Влияние дополнительной термообработки на структуру и механические свойства феррито-бейнитных высокопрочных трубных сталей
Вид материала | Доклад |
- Название диссертации, 326.98kb.
- Методика выполнения работы : Вариант Влияние легирующих элементов на структуру конструкционных, 128.12kb.
- Термомеханическая обработка, 1570.91kb.
- Научные основы и технологические решения получения высокопрочных алюминийсодержащих, 586.93kb.
- Влияние ультразвуковой ударной обработки на механические свойства сварных соединений, 41.15kb.
- Повышение механических свойств рулонного проката из низколегированных трубных сталей, 334.13kb.
- Лекция Влияние различных факторов на пластичность металла. Влияние омд на структуру, 126.99kb.
- Влияние свч электромагнитного поля на физико-механические свойства эпоксидного компаунда, 253.95kb.
- Материаловедение и технология конструкционных материалов, 37.46kb.
- Е. И. Рытвин, Н. М. Слотинцев, 223.27kb.
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕЖИМОВ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ НА ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОРОШКА
ПХ20Ю6 (№ С17)
С.В. Пожаров – н.с. ИПМ
ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П. Бардина»
Исследование влияния времени обработки и шаровой нагрузки на гранулометрический состав, удельную поверхность и форму частиц, проводили на порошках высокожаростойкого сплава, полученных методом совместного восстановления смеси окислов.
Проведенный рентгенофазовый анализ восстановленного порошкового сплава ПХ20Ю6 показал, что он имеет однофазную структуру -Fe твердого раствора с периодом решетки а=2,887 Å.
Исследование формы частиц порошка проводили растровом электронном микроскопе. Для порошкового сплава ПХ20Ю6, полученного методом совместного восстановления смеси окислов, характерна развитая и разветвленная поверхность, губчатая форма частиц.
Измерение удельной площади поверхности восстановленного порошка сплава ПХ20Ю6 подтверждает высокоразвитую поверхность частиц порошка: удельная площадь поверхности по БЭТ составляет 0,319 м2/г.
Гранулометрический состав восстановленного порошка ПХ20Ю6, показал, что средний размер частиц составляет ≈ 132 мкм, причем 90 % частиц порошка имеют размер менее 276 мкм, и 10 % частиц имеют размер менее 43 мкм.
Восстановленные порошки подвергали измельчению в аттриторе в среде аргона. Наиболее оптимальной является шаровая нагрузка (отношение массы шаров к массе порошка), равная 5:1. Скорость вращения вала аттритора выдерживали в интервале 205-210 об/мин. Время обработки варьировали от 5 до 15 часов. Полученные измельченные порошки, также как и исходный порошок, исследовали указанными выше методами.
Изучение фазового состава порошка сплава ПХ20Ю6 после аттриторного измельчения в течение различного времени показало, что процесс длительного измельчения не приводит к фазовым изменениям. Фазовый состав измельченного порошка, так же как и исходного, представляет собой -Fe твердый раствор с периодом решетки а = 2,887-2,889 Å.
Для оценки микронапряжений в порошках ПХ20Ю6 были проведены съемки профилей рентгеновских дифракционных линий на рентгеновском дифрактометре с монохроматизированным CoKα излучением. По полученным данным определяли ширину линий ОЦК фазы на основе железа с индексами (110), (211), (220), а в ряде случаев также (200). Ширина отражений порошка резко увеличивается после помола в течение 5-ти часов, далее рост замедляется, и после 12-ти часов помола ширина отражений перестает изменяться. Зависимости ширины отражений в обратном пространстве после коррекции на инструментальное уширение (ширину линий эталона) указывают на то, что для всех образцов, кроме исходного порошка, размер блоков достаточно велик и не оказывает влияния на уширение линий. Размер блоков для исходного восстановленного порошка составляет D ~ 100 нм. Начиная с 9 часов измельчения, значение микронапряжения в порошке начинает выходить на насыщение.
В результате аттриторной обработки поверхность частиц измельченных порошков сглаживается, они приобретают более плоскую форму, образуясь в результате многократного наслоения «чешуйчатых» осколков исходных частиц.
В совокупности с данными, полученными на растровом электронном микроскопе, можно сказать, что примерно одинаковый гранулометрический состав получается при измельчении восстановленного порошка ПХ20Ю6 в течение: 5 и 8 часов (dср ≈ 78 мкм), 9 и 10 часов (dср ≈ 72 мкм), 12 и 15 часов (dср ≈ 68 мкм), что хорошо коррелирует с величинами удельной поверхности.
При 5 часовой обработке в аттриторе развитость поверхности частиц порошка исчезает, что ведет к резкому снижению удельной поверхности (с 0,319 м2/г до 0,096 м2/г). При увеличении времени измельчения величина удельной поверхности постепенно увеличивается, что связано с постепенным уменьшением размера частиц порошка.
На основе процесса измельчения разработан технологический процесс получения порошков ферритных сталей в высокоэнергетических мельницах типа «Аттритор» и выпущена временная технологическая инструкция (ВТИ).
