Низкоуглеродистая проволока и изделия из нее - гвозди, электроды, сетки, строительная арматура, канаты и пр. - находят достаточно широкое применение в народном хозяйстве. Основное сырье для производства катанки – углеродистая сталь, которая позволяет ей быть пластичной и хорошо деформируемой. Производство стальной катанки осуществляется волочением предварительно подогретой заготовки через валы прокатного стана, которые, обжимая заготовку, формируют проволоку необходимого диаметра (5,0-9,0 мм). Готовую проволоку укладывают в кольца для дальнейшего охлаждения. Такую формовку называют горячей, а катанку - горячекатаной.
Окалина, сформировавшаяся на горячекатаной низкоуглеродистой катанке, должна быть приспособлена к её механическому или химическому удалению. Поверхностное качество и очищение после устранения окалины весьма важно для выполнения волочения проволоки, т.к. остаток оксида приводит к чрезмерной механической обработке поверхности и царапанию конечной проволоки. Наиболее существенное качество окалины при горячем волочении катанки – полная толщина, структура и напряжённое состояние. Шероховатая поверхность обычно благоприятна для волочения проволоки, т.к. улучшает захват смазки поверхностью стальной проволоки.
Окалина представляет собой комплекс многих химических соединений железа и других элементов в стали. Основными составляющими окалины углеродистой стали являются вюстит, магнетит и гематит. Толщина слоя окалины и её состав зависят от температуры, газовой атмосферы и скоростей диффузии атомов кислорода и железа. Чем толще слой вюстита, тем более шероховатой будет поверхность стали после удаления окалины. При температуре ниже 570°C основная часть слоя окалины представлена магнетитом; при более высоких температурах – вюститом и магнетитом.
Связь между окалиной и металлом зависит от напряжённого состояния между металлом и оксидом, пластичности и состава стали. Напряжённое состояние определяется плотностью окалины и различиями показателей термического расширения её слоёв. Известно, что наличие в стали таких элементов, как Cr и Al, ослабляет связь металла с окалиной, поскольку формируются железо-хромовые и железо-хром-алюминиевые шпинели, увеличивающие пористость слоя окалины. Вследствие высокой пористости такая окалина легко удаляется с поверхности.
Содержание Si в стали также оказывает влияние на формирование слоя окалины. В процессе окисления на границе «оксид – железо» кремний превращается в фаялит Fe2SiO4. Температура плавления фаялита 1170°C, он не растворяется в оксидах железа, но образует сплошной равномерный слой между поверхностью стали и окалиной, проникая в поры окалины и увеличивая сцеплеиие её с металлом. Удаление окалины в таких условиях затруднено.
Одной из тенденций современного производства проволоки является переход от технологии химического травления в растворе соляной кислоты для очистки поверхности катанки от окалины к перспективной и существенно более безопасной для окружающей среды бескислотной технологии механической очистки. Большинство конструкций окалиноломателей предполагают удаление окалины изгибом катанки на роликах: происходит деформация удлинения, и окалина ссыпается с поверхности материала. При этом удается избежать значительных проблем, связанных с утилизацией отработанных травильных растворов.
Розробка раціональної шихтовки плавки сталі в ДСП при використанні вторинних легуючих матеріалів
Снігура І.Р., керівник – асп. Безшкуренко О.Г.
Національна металургійна академія України
Важливим аспектом у металургії є використання вторинних матеріалів для отримання сталі. Це зумовлено високим вмістом цінних елементів у шламах, що дозволить в значній мірі зменшити витрати для одержання готової продукції.
Проаналізовано та теоретично обґрунтовано з використанням програм для розрахунків термодинамічних параметрів складових процесу отримання сталі марки 12Х18Н10Т. У якості основного складового елементу шихти запропоновано використання вторинних матеріалів, а саме шламів з вмістом Ni, Cr, які виступають у ролі легуючих елементів. З метою підвищення експлуатаційних можливостей даної сталі пропонується подальше її легування Nb, Mo, V, W.
В результаті застосування запропонованої схеми плавки буде досягнуто: зменшення матеріальних, економічних, паливно-енергетичних, трудових ресурсів, економія високоякісної сировини та поліпшення екологічного стану навколишнього середовища промислово розвинутих регіонів України
Вибір фізико-хімічних критеріїв для оцінки впливу лугів на властивості доменних шлаків
Цівата Н.О., керівник – проф. Тогобицька Д.М.
Національна металургійна академія України
Луги, що потрапляють в доменну піч з шихтовими матеріалами, негативно впливають на її роботу, знижуючи гарячу міцність коксу, знеміцнюючи вогнестійку футеровку, спонукаючи до настилеутворення, підвисання шихти та прогоряння фурм, що, зрештою, збільшує витрати палива і знижує продуктивність печі.
Враховуючи досвід моделювання шлакових розплавів як впорядкованої структури виду MerO в відповідності до теорії направленого хімічного зв’язку в якості критеріїв для вибору модельних параметрів, які характеризують міжатомну взаємодію в розплавах, використовуються фізико-хімічні критерії: ρ – показник стехіометрії розплаву, що дорівнює відношенню кількості катіонів до кількості аніонів, Δe – кількість електронів, що локалізуються в напрямку зв’язку катіон-аніон.
В роботі проаналізовано експериментальні данні Жило Н.Л. та отримані рівняння для прогнозування в’язкості в діапазоні температур 1300-1500˚С і температури кристалізації в діапазоні складів (склад беззалізистих шлаків знаходився в інтервалі (мас. %): CaO –23,8-59,2; SiO2 –35,9-63; K2O –0-16,6; Al2O3 –0-11; MgO –2; MnO –2; CaO/SiO2 –0,5-1,52. Склад залізовмісних шлаків (мас. %): CaO –16,3-46,5; SiO2 –34,7-53,4; K2O –2,6-15,9; Al2O3 –4,1-5,3; FeO –0-32,4; Fe2O3– 0-7,5; MgO –2; MnO –2; CaO/SiO2 –0,5-1,16.). В результаті зведення експериментальних даних отримані рівняння у вигляді:lg ŋ = f(Δе,ρ,Τ); Τкр = f(Δе,ρ).
Показано підвищуючий вплив добавок K2O на в’язкість та температуру кристалізації розплавів доменних шлаків у всьому діапазоні основностей CaO/SiO2 ~0,8÷1,4. Відносно добавок Na2O згідно до експериментальних даних Като в’язкість і температура кристалізації знижуються. Найбільший ефект досягається при додаванні перших 3% Na2O. Зокрема, кожний відсоток Na2O знижує в’язкість ~ на 1,4% в діапазоні температур 1350-1450˚С і на 0,7% температуру кристалізації, що відповідає в’язкості 4 Па*с. Окис натрію здійснює більш високу розріджуючи дію на шлаки різної основності, ніж окис калію, що може бути пояснено відмінністю розмірів іонних радіусів Na (0,98Ǻ) і K (1,33 Ǻ). В зв’язку з цим актуальною є проблема організації контролю повного хімічного аналізу всіх матеріалів аглодоменого виробництва від шихтових компонентів до продуктів доменної плавки.
