Анотація до роботи:

Парусов Е. В. Розробка хімічного складу та режимів термомеханічної обробки катанки підвищеної деформованості з електросталі для виробництва високоміцного металокорду. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спецільністю 05.16.01 – ”Металознавство та термічна обробка металів”. – Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, м. Дніпропетровськ, 2008.

У роботі вирішено актуальну науково-технічну задачу - розроблено хімічний склад та технологію термомеханічної обробки катанки з електросталі марки 80КРД, мікролегованої бором, які забезпечують підвищення деформованості при волочінні і економію матеріальних та енергетичних ресурсів при виробництві металокорду високої міцності.

Вивчено кінетику перетворень аустеніту при безперервному охолодженні в борвмісній (В - 0,0015 %) електросталі марки 80КРД зі вмістом базових легуючих елементів (С – 0,83 % ; Mn – 0,56 % ; Si – 0,17 %) і побудовано термокінетичну діаграму. Показано, що бейнітне перетворення при швидкостях охолодження менших за критичну (< 73⁰С/с) відсутнє, а при швидкостях менших 20⁰С/с структура сталі складається переважно з перліту.

Методами математичного моделювання показано вплив хімічного складу на структуру й властивості катанки.

Встановлено співвідношення між основним структурним параметром катанки з борвмісної сталі 80КРД - дисперсністю перліту та інших якісних характеристик: механічними властивостями, глибиною зневуглецьованого шару, масою окалини на поверхні.

Встановлено, що з урахуванням впливу на дисперсність перліту в сталі 80КРД, деформаційне старіння та технологічну пластичність катанки-дроту оптимальне значення співвідношення B/N становить 0,20...0,25.

Показано, що при розкладці катанки зі сталі 80КРД на витки при температурах більших за 925⁰С - бор сприяє підвищенню дисперсності перліту, а при температурах менших - 925⁰С – зниженню дисперсності перліту в порівнянні з катанкою базової сталі, що не містить бор.

На рівні винаходу (патент Молдови № 322 з пріоритетом від 21.06.2006) розроблено режими ТМО катанки зі сталі 80КРД.

Розроблено експрес-метод визначення питомої маси окалини залежно від її товщини на поверхні катанки.

Розроблено критерій деформованості високовуглецевої катанки в кордовий дріт діаметром 0,15...0,35 мм, що визначається відношенням сумарної площі неметалічних включень у поперечному перерізі кордового дроту до площі цього перерізу.

Катанка з борвмісної електросталі марки 80КРД має підвищену деформованість, що дозволяє волочити її з однократним патентуванням у кордовий дріт діаметром 0,35...0,20 мм, який використовується для виготовлення металокорду високої міцності, типу 9Л20/35НТ.

1. В дисертації вирішено актуальну науково-технічну задачу – розроблено хімічний склад і технологію ТМО катанки з електросталі марки 80КРД, мікролегованої бором, з підвищеним вмістом азоту й домішок кольорових металів, що забезпечує підвищення деформованості при волочінні й економію матеріальних і енергетичних ресурсів при виробництві металокорду високої міцності.

2. З урахуванням норм міжнародного стандарту EN 10016 і специфікацій Bekaert і Pirelli розроблено технічні вимоги (зміна № 1, 2002 р. до ТУ У 14-4-470-2000) до хімічного складу й механічних властивостей високовуглецевої борвмісної катанки з електросталі марки 80КРД, призначеної для виробництва металокорду високої міцності.

3. Вивчено кінетику перетворень аустеніту при безперервному охолодженні та побудовано ТКД перетворення аустеніту у високовуглецевій борвмісній електросталі марки 80КРД. Встановлено, що сталь 80КРД має в 3…3,5 рази більшу стійкість аустеніту в порівнянні зі сталлю-аналогом У8 (основний внесок у підвищення стійкості аустеніту сталі 80КРД вносять бор, вуглець, марганець). Показано, що бейнітне перетворення при швидкостях охолодження менших за критичну (< 73⁰С/с) відсутнє, а при швидкостях < 20⁰С/с структура сталі складається переважно з перліту, дисперсність якого в міру зниження швидкості охолодження зменшується.

4. Показано, що при розкладці катанки з електросталі 80КРД на витки при температурах (t_в/у) більших 925⁰С бор сприяє підвищенню дисперсності перліту, а при температурах менших 925⁰С – зниженню дисперсності перліту в порівнянні з катанкою базової сталі, яка не містить бор. Така закономірність обумовлена впливом бору на процеси рекристалізації в гарячедеформованій сталі, що приводить до укрупнення (при t_в/у > 925⁰С) або здрібнювання (при t_в/у < 925⁰С) аустенітного зерна в порівнянні зі сталлю без бору, що, відповідно, підвищує або знижує дисперсність перліту.

5. Для катанки з електросталі марки 80КРД методом математичного моделювання показано: структурний параметр (кількість перліту 1-го балу) збільшується з підвищенням вуглецевого еквівалента, вмісту В й співвідношення B/N; тимчасовий опір підвищується зі збільшенням Се й знижується з ростом співвідношення B/N і вмісту В; відносне звуження зменшується зі збільшенням Се, співвідношення B/N і вмісту В; відносне подовження знижується зі збільшенням Се й збільшується зі зростанням співвідношення B/N і вмісту B. Характер змін і свідчить про підвищення рівномірної деформації сталі 80КРД, що обумовлено виділенням дрібних часток BN, які зменшують розвиток локальної деформації.

