книги из ГПНТБ / Юхвец И.А. Производство высокопрочной проволочной арматуры

Т а б л и ц а 18

Механические свойства термически упрочненной арматурной катанки

технологии применяют чистые шихтовые материалы (жидкий чугун из особо чистых руд) н раскисление без использования алюминия. Жидкую сталь обрабатывают в ковше обессеривающей шлакообразующей смесью и продувают аргоном [23]. Однако использование такого процесса целесообразно для производства лишь наибо­ лее ответственных и дорогих металлических изделий, выпускаемых в сравнительно небольших количествах.

Эффективным и сравнительно недорогим способом повышения качества металла массового назначения, выплавляемого в мартеновских печах, является рафини­ рование стали в ковше жидкими синтетическими шлака­ ми [24, 25].

Работами ЦНИИЧМ и Украинского научно-исследо­ вательского института металлов (УкрНИИМ) доказано преимущество свойств проволоки, полученной из марте­ новской стали, раскисленной кремнием и марганцем или спликокальцием вместо алюминия [16].

Согласно исследованиям автора [13], канаты, сви­ тые из проволоки, изготовленной из средней части слит­ ков мартеновской стали, обладают механическими свой­ ствами (в частности, выносливостью), лучшими, чем канаты из проволоки, изготовленной из верхней и ниж­ ней частей тех же слитков.

Чем крупнее слиток, тем больше в нем ликвация — неоднородность состава, а следовательно, и связанная с

Наиболее радикальным методом, при котором исклю­ чается возникновение зональной химической неоднород­ ности в слитке при крупном металлургическом произ­ водстве, является непрерывная разливка стали [25]. Высокое качество непрерывных слитков высокоуглеродис­ той стали достигается различными способами, в частно­ сти путем воздействия на процесс ее кристаллизации методами модифицирования и микролегирования [27].

Механические свойства катанки, полученной из стали непрерывной разливки, не ниже, чем катанки из обыч­ ной стали [28]. За рубежом заготовки, получаемые не­ прерывной разливкой стали, находят в сталепроволочном производстве широкое применение.

Вместо мартеновской стали все больше используют сталь, выплавленную в конвертерах с кислородным дуть-

32

ем [25, 29]. Проволока, изготовленная из высокоуглеродпстой кислородно-конвертерной стали, обладает повы­ шенными механическими и технологическими свойства­ ми [26]. Хорошая деформируемость такой стали позволяет увеличивать скорость волочения и холодной прокатки и в некоторых случаях сократить одну проме­ жуточную термическую обработку заготовки.

Весьма перспективно применение для производства высококачественной проволоки электростали, повышен­ ного качества, выплавленной из особо чистых шихтовых материалов, в частности с использованием губчатого железа. При производстве электростали за последние годы начали применять новые прогрессивные методы ра­ финирования: электрошлаковый переплав (ЭШП), ваку- умно-дуговой переплав (ВДП), комбинированный элект­

финирования стали на стандартные механические свой­ ства и циклическую выносливость высокопрочной про­ волоки не обнаружено [30].

Конкретные данные о выплавке и качестве сталей для высокопрочной проволочной арматуры и, в частности, об их реологической стойкости в технической литературе отсутствуют. Поэтому в ЦНИИЧМ выполнено несколько специальных исследований, результаты которых осве­ щены ниже.

2. КАЧЕСТВО АРМАТУРНОЙ ПРОВОЛОКИ, ИЗГОТОВЛЕННОЙ ИЗ МАРТЕНОВСКОЙ СТАЛИ, ВЫПЛАВЛЕННОЙ

ПО ОБЫЧНОЙ ТЕХНОЛОГИИ (М)

И РАФИНИРОВАННОЙ В КОВШЕ СИНТЕТИЧЕСКИМ ШЛАКОМ ( М + С Ш ) 1

Из стали У10А, выплавленной на Златоустовском ме­ таллургическом заводе указанными способами, изгото­ вили катанку диаметром 8 мм. Н а . Л С П З эту катанку протянули на высокопрочную проволоку с номинальным диаметром 3 мм [30]. Часть проволоки подвергли в ЦНИИЧМ обычному низкотемпературному отпуску без нагрузки, а часть — отпуску под нагрузкой (МТО). Ре­ лаксационная стойкость образцов арматурной проволоки

1 Исследование выполнено автором п К. С. Романовым на метал­ ле, выплавленном под руководством С. И. Собкнна, К. Д. Потемкина с участием А. И. Михайлина.

Т а б л и ц а 19

Механические и другие характеристики арматурной проволоки в зависимости от способов выплавки стали и обработки проволоки

ли ощутимо сказывается лишь на тонкой проволоке, возрастая с уменьшением ее диаметра. Разброс механи­ ческих свойств по всем плавкам невелик.

На основе изложенного, а также экспериментов со сталью для металлокорда [26] и канатов [18] в целях унификации на металлургических заводах технологии производства высококачественного металла для проволо­ ки ответственного назначения предложено сталь для вы­ сокопрочной арматурной проволоки раскислять только кремнием и марганцем, так же как это осуществлено при­ менительно к канатной стали.