Выводы:
- В результате проведённой работы показано, что процесс длительного измельчения не приводит к фазовым изменениям. Фазовый состав измельченного порошка, так же как и исходного, представляет собой -Fe твердый раствор с периодом решетки а = 2,887-2,889 Å.
- Показано, что в результате аттриторной обработки развитость поверхности частиц исчезает, она сглаживается, частицы приобретают более плоскую форму, однако при увеличении времени измельчения величина удельной поверхности постепенно увеличивается, что связано с постепенным уменьшением размера частиц порошка.
- Разработан технологический процесс получения порошков ферритных сталей в высокоэнергетических мельницах типа «Аттритор» и выпущена ВТИ на получение измельченных порошков Fe-Cr-Al сплава.
ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ УСКОРЕННОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ПОЛОСЫ НА ФОРМИРОВАНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ И КОМПЛЕКС СВОЙСТВ РУЛОННОГО ПРОКАТА КЛАССА ПРОЧНОСТИ К60 ТОЛЩИНОЙ 16 ММ (№ С18)
С.В. Соя – м.н.с. ЦТСК
ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П. Бардина»
Получение высоких прочностных свойств современных трубных сталей при экономном уровне легирования основывается на формировании ферритно-бейнитной микроструктуры. При производстве рулонного проката большой толщины (14-16 мм) для этого используются стали с пониженным содержанием углерода (до 0,08%) и добавками Ni, Cu, Cr, Mo в различных сочетаниях.
Формирование микроструктуры стали при производстве рулонного проката осуществляется, главным образом, в ходе ускоренного охлаждения (душирования) на отводящем рольганге перед смоткой полосы в рулон. Наличие двух групп секций ламинарного охлаждения на отечественных станах типа 2000 позволяет гибко управлять ускоренным охлаждением полосы.
Произведен анализ возможности получения механических свойств рулонного проката класса прочности К60 толщиной 16 мм из стали с экономным содержанием легирующих и микролегирующих элементов путем интенсификации охлаждения полосы на промежуточном рольганге.
РАЗРАБОТКА ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫХ ЭКОНОМИЧНЫХ ВАНАДИЕВЫХ ЛИГАТУР (№ С19)
П.Е. Стулов – инженер ФПТС
ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П. Бардина»
В работе проводится анализ факторов влияющих на развитие рынка ванадийсодержащих сталей и выявлены причины снижения потребления ванадийсодержащих сталей в России. Главными причинами снижения потребления ванадия в России является его завышенная стоимость (более 40 $),а также завышенные требования по содержанию ведущего элемента, не соответствующие реальным требованиям потребителей. Обосновывается возможность получения феррованадия и ванадиевых сплавов из конверторного шлака. Разработаны основы высокопроизводительной технологии получения феррованадия непосредственно из ванадиевого конверторного шлака. Показана возможность получения прямой выплавкой из конверторного шлака экономичного высококачественного феррованадия следующего состава(масс. %) : V - 20-25 % , Si- 6-8 % , Mn – 8-14 % , Cr 2-3 %, Al < 0,5 % ,C – 0,05% . Проводится сравнительный анализ применения различных сплавов ванадия. Обоснована целесообразность применения экономичного феррованадия, для легирования сталей.
РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСА МЕРОПРИЯТИЙ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ТОЛСТОЛИСТОВОГО ПРОКАТА ИЗ ТРУБНЫХ МАРОК СТАЛИ КЛАССА ПРОЧНОСТИ К50-К60 ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ В УСЛОВИЯХ ОАО «ММК» (№ С20)
М.Ф. Тазов – м.н.с. ЦТСК
ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П. Бардина»
Выполнен анализ качественных показателей производимого на ОАО «ММК» сортамента толстолистового проката трубных сталей категории прочности К52-К60. Проведены исследования качества сварных соединений. Проведены испытания на ударную вязкость, статический изгиб и склонность к образованию холодных трещин после сварки плавлением. Определено распределение твердости в сварном соединении. Составлено заключение о свариваемости трубных марок сталей при изготовлении сварных конструкций. Подтверждена возможность переаттестации штрипсовых сталей категории прочности К52-К60 для металлических конструкций.
АВТОМАТИЧЕСКИЙ МАРКИРОВЩИК СЛЯБОВ (№ С21)
А.Б. Тарасов – н.с. ЦНРС
ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П. Бардина»
Автоматический маркировщик слябов – элемент системы качества металлургического производства. Маркировщик, устанавливаемый на рольганге МНЛЗ, позволяет наносить технологическую маркировку на боковую поверхность горячего сляба. Маркировка осуществляется при помощи известковой краски.
Принцип работы. По команде с пульта управления поднимается защитная шторка, и манипулятор подводит блок форсунок к поверхности заготовки. Форсунки расположены в ряд в одном корпусе, к ним обеспечивается общий подвод краски и воздуха. При подаче электрического импульса на электромагнит, установленный на каждую форсунку, происходит распыление краски в сторону слитка, в результате чего формируется круглое пятно диаметром 15-20 мм. Размер пятна может быть откорректирован с помощью настроечных винтов. Маркировка наносится на зачищенную поверхность - для этого перед форсунками установлен скребок, удаляющий окалину с поверхности слитка. Для предотвращения перегрева форсунок после нанесения маркировки манипулятор возвращается в исходное положение и "прячет" блок форсунок за защитную шторку.
