2. Особенности изготовления и обработки катанки

Способ изготовления и последующей обработки катанки имеет немаловажное значение для качества проволоки и проволочных изделий.

Факторы прокатного производства определяют диапазон размеров катанки, точность формы и размеров ее поперечного сечения, макро-, микроструктуру и величину зерна, вид и количество поверхностных дефектов; количество и структуру окалины, механические свойства и их однородность по длине бунта, технологичность переработки катанки в проволоку, массу бунтов.

Катанку для изготовления проволоки прокатывают в основном на непрерывных проволочных станах.

Непрерывные проволочные станы характеризуются высокими скоростями прокатки и производительностью. На этих станах производят основную массу катанки для сталепроволочного производства. В табл. 4 приведена характеристика современных непрерывных проволочных станов.

Постоянно возрастают требования потребителей к изделиям сталепроволочного производства. Поэтому предъявляются все более жесткие требования к качеству катанки, точности ее размеров и формы, массе бунта. Стремление улучшить технико-экономические показатели работы проволочных станов привели к созданию новой технологии и нового оборудования для производства катанки — специализированных станов блочной конструкции с ускоренным двухстадийным регулируемым охлаждением катанки с температуры конца прокатки по способу Steelmor. Основные преимущества станов с блочными чистовыми группами — простота конструкции, большая скорость прокатки, высокая точность размеров и формы, минимальное количество дефектов на поверхности готового проката, благоприятная микроструктура для последующего волочения и минимальное количество окалины в форме вюстита. В табл. 4 приведена характеристика современных проволочных станов блочной конструкции, а в табл. 5 — влияние способа изготовления и обработки катанки на ее качество.

К дефектам катанки относятся переходящие дефекты металлургического производства, а также дефекты, возникающие при нарушении технологии нагрева, прокатки и охлаждения.

Таблица 4 Характеристика непрерывных проволочных станов

Технологический показатель	Металлуггический завод или комбинат
	Белорусский	Молдавский	Белорец-кий	Череповецкий	Челябинский	Енаки-евский	Криворожский	Криворожский	Череповецкий	Макеевский
Стан	350/150	320/150	150	150	250	250	250N3	250N1/2	280	150
Год ввода	1984	1985	1978	1966/19821	1972	1967	1970	1957/19606	1964/19868	1994
Размер заготовки, мм	125х125х х 12000	125x125х х 12000	200х200х х7000	100x100x - x11800	80х80хx11800	80х80хх 12000	80х80х11800	62х62х11800	80х80х 11800	156х156х 10000
Состав стана пo группам:								1
черновая	8	8	6+5	9	9	Q	9	7	9	9
промежут.	6+6	6+6	6+6	4+2	4+4x2	4+4x2	4+4x2	4+2x2	4+2x2	4+4x2
чистовая	10	10	10x2	8x4	4x4	4x4	4x4	4x4	6x4	10
Всего клетей	24	24- 26	33	23	21	21	21	17	21	31
Скорость пpoкатки, м/с	80-100	80- 100	80-100	40-50	40	30	20—40	28	33	110
Условия охлаждения после чистовой клети	двухстад.	двухстад.	двухстад.	двухстад.	одностад	одностад.	одностад	одностад.	одностад.	двухстад.
Размер катанки, мм	5.5-12	5.5-12	5.0— 19	5.5- 12	6-8	8-11	6.5— 8	6.5- 8	6-7	5.5—9.0
Macca бунта, кг	1400/700	1400/600	2200/700	250	600	600	600	330	600	2000

