. Файенштейн В.М. Совершенствование процесса очистки полос от окалины за рубежом. Москва, Черметинформация, 1978, с. 310.

52. Гринберг Д.Л. Защита металлов. № 6. 1980, с. 735 737.

53. Иванова B.C., Терентьев В.Ф. Влияние течения поверхностного слоя на упрочнение и разрушение металлов и сплавов. Физика и химия обработки материалов. 1970, № 1, с. 79 89.

54. Абрамов В.В. О физико-химических явлениях на границе раздела металл сапфир при сварке давлением с нагревом в вакууме. Сварочное производство. 1981, № 10, с. 2 - 3.

55. Физика и химия обработки материалов. 1981, № 1, с. 75 85.

56. Адгезия расплавов и пайка материалов. Том 1. Киев. Наумова думка, 1976,с. 31-33.

57. Красулин Ю.Л. Взаимодействие металла с полупроводником в твердой фазе. М.: Наука, 1971, с. 119.

58. Физические свойства сталей и сплавов, применяемых в энергетике. М.: «Энергия», 1967.

59. Бенард Ж. Окисление металлов. М.: « Металлургия «, 1964, с. 369.

60. Губкин С.И. Пластическая деформация металлов. Москва, Изд во «Металлургия», 1961, том1, том2, с. 509.

61. Спринт С. Очистка поверхности металлов. Изд во «Мир», 1966, с.349.

62. Исследование пластического течения металлов. Ответственный редактор, проф. Томленов А.Д. Москва: « Наука «, 1970, с. 419.

63. Бабаков А.А., Приданцев М.В. Коррозионностойкие стали и сплавы. М.: «Металлургия», 1971, с. 318.

64. Бэкофен В. Процессы деформации. М.: « Металлургия», 1977, с.413.

65. Бартл Д., Мудрох О. Технология химической и электрохимической обработки поверхностей металлов. Москва, 1961, с. 712

66. Окисление металлов. Том 1. «Теоретические основы», под ред. Ж. Бенара, Металлургия, 1968, с. 447.

67. Смирнов Н.С., Простаков М.Е., Липкин Я.Н. Очистка поверхности стали. М.: «Металлургия», 1978, с. 230.

68. Липкин Я.Н., Штанько В.М. Химическая и электрохимическая обработка стальных труб. М.: «Металлургия», 1974, с. 216.

69. Галактионова Н.А. Водород в металлах. М.: «Металлургия», 1967,с. 303.

70. Мороз Л.С., Чечулин Б.Б. Водородная хрупкость металлов. М.: «Металлургия», 1967, с. 255.

71. Ильюшин А.А. Механика сплошной среды. 2-е издание, М.: Изд -во МГУ, 1978, с. 288.

72. Ученые записки № 340. Москва, 1971, с. 369.

73. Гугелев Б.М., Рытвинский АИ. Деформация окисных пленок на коррозионностойкой стали. Защита металлов. 1968, с. 27.

74. Колмогоров В.JI. Напряжения, деформации, разрушение. М.: Металлургия, 1970, с. 230

75. Ковалев С.И., Корягин Н.И., Ширко И.В. Напряжения и деформации при плоской прокатке. М.: «Металлургия», 1982, с. 254.

76. Зайцев О.В. Исследование упругой и пластической деформации и их соотношения при внешнем трении. Автореферат. Киев, 1969, с. 24

77. Браун А.Ф. Поверхностные явления при пластической деформации металлов. Успехи физических наук, 1957, LXIII, вып. 3, с. 454.

78. Курносов Д.Г., Тронина Н.М., Якутович М.В. О распределении деформации по объему металлических кристаллов при деформировании их скольжением. Журнал технической физики, 1948, т. XIII, № 2, с. 192.

79. Пашков П.О., Братухина В.А. О распределении пластической деформации в поликристаллических телах. Сборник «Физика металлов и металловедение». М., Наука, 1958 г., т. VI, вып. 1, с. 398.

80. Пашков П. О. Периодичность деформации при пластическом растяжении и сжатии крупнозернистой стали. Журнал технической физики, 1949, т. XIX, вып. 3, с. 114

81. Костецкий Б.Н., Колесниченко Н.Ф. Качество поверхности и трение в машинах. Киев: Техника, 1969,216 с.

82. Гликман Л.А., Санфирова Т.П., Степанов В.А. Журнал технической физики, 1949, т. 19, № 3, с. 327 330.