6. Методом багатофакторної оптимізації встановлено, що з урахуванням впливу на дисперсність перліту в сталі 80КРД, деформаційне старіння й технологічну пластичність катанки-дроту оптимальне значення співвідношення B/N становить 0,20...0,25.

При повторному нагріванні катанки співвідношення B/N збільшується, що пояснюється розчиненням нітридів бору й дифузією частини азоту на границю метал-атмосфера, де відбувається взаємодія атомарного азоту з компонентами повітря.

7. Встановлено, що рівень властивостей катанки з борвмісної сталі марки 80КРД, яка відповідає вимогам специфікацій провідних світових фірм-виробників металокорду, досягається при наступних режимах ТМО катанки:

температура металу перед дротовим блоком (за попередньою секцією водяного охолодження) – не більше 970⁰С;

температура катанки на виході із дротового блоку (швидкість прокатки – 105…95 м/с) – 1100…1050⁰С;

температура розкладки катанки на витки – 950…970⁰С;

середня швидкість охолодження витків катанки до температури 490…500⁰С – 25…30⁰С/с, а в інтервалі від зазначених температур до ~ 100⁰С зі швидкістю - 8…10⁰С/с.

На спосіб виготовлення катанки із застосуванням розроблених режимів ТМО видано патент Молдови № 322, із пріоритетом від 21.06.2006 р.

8. Встановлено співвідношення між основним структурним параметром катанки з борвмісної електросталі марки 80КРД – дисперсністю перліту й іншими якісними характеристиками: механічними властивостями, глибиною зневуглецьованого шару, масою окалини на поверхні катанки. Показано, що зі збільшенням в інтервалі температур 820…1000⁰С дисперсності перліту, що, як відомо, обумовлює підвищення міцностних властивостей, інші якісні характеристики змінюються в такий спосіб: маса окалини збільшується, а глибина зневуглецьованого шару зменшується.

9. Розроблено критерій деформованості високовуглецевої катанки в дріт діаметром 0,15...0,35 мм, що визначається відношенням сумарної площі неметалічних включень у поперечному перерізі кордового дроту до площі цього перерізу. Критерій деформованості визначається з урахуванням тимчасового опору дроту та практично не залежить від діаметра кордового дроту й відповідає ~ 8,5 % .

10. Показано, що катанка з борвмісної електросталі марки 80КРД, яка має більш дисперсну структуру перліту в порівнянні зі сталлю-аналогом без бору, переробляється з одноразовим (замість дворазового) патентуванням у дріт діаметром 0,35...0,20 мм, який використовується для виготовлення металокорду високої міцності типу 9Л20/35НТ.

11. Річний економічний ефект від впровадження результатів дисертаційної роботи в умовах СЗАТ ”ММЗ” становить 274,725 тис. доларів США, частка автора – 50,00 тис. доларів США.

Публікації автора:

1. Сычков А. Б. Оптимизация качественных характеристик углеродистой катанки из непрерывнолитой заготовки малого сечения / А. Б. Сычков, В. Ю. Костыря, Э. В. Парусов // Строительство, материаловедение, машиностроение : Сб. научн. тр. – Днепропетровск : ПГАСА, 2003. – Вып. 22. – Ч.1. – С. 100–104.

2. Современные требования к качеству катанки для металлокорда / В. В. Парусов, А. М. Нестеренко, Э. В. Парусов, А. Б. Сычков, И. В. Деревянченко, М. А. Жигарев // Стальные канаты : Сб. научн. тр. – Одесса : Астропринт, 2003. – С. 104–116.

3. Разупрочняющая термомеханическая обработка проката из углеродистой стали / В. В.Парусов, А. Б. Сычков, В. А. Луценко, Э. В. Парусов // Металлургическая и горнорудная промышленность. – 2003. – № 6. – С. 54–56.

4. Критериальная оценка влияния неметаллических включений на обрывность при волочении кордовой проволоки из стали 70 / Э. В. Парусов, А. М. Нестеренко, В. А. Луценко, А. Б. Сычков // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии : Сб. научн. тр. – Днепропетровск : Візіон, 2004. – Вып. 7. – С. 216–220.

5. Взаимосвязь толщины и удельной массы окалины на поверхности высокоуглеродистой катанки / В. В. Парусов, Э. В. Парусов, И. Н. Чуйко, А. Б. Сычков, И. В. Деревянченко // Строительство, материаловедение, машиностроение : Сб. научн. тр. – Днепропетровск : ПГАСА, 2004. – Вып. 27. – Ч.2. – С. 26–29.

6. Влияние регулируемого охлаждения на качественные показатели катанки различного назначения / В. А. Луценко, В. В. Парусов, Э. В. Парусов, А. И. Сивак, И. Н. Чуйко // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии : Сб. научн. тр. – Днепропетровск : Візіон, 2004. – Вып. 9. – С. 142–148.