Таблица 5

Влияние способа изготовления и обработки катанки на ее качество

Показатель	Прокатка на современных непрерывных станах с одностадийным охлаждением	Прокатка в клетях блочной конструкции с двухстадийным охлаждением
Масса бунта, кг	300—550	1400 2200
Минимальный размер, мм	6.5	5.0
Точность профиля, мм	±0.5	+ 0.1
Толщина обезуглерожен-ного слоя, %	2-0—4.0	1.0— -1.5
Количество окалины, кг/т	14 - 16	2 - 4
Предельное суммарное обжатие, %	75	95
Колебание предела прочности по длине бунта, Н/мм2	± 100	±30
Длина дефектных концов, мм	10—12	2—4
Отходы на упаковку бунтов, кг/т	4 —8	3 4

Химический состав стали. Химический состав стали, как правило, оговаривается соответствующими государственны и отраслевыми стандартами на заготовку для волочения. Несоответствие химического состава металла прежде всего влияет на его механические свойства. Отбор проб для определения химического состава стали производят по ГОСТ 7565-81, химический анализ стали — по ГОСТ 22536.0-87; ГОСТ 27809-88; ГОСТ 12359-81 или другими методами, обеспечивающими необходимую точность.

Химическая неоднородность стали является дефектом металлургического производства. Химическая и физическая однородность стали оказывает существенное влияние на качество проволоки. Чем однороднее по составу сталь и равномернее плотность ее структуры, тем меньше разбег прочностных и вязких характеристик проволоки по ее длине и сечению. Степень и характер проявления дефектов нормируется ГОСТ 10243-75 по шкалам 2—6 по пятибалльной системе. При отсутствии дефекта проставляется балл 0.

Неметаллические включения. В зависимости от способа выплавки стали и ее назначения ГОСТ 1778-81 определяет вид

испытаний и вариант метода. Количественную оценку неметаллических включений производят по пятибалльной шкале. Отсутствие каких-либо включений оценивается баллом 0. Пятибалльная шкала классифицирует такие виды неметаллических включений: оксиды строчечные, чаще в виде корунда и шпинели (ОС); оксиды точечные (ОТ); силикаты хрупкие (СХ); силикаты пластичные, вытянутые по направлению волокна (СП); силикаты недеформирующиеся (глобулярные) (СН); сульфиды пластичные, вытянутые вдоль волокна включения, как правило, в виде двойного сульфида железа и марганца (С); нитриды и карбонитриды строчечные (НС); нитриды и карбонитриды точечные (НТ); нитриды алюминия (НА).

Твердые неметаллические включения служат эффективными барьерами для скользящих дислокаций и образуют локальные участки с пониженной пластичностью и повышенным сопротивлением деформации. Возникающая неоднородность напряженного состояния создает предпосылки для образования микро- и макротрещин и расслоения проволоки в процессе ее производства. Деформируемые включения ослабляют металлическое сечение и приводят к повышенной обрывности. При волочении проволоки тончайших и наитончайших размеров величина включений становится соизмеримой с размерами самой проволоки, что приводит к прекращению процесса или резко снижает работоспособность проволоки. Хрупкие остроугольные включения в виде вюстита, кремнекислоты и глинозема определяют интенсивный износ волок. Количество и характер неметаллических включений определяются способами выплавки стали, раскисления, разливки и формирования слитка.

Волосовины — это мелкие внутренние трещины длиной от 20—30 до 100—150 мм. Обнаруживаются при ступенчатой обточке, в поперечном или продольном изломе и на макрошлифах, особенно после травления. Причинами образования волосовины являются вытянутые в направлении прокатки незаварившиеся пузыри, зональная ликвация, проявляющаяся в виде ликвапионного квадрата (ГОСТ 10243-75), неметаллические включения, пористость и осевая сегрегация. Наличие волосовин снижает механические свойства проволоки и особенно ее усталостную работоспособность. Для предотвращения появления волосовин необходимо получить "здоровые" слитки, снизить газонасыщенность стали и количество неметаллических включений.

Расслоение. Причиной расслоения могут быть газовые пузыри в стали, крупные неметаллические включения и усадочная раковина. В основном это дефект сталеплавильного производства

и ею предупреждению способствуют повышенная обрезь головной части слитка, исключение в слитке крупных неметаллических включений, правильный режим раскисления и охлаждения слитка при его кристаллизации. Дефект катанки или подката в виде расслоения недопустим.