83. Шабалин В.И. ДАН СССР, 1962, т. 144, № 3, с. 551 553.

84. П.Ф. Засуха, Корщиков В.Д., Бухвалов О.Б и др. Биметаллический прокат. М.: Металлургия, 1979, 262 с.

85. Лукашкин Н.Д., Иванов С.С., Хламкова С.С., Извеков Н.Я., Павлов В.П. Патент на изобретение № 2157423. Линия травления окисленных металлических материалов. Москва, 10.10.2000 г.

86. Лукашкин Н.Д., Иванов С.С., Хламкова С.С., Извеков Н.Я., Пареньков С.Л., Павлов В.П., Селин В.В. Патент на изобретение № 2154696. Способ обработки окисленных металлических материалов. Москва, 12.08.2000 г.

87. Лукашкин Н.Д., Кохан Л.С., Хламкова С.С. Удаление окалины в процессе правки полос. Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. Межвузовский сборник научных трудов. Выпуск 8. Москва, 1999, с. 92-95.

88. Влияние предварительной деформации на скорость травления стали 12Х18Н10Т. Иванов С.С., Лукашкин Н.Д., Хламкова С.С. Технология металлов № 11, 2000 год, с. 45-47.

89. Хламкова С.С., Иванов С.С., Лукашкин Н.Д. Механическая активация поверхности резерв повышения качества при травлении. Сборник трудов Международной конференции "Электрохимия, гальванотехника и обработка поверхностей"., 2001 г., с. 123.

90. Леваков А.Н., Колмогоров В.Л., Буркин С.Н. и др. Контактное трение в процессах ОМД. М.: Металлургия, 1976, с. 416.

91. Розенфельд И.Л. Ингибиторы коррозии металлов. М.: Химия, 1977,с. 352.

92. Гуренко В.Д., Файенштейн В.М. Травление полосы в соляной кислоте. М.: Металлургия, 1971, с. 126

93. Коррозия. Справочник под ред. Л. Шрайера. Перевод с англ., М.: Металлургия, 1980- с. 218.

94. Логан Х.Л. Коррозия металлов под напряжением. М.: Металлургия, 1970-320 с.

95. Улиг Г. Коррозия металлов. М.: Металлургия, 1968 398 с.

96. Иванов С.С. О влиянии циклических напряжений на скорость коррозии стали в кислой среде / Физико химическая механики материалов, 1977, №5, с. 108-109.

97. Иванов С.С. Коррозия стали 1Х18Н10Т при одновременном действии циклических напряжений. Автореферат дис. канд. хим. наук. М., 1973, 24 с.

98. Ажогин Ф.Ф. Коррозионное растрескивание и защита высокопрочных сталей. М.: Металлургия, 1974 256 с.

99. Гутман Э.М. Механохимия металлов и защита от коррозии. М.: Металлургия, 1974 230 с.

100. ГОСТ 2788 59. Шероховатость поверхности. Параметры и качество поверхности.

101. Сафьян М.М. Горячая прокатка листов на непрерывных и полунепрерывных станах М.: Металлургиздат, 1962-380с.

102. Грилихес С.Я. Подготовка поверхностей деталей перед гальваническим покрытием. М. Л.: Машгиз, 1961-66с.

103. Сидоренко И М. Поточная линия очистки листовой стали от окалины и ржавчины. Л.: Судиромбиз, 1960-41с.

104. Гудремон Э. Специальные стали. Т. II. Пер. с нем., М.: Металлургия, 1966-534с.

105. Дерягин Б.В., Кротова Н.А., Смилга В.П. Адгезия твердых тел. -М.: Наука, 1973-280с.

106. Гутман Э.М. Взаимосвязь коррозионных процессов с механическим воздействием на металл // Физ.-хим. механика материалов 1967-№5 -с. 548-559

107. Фридман Я.Б. Механические свойства металлов. В двух частях. Часть вторая. Механические испытания. Конструкционная прочность М.: Машиностроение, 1974-368с.

108. Розенфельд И.Л., Жигалова К.А. Ускоренные методы коррозионных испытаний металлов. М. : Металлургия, 1968-364с.

109. Зимон А.Д. Адгезия пленок и покрытий. М.: Химия, 1977-352с.

110. Мачевская Р.А., Мочалова О.С. Подготовка поверхности под окраску. М.: Химия, 1971-120с.

111. Виткин А.И., Тейндл И.И. металлические покрытия листовой и полосовой стали. М.: Металлургия, 1971-496с.