7. Развитие научных и технологических основ производства проката в мотках / В. В. Парусов, В. Г. Черниченко, О. В. Парусов, А. Б. Сычков, Э. В. Парусов, С. Ю. Жукова // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии : Сб. научн. тр. – Днепропетровск : Візіон, 2004. – Вып. 8. – С. 284–303.

8. Технологичность высокоуглеродистой катанки на метизном переделе / Э. В. Парусов, В. В. Парусов, В. А. Луценко, А. Б. Сычков, В. В. Артемов, Л. И. Демьянова // Стальные канаты : Сб. науч. тр. – Одесса : Астропринт, 2005. – С. 110–116.

9. Современные научные и технологические аспекты производства высокоэффективных видов катанки различного назначения / В. А. Луценко, Э. В. Парусов, В. А. Тищенко, А. В. Кекух, Ю. Д. Костенко, А. Б. Сычков // Металлургическая и горнорудная промышленность. – 2005. – № 1 . – С. 58–63.

10. Эффективность применения бора при производстве катанки / В. В. Парусов, О. В. Парусов, Э. В. Парусов, В. Г. Черниченко, А. Б. Сычков, М. А. Жигарев // Металлургическая и горнорудная промышленность. – 2005. – № 5 . – С. 44–46.

11. Режим двухстадийного охлаждения катанки из стали 80КРД на линии Стилмор / Э. В. Парусов, В. В. Парусов, М. Ф. Евсюков, А. И. Сивак, А. Б. Сычков // Металлургическая и горнорудная промышленность. – 2006. – № 3 . – С. 64–67.

12. Влияние химического состава высокоуглеродистой катанки на деформационное упрочнение при волочении / Э. В. Парусов, В. В. Парусов, В. А. Луценко, И. Н. Чуйко, Д. Н. Тогобицкая, А. Б. Сычков, В. А. Маточкин, Г. Н. Кобыльков, В. В. Артемов // Строительство, материаловедение, машиностроение : Сб. научн. тр. – Днепропетровск : ПГАСА, 2006. – Вып. 36. – Ч.1. – С. 114–119.

13. Взаимосвязь структурных, механических и технологических характеристик катанки из стали 80 КРД / Э. В. Парусов, В. В. Парусов, В. А. Луценко, А. Б. Сычков, О. В. Парусов, И. Н. Чуйко // Стальные канаты : Сб. научн. тр. – Одесса : Астропринт, 2007. – С. 155–161.

14. Обоснование выбора оптимальных характеристик качества катанки из высокоуглеродистой стали / Э. В. Парусов, В. В. Парусов, В. А. Луценко, А. Б. Сычков, О. В. Парусов, И. Н. Чуйко // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии : Сб. научн. тр. – Днепропетровск : Візіон, 2006. – Вып. 13. – С. 255–259.

15. Влияние повторного нагрева на содержание азота в катанке из электростали 80КРД, микролегированной бором / Э. В. Парусов, В. В. Парусов, О. В. Парусов, А. Б. Сычков, С. Ю. Жукова, М. А. Жигарев // Строительство, материаловедение, машиностроение : Сб. научн. тр. – Днепропетровск : ПГАСА, 2007. – Вып. 41 . – Ч.1. – С. 109–112.

16. Влияние химического состава на структурные и механические характеристики высокоуглеродистой катанки из стали 70КРД-80КРД, микролегированной бором / Э. В. Парусов, В. В. Парусов, Д. Н. Тогобицкая, О. В. Парусов, А. Б. Сычков // Металлургическая и горнорудная промышленность. – 2007. – № 4. – С. 63–66.

Додатково наукові результати відображені в публікаціях:

17. Обеспечение показателей качества катанки для металлокорда / В. В. Парусов, И. В. Деревянченко, А. Б. Сычков, А. М. Нестеренко, Э. В. Парусов, М. А. Жигарев // Металлург. – 2005. – № 11. – С. 45–51.

18. Высокоуглеродистая катанка из стали, микролегированной ванадием / В. В. Парусов, А. Б. Сычков, И. В. Деревянченко, А. В. Перчаткин, Э. В. Парусов, М. А. Жигарев // Металлург. – 2004. – № 12. – С. 63–68.

19. Пат. 322, Молдова, С21Д1/02, С21Д8/06. Способ изготовления проката из углеродистой стали / А. Н. Савьюк, А. Б. Сычков, А. А. Олейник, И. В. Деревянченко, В. В. Парусов, О. В. Парусов, Э. В. Парусов, С. М. Жучков; заявитель и патентообладатель совместное закрытое акционерное общество «Молдавский металлургический завод» – № 06100355 ; заявл. 21.06.2006 ; опубл. 21.08.2006, «Право и общество», № 3, 2006.

20. Оптимальные характеристики качества катанки из высокоуглеродистой стали / Э. В. Парусов, В. В. Парусов, В. А. Луценко О. В. Парусов, И. Н. Чуйко, А. Б. Сычков // Специализированный журнал ”Метизы”, ассоциация ”Росметиз”. – 2006. – № 3 (13). – С. 34–36.