15Г2АФДпс превосходят спокойные низколегированные стали, рекомендуемые для ответственных сварных кон
струкций (см. рис. 129). |
|
|
Сопоставительное |
исследование |
склонности |
сталей |
18Г2АФпс, 15Г2АФДпс, ЮХСНД, |
15ХСНД и |
16Г2АФ |
к распространению |
хрупких трещин проводили |
путем |
испытания на ударный изгиб образцов с впрессованным острым надрезом [321]. За критическую температуру хрупкой трещины принимали температуру, при которой волокнистая составляющая в изломе образцов после разрушения составляла 50%. Результаты испытаний (рис. 132) показывают, что опытные полуспокойные ста ли среди исследованных марок низколегированной спо койной стали обладают наиболее высокой сопротивляе
мостью |
распространению |
хрупких |
трещин. Это подтвер |
ждается |
также |
данными |
исследований по ранее приня |
той (см. гл. 7) |
методике |
оценки |
рассматриваемого по |
казателя (рис. |
130). |
|
|
Выносливость однотипных сварных соединений из исследуемых полуспокойных сталей с нитридным упроч нением, а также наиболее широко используемых низко легированных спокойных сталей, практически одинакова (рис. 133).
Последними исследованиями установлено, что стали 18Г2АФпс и 15Г2АФДпс мало чувствительны к хрупко му разрушению в результате циклических повреждений.
Т а б л и ц а |
128. Результаты |
испытаний |
углеродистых |
и низколегированных сталей на стойкость |
против |
общей |
коррозии |
|
|
в промышленных средах |
|
|
|
|
|
Скорость общей |
коррозии, |
м м / г о д , |
в различных средах |
|
Тол |
23—25%-ная |
|
|
|
жидкий |
|
|
аммиачная |
|
42%-ный |
|
|
|
щина |
|
|
ж и д к и й |
Марка стали |
вода; |
т е м п е |
|
|
аммиак (99,8— |
листа, |
раствор NaOH, |
аммиак; |
|
мм |
ратура |
окру |
|
комнатная |
|
99,9% NH S ) , |
р = 8 - ь 9 ата; |
|
|
ж а ю щ е г о |
температура |
|
p=S~-X0 ата; |
f=—40 °С |
|
|
в о з д у х а |
в л е т |
|
|
|
1=20 н-25 °С |
|
|
|
ний период |
|
|
|
|
|
|
8Г2АФпс |
8 |
0,212—0,248 |
0,012—0,017 |
0,001—0,002 |
0,001 |
18Гпс |
12 |
0,238 |
|
0,006 |
|
0,002 |
— |
12 |
0,287 |
|
0,013 |
|
0,001 |
— |
|
20 |
0,240 |
|
0,012 |
|
0,002 |
0,002 |
ЗСт. Зпс |
8 |
0,260 |
|
0,014 |
|
0,002 |
0,001 |
8 |
0,220 |
|
0,015 |
|
0,003 |
— |
16ГС |
12 |
0,260 |
|
0,010 |
|
0,003 |
0,001 |
|
20 |
0,230 |
|
0,014 |
|
0,002 |
0,001 |
Т а б л и ц а 129. Склонность сталей к коррозионному растрескиванию в растворе нитратов
Вид Толщина
проката проката,
мм
- - |
ч |
про тель |
ний, |
Общая должи |
ность испыта |
Время д о появления трещин, ч
в первом |
во всех |
обра зце |
образцах |
18Г2АФпс |
1 |
Лист |
8 |
192 |
192 |
192 |
|
|
|
12 |
192 |
192 |
192 |
|
|
|
20 |
120 |
120 |
120 |
|
2 |
» |
8 |
564 |
96 |
564 |
|
|
|
12 |
564 |
48 |
564 |
18Гпс |
3 |
Лист |
8 |
3744 |
|
|
|
|
|
12 |
3744 |
1656 |
|
|
4 |
» |
12 |
3744 |
96 |
|
|
|
|
20 |
3720 |
96 |
|
|
5 |
Швеллер |
4 |
96 |
96 |
96 |
|
|
Круг |
16 |
312 |
96 |
312 |
Ст.Зпс |
6 |
Лист |
8 |
72 |
72 |
72 |
|
|
|
20 |
120 |
120 |
120 |
Испытаниями на химических комбинатах установле но, что сталь 18Г2АФпс по склонности к общей коррозии
|
|
|
|
|
|
|
в промышленных средах |
практически не отличается от |
углеродистых полуспокойных (ВСт.Зпс и |
18Гпс) |
и низ |
колегированной |
спокойной |
(16ГС) сталей |
(табл.128). |
Не установлено также существенных различий |
между |
сталью 18Г2АФпс и нормализованными |
сталями |
18Гпс |
и ВСт.Зпс по склонности |
к коррозионному |
растрескива |
нию в растворе |
нитратов |
при ПО—120° С |
(табл.129). |
Области применения |
низколегированных |
|
|
полуспокойных сталей |
|
|
|
Горячекатаные полуспокойные стали с микролегиро ванием ниобием, а также ванадием совместно с азотом (ЮБпс, 18Бпс, 18ГБпс, 09Г2Бпс, 18Г2Бпс, 18— 20Г2АФпс) следует применять как стали повышенной прочности с гарантированным пределом текучести 30— 45 кгс/мм2 вместо спокойных низколегированных или уг-
леродистых (со снижением массы конструкций на 10— 30%) сталей для конструкций и машин, эксплуатируе мых в основном при положительных температурах. В про кате толщиной до 10 мм такие стали можно использо вать и при отрицательных температурах.