4. ВЛИЯНИЕ МОДИФИКАЦИИ СТАЛИ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ"

Была изготовлена проволока диаметрами 6 и 5 мм из патентированной заготовки диаметром 8 мм, получен­ ной из стали 70 (0,70—0,79% С; 0,19—0,25% Мп; 0,20— 0,27% Si; 0,007—0,012% S; 0,011—0,014% Р) непрерыв­ ной разливки (одной плавки) без добавок и с добавками ферротитана, феррованадия, ферромарганца. Для срав­ нения изготовлена также арматурная проволока из ста­ ли 70 обычного производства. Содержание модифици­ рующих материалов варьировали: титана — в пределах от 0,05 до 0,10%, ванадия—в интервале от 0,07 до 0,21%; количество ферромарганца составило 0,6%.

1 Исследование выполнено автором, К. С. Романовым и А. В. Шоршиным (ЦНИИЧМ).

36

Вся проволока была подвергнута обычным механи­ ческим испытаниям на растяжение. Образцы проволоки диаметром 6 мм с инициированными трещинами допол­ нительно испытали на стойкость к замедленному разру­ шению продолжительностью около 100 ч в среде дистил­ лированной воды а"=О / "0 0 (табл. 22) по методике, разра­ ботанной в ЦНИИЧМ (см. с. 248). Результаты работ показали следующее:

1) значения о ^ 0 , т , характеризующие сопротивление коррозии под напряжением, у образцов проволоки диа­ метром 6 мм, холоднотянутой из патентированной заго­ товки диаметром 8 мм (сталь 70 непрерывной разливки),- и у обычной стали мало различаются. Величины а в этих проволок также близки;

2) модификация стали 70 непрерывной разливки ва­ надием (образец 12) и титаном (образец 38) сказалось благоприятно на показателе а ^ 0 / т опытной проволоки (см. табл. 22);

3)введение в сталь 70 непрерывной разливки 0,6% ферромарганца не повлияла на ее временное сопротив­ ление, но существенно улучшило упругие и пластические хар актеристнки проволоки;

4)с увеличением содержания титаиа (0,05; 0,08;

37

5) при увеличении добавок ванадия (0,07—0,21%) пластичность проволоки падала, а временное сопротив­ ление ее возрастало.

Результаты исследования зависимости механических свойств арматурной проволоки от варианта выплавки электростали У10А (ЭШП-1, ЭШП-2, ВДП и ЭШП-1 + + В Д П ) изложены ниже (с. 133, табл. 65).

Г Л А В А III

КАТА Н КА-3 А ГО ТО В КА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА АРМАТУРНОЙ ПРОВОЛОКИ

ИПРОВОЛОКИ

ДЛ Я АРМАТУРНЫХ КАНАТОВ

1.ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ

ККАТАНКЕ-ЗАГОТОВКЕ

Свойства стальной проволоки в основном обусловле­ ны качеством катанки [31]. Катанку для изготовления арматурной проволоки и канатов можно разделить на два класса: катанку особо высокого качества (КПАОВК) для производства арматуры высокой прочности с crD = =2000-^2500 Мн/м2 (200—250 кГ/мм2 ) при диаметрах проволоки от 2 мм и более и катанку высокого качества (КПАВК) для производства арматуры всех диаметров повышенной прочности с а в = 1500-^2000 Мн/м2 (150— 200 кГ/мм2 ) н арматурной канатной проволоки диамет­ ром менее 2 мм с а в =2000^ - 2500 Мн/м2 (200— 250кГ/мм2 ).

Химический состав сталей для катанки высокого ка­ чества должен соответствовать табл. 3.

Диаметры катанки следует брать из учета минималь­ ного суммарного обжатия, необходимого для обеспече­ ния заданного временного сопротивления (при удовлет­ ворительной пластичности) в готовой холоднотянутой II отпущенной проволоке. Для производства арматурной проволоки диаметром 3—8 мм надлежит использовать ка­ танку диаметром 6—16 мм и даже толще. Допустимые

38

отклонения по диаметру катанки во многих странах зна­ чительно жестче, чем в стандартах СССР. Так, для ка­ танки диаметром 6,5 мм приняты допуски, мм:

Для катанки КПАВК допускаемые отклонения по ди­ аметру должны быть такими же, как для канатной ка­ танки класса ВК по ОСТ 14-2—71, (+0,4 мм), а для ка­ танки КПАОВК ±0,15 мм (на основании данных США и опыта работы проволочного стана Череповецкого ме­ таллургического завода). Должны быть сужены допус­ ки по овальности катанки КПАОВК до 0,15 мм (так как исследования БМК показали, что одной из главных при­ чин образования поперечных трещин на проволоке диа­ метром 4 мм и более является овальность катанки, при­ водящая к резким колебаниям обжатия в ее разных се чеииях).

Большая масса (длина) мотка катанки для арматур­ ной проволоки особенно важна ввиду недопустимости сварки концов проволоки по ГОСТ 7348—63 и 8480—63. Поэтому масса бунта на непрерывных прокатных станах должна быть не менее 400 кг [32].

Микроструктура катанки должна быть однородной сорбитовой. Не допускается общая или местная подкал­ ка (мартенситные или троостито-мартенситные участки). Общая глубина обезуглероженного слоя (феррит+переходная зона) не должна превышать на сторону 1,5% для катанки класса ВК и 1% для катанки особо высо­ кого качества. Размер природного зерна рекомендуется балла 2—4 по шкале ГОСТ 5639—65, действительного зерна — не менее балла 4; разнозернистость не допус­ кается.

Катанка должна быть чистой по неметаллическим включениям. Содержание сульфидов допускается не бо­ лее балла 1, а суммарное количество сульфидов, окси­ дов и силикатов — не более 2,5 баллов (по ГОСТ 1778— 70). Усадочные дефекты не разрешаются:

39