Усадочная раковина. Наличие усадочной раковины и рыхлости определяется контролем макроструктуры в соответствии с требованиями ГОСТ 10243-75. Этот дефект ослабляет металлическое сечение катанки, снижает механические свойства, вызывает расслоения. Катанку с усадочной раковиной или рыхлостью запускать для производства проволоки нельзя.

Пленистость. Этот дефект состоит в сравнительно тонких плоских отслоениях на поверхности прокатного профиля. Пленистость часто сопровождается местным обезуглероживанием. Причина образования плен — неудовлетворительное качество слитка и выработка рабочей поверхности калибра. Металл, затекающий во впадины выработанной поверхности валка, раскатывается в последующих проходах и образует плены, периодически повторяющиеся на поверхности по длине раската. Плены на поверхности катанки не допускаются.

Риски и царапины. Этот дефект нарушает сплошность поверхности, наиболее нагруженной при действии длительных знакопеременных напряжении. Риски и царапины — причина возникновения и распространения трещин, они недопустимы в проволоке ответственного назначения. Причиной появления рисок и царапин могут быть неровная поверхность проводок, приварка металла к проводкам, неправильная установка вводной и выводной арматуры. Глубина рисок и царапин регламентируется требованиями государственных стандартов на прокатную продукцию.

Закаты. Образование закатов связано с переполнением предыдущего калибра металлом. Их часто сопровождаются местным обезуглероживанием. Их устраняют тщательной настройкой калибров всей линии стана. Закаты на катанке приводят к расслоению проволоки, т.е. к неисправимому браку, поэтому этот дефект поверхности недопустим.

Поверхностные дефекты на катанке в виде вмятин, рябизны, вкатанных неметаллических включений, пленистости, рисок, царапин, закатов выявляются при визуальном осмотре поверхности. Глубину их залегания обнаруживают либо глубоким травлением, либо зачисткой напильником до полного удаления дефекта. Скрытые поверхностные дефекты выявляют загибом в холодном состоянии на 180° вокруг оправки диаметром, равным диаметру катанки (ГОСТ 14019-80); методом испытания На перегиб по ГОСТ 1579-80; методом переменного скручивания по ГОСТ 1545-80 или методом магнитной дефектоскопии. Методика определения поверхностных дефектов и их допустимая глубина обусловлены требованиями соответствующих государственных стандартов.

Точность размеров профиля. Точность размеров катанки зависит от типа прокатного стана, состава технологического оборудования, скоростных и температурных режимов прокатки.

При прокатке на непрерывных станах допускаются отклонения по диаметру 6,5 ± 0,5 мм. Это означает, что при номинальном размере 6,5 мм ее фактический диаметр может изменяться от 7,0 до 6,0 мм, а обжатие в первой волоке — от 30 до 3%. Работоспособность инструмента в таком пульсирующем режиме обжатий крайне низка, нестабилен захват технологической смазки, увеличивается вероятность обрывов. Поэтому стараются прокатывать катанку с максимально возможным узким полем допусков. На современных прокатных станах блочной конструкции катанку диаметром 5,0—5,5 мм прокатывают с допуском ±0,10 мм. В ряде случаев при изготовлении проволоки особо ответственного назначения с повышенной однородностью свойств катанку прокатывают с допуском + 0,08 мм.

Искажение формы поперечного сечения. Дефекты профиля катанки заключаются в том, что либо поперечное сечение не представляет собой правильного круга, либо на поверхности имеются уступы, заусенцы и т.д. Причинами этих дефектов являются неправильная настройка валков, выработка калибров, колебания температуры металла, переменная величина натяжения.