Горячекатаные полуспокойные стали повышенной прочности и хладостойкое™ марок 18ГФпс и 18Г1Фпс надлежит применять для сварных металлоконструкций в строительстве и машиностроении вместо низколегиро ванных спокойных сталей по ГОСТ 5058—65 соответст вующего класса прочности с такими же гарантиями по механическим характеристикам, а также вместо углеро
дистых спокойных (со снижением |
массы |
конструкций |
на 10—15%) |
сталей. |
|
|
|
Нормализованные полуспокойные |
стали |
повышенной |
прочности и |
хладостойкое™ |
марок |
18Г2АФпс и |
15Г2АФДпс по комплексу физико-механических и слу жебных свойств превосходят спокойные низколегирован ные стали по ГОСТ 5058—65 и поэтому должны приме няться без дополнительных ограничений вместо низко легированных спокойных сталей соответствующего класса прочности в строительстве и машиностроении для сварных конструкций, эксплуатируемых в самых суро вых климатических условиях.
Г л а в а 11
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА И ПРИМЕНЕНИЯ УГЛЕРОДИСТЫХ И НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ ПОЛУСПОКОЙНЫХ СТАЛЕЙ ВЗАМЕН СПОКОЙНЫХ
Экономическая эффективность производства рассчи тана с учетом изменения эксплуатационных и капиталь
ных затрат в черной |
металлургии |
и смежных |
отраслях |
по двум вариантам: |
|
|
|
|
1. Без увеличения |
производства |
готового |
проката |
(с уменьшением выплавки стали); |
|
|
2. |
С увеличением |
производства |
готового |
проката в |
связи |
с уменьшением |
величины |
головной обрези при |
прокатке слитков на обжимных |
станах. |
|
При расчете по первому варианту экономическая эф фективность производства полуспокойных сталей взамен спокойных определяется только изменением себестоимо сти заготовки (слябов). Второй вариант расчета предпо лагает при переходе на выплавку полуспокойных сталей также дополнительные капитальные вложения для рас ширения производства чугуна (из-за уменьшения коли чества оборотного лома) и увеличения мощности про катных станов.
Расчеты произведены для условий металлургических заводов им. Петровского при производстве конвертерной стали марки Ст.Зпс вместо Ст.Зсп и Коммунарского — при производстве мартеновской стали марок Ст.Зпс вме сто Ст.Зсп, 18Гпс вместо Ст.Зсп и 18Г2АФпс вместо 10ХСНД и 16Г2АФ.
Методика расчетов изменения эксплуатационных и капитальных затрат приведена на примере конвертерной стали Ст.Зпс по сравнению со сталью Ст.Зсп для заго товки в условиях завода им. Петровского.
Эксплуатационные затраты (для l u l l вариантов)
1.Снижение затрат на раскислители: а) 45%-ный ферросилиций
(7,5 — 2,15)-0,1240 = 0,66руб/т,
где |
7,5 — расход |
45%-ного |
ферросилиция для |
спо |
|
койной |
стали, кг/т; |
|
|
|
|
2,15 — то же, для полуспокойной |
стали, кг/т; |
|
|
0,1240—цена 45%-ного ферросилиция, руб/кг; |
|
б) |
алюминий |
|
|
|
|
|
(0,350 — 0,030)-0,38381 = 0,12 р у б т , |
|
где |
0,350 —расход |
алюминия |
для |
спокойной |
ста |
|
ли, кг/т; |
|
|
|
|
0,030—то же, для полуспокойной |
стали, кг/т; |
|
0,38381 — цена алюминия, руб/кг. |
|
|
2. Снижение затрат за счет уменьшения расхода излож ниц:
(25,97— 10,8). 0,04715 = 0,71 руб/т,
где 25,97—расход глуходонных уширенных кверху из ложниц для спокойной стали, кг/т;
10,8—расход сквозных уширенных книзу излож ниц для полуспокойной стали, кг/т;
0,04715—цена изложниц, руб/кг.
3. Исключение затрат на каркасы прибыльных надста вок:
1,1-0,04715 = 0,05 руб/т,
где |
1,1 — расход каркасов |
прибыльных |
надставок |
|
для |
спокойной стали, кг/т; |
|
|
|
0,04715 — цена |
каркасов |
прибыльных |
надста |
|
вок, |
руб/т. |
|
|
|
4. Увеличение затрат за счет |
повышения расхода |
под |
донов: |
|
|
|
|
|
(4,4 —2,2).0,09 = 0,20 руб/т, |
|
|
где |
4,4—расход поддонов |
для полуспокойной |
ста |
|
ли, кг/т; |
|
|
|
|
2,2—то же, для спокойной стали, кг/т; |
|
|
0,09 — цена |
поддонов, руб/кг. |
|
|
|
5. Исключение затрат на огнеупоры для футеровки |
прибыльных надставок и люнкерит: |
|
|
0,04 + 0,09 = 0,13 руб/т,
где 0,04 и 0,09—: затраты на огнеупоры для футеровки прибыльных надставок и люнкерит соответственно для спокойной стали, руб/т.
6. Снижение трудоемкости подготовки составов с из ложницами:
|
0,64 — 0,46 = 0,18 руб/т, |
|
|
где |
0,64 и 0,46 — зарплата |
рабочих по подготовке |
соста |
|
вов для спокойной и полуспокойной |
|
стали |
соответственно, |
руб/т. |
|
|
7. Удорожание 1 т слитков в связи |
с уменьшением |
обрези на 8,5%: |
|
|
|
|
|
|
(53,20— 36,10)-0,085 = |
1,45 руб, |
|
где |
53,20— себестоимость |
чугуна, |
руб/т; |
|
|
36,10 — цена отходов, |
руб/т. |
|
|
|
|
8. Общее снижение эксплуатационных затрат |
на 1 т |
слитков: |
|
|
|
|
|
|
0,66 + 0,12 4- 0,71 + 0,05 + |
0,13 + 0,18 — |
|
|
— 0,20 — |
1,45 = 0,20 руб. |
|
|
9. Снижение эксплуатационных затрат на 1 т заго товки в связи с уменьшением обрези на 8,5%:
(1,229-69,79— 1,112-69,59*) —(0,085-36,10) = 5,31 руб;
где |
69,79 — себестоимость 1 т слитков спокойной |
ста |
|
ли, |
руб/т; |
|
|
|
|
|
|
|
69,59 — то же, 1 т |
слитков |
полуспокойной |
стали, |
|
руб/т; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
36,10—цена |
1 т обрези, руб.; |
|
|
|
|
|
0,085—снижение обрези, т. |
|
|
|
|
|
|
Дополнительные |
|
капитальные |
затраты |
|
|
|
|
|
(II |
вариант) |
|
|
|
|
1. Доменное производство: |
|
|
|
|
|
|
0,085-163,1 = 13,86 руб т; |
|
|
где |
0,085 — снижение величины |
отходов при производ |
|
стве заготовки, т/т; |
|
|
|
|
|
|
163,1—удельные |
|
капитальные |
|
затраты на пере |
|
дельный |
|
чугун с учетом |
смежных |
отрас |
|
лей, |
руб/т; |
|
|
|
|
|
|
2. Прокатное производство: |
|
|
|
|
|
|
^ |
|
-27,0 = 2,23 руб/т, |
|
|
|
1,026 |
|
|
> |
/ |
» |
|
|
|
где |
1,026 — расходный |
|
коэффициент |
заготовки |
на |
1 т |
|
фасонного |
проката, т/т; |
|
|
|
|
|
0,085 — увеличение |
выхода |
годной заготовки, |
т/т; |
|
27,0 — удельные |
капитальные |
затраты на 1 т фа |
|
сонного проката с учетом расширения об |
|
щезаводского хозяйства, |
руб/т. |
|
|
|
Приведенные |
|
затраты (II |
вариант) |
|
|
Затраты рассчитывали по формуле типовой методи |
ки: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Я = С + 0,12 /Сд , |
|
|
|
|
где |
Я —• приведенные затраты, руб/т; |
|
|
|
С—текущие затраты, руб/т; |
|
|
|
* |
69,79—0,20 = 69,59 руб/т |
(с учетом |
снижения затрат |
на |
1 т |
слитков на 0,20 руб/т).