Допустимые отклонения катанки по овальности не должны превышать половины допуска по диаметру. При допуске на диаметр катанки 6,5 ± 0,5 мм отклонение по овальности не должно превышать 0,5 мм. Это означает, что при протяжке в первой волоке разница в линейном значении обжатия по максимальному и минимальному размерам овала составит соответственно 9,25 и 1,54%. Неравномерность обжатия по сечению приведет к возникновению дополнительных растягивающих напряжений в наименее обжимаемых участках сечения. При значительной овальности на поверхности могут возникнуть трещины. Непостоянство геометрических размеров приводит к неоднородности механических свойств как по длине, так и по площади поперечного сечения. Овальность приводит к увеличению расхода волок

и ухудшает технологичность процесса волочения. Для исключения влияния овальности в некоторых случаях приходится применять калибрующую протяжку с последующей термообработкой, что снижает технико-экономические Показатели производства проволоки. На современных проволочных станах блочной конструкции допуск по овальности не превышает 0,1—0,15 мм. Уступы и заусенцы на поверхности катанки не допускаются.

Дефекты микроструктуры. К дефектам микроструктуры относятся неметаллические включения (см. ранее), грубая ферритная и цементитная сетки, разнозеренная структура, мартенситные и трооститные участки.

Охлаждение катанки на воздухе и значительный температурный перепад начала и конца прокатки обусловливают неоднородность размера зерна, особенно у бунтов большой массы, а разнозеренность — неоднородность свойств по сечению и длине бунта и низкие вязкие характеристики. Получению однородной структуры способствует регулируемое охлаждение катанки с прокатного нагрева.

Величина аустенитного зерна стали определяется в основном температурой конца прокатки. Катанка, полученная на непрерывных станах, имеет крупное действительное зерно (номера 3—5). Крупное действительное зерно и соответственно более тонкое строение перлита позволяют обрабатывать катанку с большей величиной суммарных обжатий. Например, катанку с величиной зерна номеров 3—5 и содержанием углерода 0,46—0,75% можно волочить до обжатия 80—95% с сохранением высоких пластических свойств на готовой проволоке. Величина аустенитного и действительного зерна нормируется по ГОСТ 5639-82. Катанка после ускоренного охлаждения должна иметь структуру в виде ферритно-перлитной смеси, не допускается наличие в ней участков мартенсита и троостита.

Брак по механическим свойствам. Причинами брака по механическим свойствам могут быть несоответствие химического состава стали, нарушение технологии выплавки стали, условий формирования слитка, режима прокатки и последующего охлаждения катанки с прокатного нагрева. Любое отклонение от нормированных механических характеристик вызывает брак на готовом размере.

Пробы для механических и технологических испытаний стали отбирают по ГОСТ 7564-73 на расстоянии не менее 1,5 витка от конца раската.

Прочностные свойства катанки и ее вязкие характеристики (относительные удлинение и сужение площади поперечного сечения) определяют по ГОСТ 1497-84.

При необходимости проводят испытания на перегиб катанки по ГОСТ 1579-80 и ударную вязкость по ГОСТ 9454-78.

Сталь для высадки дополнительно испытывают на твердость по ГОСТ 9012-59 (по Бринеллю), ГОСТ 9013-59 (по Роквеллу) и на осадку в холодном или горячем состоянии по ГОСТ 8817-82.

Масса бунта и качество смотки. Витки бунта катанки не должны быть перепутаны. Масса бунта катанки определяет технико-экономические показатели проволочного производства. С увеличением массы бунта повышаются производительность и ритмичность на всех стадиях передела, уменьшается количество отходов и потерь металла, появляется возможность многостаночного обслуживания на волочении. Большая масса бута позволяет наиболее эффективно использовать поточные технологические агрегаты с получением однородных свойств проволоки.

Стандарты на катанку определяют массу буша не менее 160— 180 кг. В настоящее время оборудование непрерывных проволочных станов дает возможность формировать бунты массой до 5 т.

Упаковывают и маркируют металл, а также оформляют сопроводительную документацию по ГОСТ 7566-81