0,12—нормативный коэффициент эффективности капиталовложений;
Хд — дополнительные капиталовложения, руб/т. Экономия приведенных затрат на 1 т заготовки в ре зультате замены спокойной стали на полуспокойную с учетом дополнительного снижения эксплуатационных затрат за счет увеличения объема производства заготов
ки составляет:
П = (5,31 + 0,25*) — 0,12-(13,86 + 2,23) = 3,62 руб/т.
Аналогичным |
образом |
произведены |
расчеты по Ком- |
мунарскому заводу для слябов |
(табл. |
130, 131). |
Приведенные |
в табл. |
131 |
данные |
свидетельствуют |
о том, что при производстве полуспокойных сталей вмес то соответствующих спокойных обеспечивается экономи ческий эффект в размере 0,72—20,54 руб/т, даже при не обходимости капиталовложений в доменное и прокатное производство ( I I вариант).
Дополнительно для условий Коммунарского метал лургического завода оценена экономическая эффектив
ность |
производства |
полуспокойной |
стали |
Ст.Зпс для сля |
бов взамен стали Ст.Зсп, отливаемой в уширенные |
кни |
зу изложницы с применением теплоизоляционных |
вкла |
дышей: |
|
|
|
|
|
1. |
Снижение |
затрат на раскислители |
(см. табл. 131)-: |
а) |
45%-ный |
ферросилиций — 0,31 руб/т; |
|
б) |
алюминий — 0,40 руб/т. |
|
|
|
2. |
Снижение |
трудоемкости подготовки составов |
с из |
ложницами 0,10 руб/т. |
|
|
|
3. Исключение затрат на вкладыши: |
|
|
|
|
4,5-0,07 = 0,32 руб/т. |
|
|
где |
4,5—расход |
вкладышей |
для |
спокойной |
ста |
|
ли, кг/т; |
|
|
|
|
0,07— предполагаемая цена |
вкладышей при про |
|
изводстве их в специализированных цехах, |
|
руб/кг. |
|
|
|
4. Исключение затрат на люнкерит: |
|
|
|
|
4,0-0,12 = 0,48 руб/т, |
|
|
где |
4,0—расход |
люнкерита на 1 т |
спокойной |
ста |
|
ли, кг/т; |
|
|
|
* Снижение расходов по переделу на 1 т заготовки за счет уве личения объема производства проката, руб.
Т а б л и ц а 132. Снижение цены разных видов проката
Виид проката
Тонкий ЛИСТ .
Толстый лист
Полоса и лента Катанка . . .
Уголок . . .
Швеллер . .
Балка двутав ровая . . . .
Профиль для
шахтной крепи Круг, квадрат,
шестигранник
Арматура же лезобетонных
конструкций .
Промышлен ные рельсы . Гнутые профи-
Разница |
в ц е н е на прокат, |
р у б / т , |
при |
вариантах |
углеродистые полуспокой ные стали с обычным со держанием марганца вместо угле родистых спо |
койных |
стали Ст.ЗГпс и Ст.оГпс вме сто сталей, Ст.Зсп и Ст.5сп |
сталь 18Гпс вместо стали |
Ст.Зсп |
сталь 18Г2АФпс |
вместо стали 1СГ2АФ |
сталь 18Г2АФпс вместо стали ЮХСНД сталь 15Г2АФДпс вместо стали ЮХСНД |
|
5,8—13,0 |
3 |
2 |
|
|
|
|
3,0—6,2 |
2,0—3,0 |
2 |
4,0— |
>17,0 |
> 14,0 |
|
4,5—7,0 |
2,6—3 |
2 |
10,0 |
— |
— |
|
— |
— |
— |
|
6,0 |
3 |
2 |
|
— |
— |
— |
|
4,6 - 6, 7 |
2,6—3 |
2 |
— |
— |
|
|
5,1—6,7 |
2,6—3 |
2 |
— |
— |
— |
|
4,6—6,7 |
2,6—3 |
2 |
— |
— |
— |
|
4,0 |
|
|
|
|
|
|
5,0—9,0 |
2,6—3 |
2 |
— |
— |
— |
|
5,2—10,0 |
2,6—3 |
2 |
— |
— |
- |
|
6,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6,0—7,0 |
|
|
|
|
|
1,171 — то же, для полуспокойной стали;
68,01 — расчетная себестоимость 1 т слитков спо койной стали, отливаемой в уширенные книзу изложницы с вкладышами, руб.;
67,28 — то же, для полуспокойной стали, руб. Следовательно, производство полуспокойной стали
эффективно взамен спокойной стали, отливаемой как в
уширенные кверху (с |
утепляющими надставками), так |
и в уширенные книзу |
(с теплоизоляционными вклады |
шами) изложницы. |
|
В соответствии со снижением себестоимости на про кат из полуспокойных сталей установлены более низкие цены, чем на аналогичный прокат из спокойных сталей соответствующего класса прочности и назначения (табл.132).