ИССЛЕДОВАНИЕ ТРАНСФОРМАЦИИ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ВКЛЮЧЕНИЙ В ПРОЦЕССЕ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ И ТРУБ ОАО «СТЗ» (№ С22)
К.А. Удод – м.н.с. ЦФМК
ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П. Бардина»
В настоящее время многие производители бесшовных труб с гарантированным содержанием коррозионно-активных неметаллических включений (КАНВ) для нефтепромысловых трубопроводов Западной Сибири сталкиваются с проблемой плохой сходимости результатов, получаемых при металлографическом контроле КАНВ в трубной непрерывнолитой заготовке и готовой продукции (горячекатаной, термообработанной трубе). В первую очередь, данная проблема связана с возможностью трансформации неметаллических включений в процессе нагрева заготовки под прокатку, а также частично в процессе термообработки. В работе исследованы некоторые причины изменения содержания КАНВ в трубной металлопродукции производства ОАО «СТЗ» из непрерывнолитой заготовки ø400 мм.
ПРИВЕДЕНИЕ КЛАССИФИКАЦИИ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ СТАЛЕЙ В СООТВЕТСТВИЕ С ЕВРОПЕЙСКИМ СТАНДАРТОМ EN 10020:2000 (№ С24)
Л.С. Чуднова – м.н.с. ЦССМ
ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П. Бардина»
С 01.01.2008 г. в Российской Федерации введен в действие общероссийский классификатор продукции по видам экономической деятельности – ОК 034-2007 (КПЕС 2002), который построен на основе гармонизации со Статистической классификацией продукции в Европейском экономическом сообществе. Новый классификатор до 01.01.2011 г. будет действовать одновременно с ОК 005-93 «общероссийский классификатор продукции», а после указанного срока заменит его.
В действующем классификаторе ОКП 005-93 классификация стали сводится к большому числу классов: углеродистая (обыкновенного качества, качественная, среднеуглеродистая, инструментальная, рессорно-пружинная и др.), низколегированная, легированная (конструкционная, подшипниковая, инструментальная, рессорно-пружинная и др.), высоколегированная (коррозионностойкая, жаростойкая, жаропрочная, быстрорежущая и др.).
В классификаторе ОК 034-2007 (КПЕС 2002) впервые в России сталь классифицируется только по двум классам, а именно: «нелегированная» и «легированная».
Учитывая ожидаемые трудности по своевременному внедрению ОК 034-2007 (КПЕС 2002), областное статуправление уже поручило ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» заполнять форму статотчетности в двух классификациях. Поэтому ОАО «ММК», впервые столкнувшись с особенностями реализации проката из низколегированной стали, который попал в зону неоднозначного отнесения марок стали указанного класса в ту или иную группировки, принятые в международной практике, обратился к ТК 375 с просьбой о разработке национального стандарта на базе ГОСТ Р ИСО «Классификация сталей на нелегированные и легированные» на договорной основе.
Подготовка проекта стандарта была поручена ЦССМ ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П. Бардина». Работа проводилась в 2009-2010 гг. и в сентябре настоящего года проект стандарта направлен на утверждение в Ростехрегулирование Российской Федерации.
Проект стандарта, представленный на утверждение, является модифицированным по отношению к европейскому стандарту EN 10020:2000 и учитывает отдельные требования национальной стандартизации.
В связи с принципиальными различиями классификации стали в отечественных и международных стандартах введение в действие национального стандарта повлечет за собой необходимость внесения в стандарты на металлопродукцию соответствующих изменений по классификации стали.
АНАЛИЗ СИСТЕМЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ НА ДЕГАЗАЦИЮ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА ПРИ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКЕ СТАЛИ (№ С25)
А.Г. Шакуров – м.н.с. ЦНРС
ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П. Бардина»
При работе системы возникают акустические колебания ультразвукового диапазона 20-35 кГц, которые вызывают дробление аргоновых пузырей, увеличивая межфазную поверхность, интенсифицируют потоки на межфазной поверхности, увеличивая тем самым коэффициент массопереноса, и вызывают интенсивные колебания пузырей, что приводит к интенсификации реакции обезуглероживания, увеличению удаления водорода, неметаллических включений и азота.
Система используется в технологии глубокого обезуглероживания нераскисленного полупродукта для производства низкоуглеродистой стали и технологии вакуумного рафинирования раскисленной алюминием стали, предназначенной для производства толстого листа.
СОВРЕМЕННЫЕ СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ЧИСТОТЫ
ПО НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИМ ВКЛЮЧЕНИЯМ С ПРИМЕНЕНИЕМ РАЗЛИЧНЫХ МОДИФИКАТОРОВ
(№ С26)
Д.Д. Шелемех – м.н.с. ЦФМК
ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П. Бардина»
Модифицированием называют процесс искусственного изменения структуры расплава или образования центров кристаллизации под воздействием небольших количеств специально вводимых добавок — модификаторов. В соответствии с законами термодинамики при каждой данной температуре предпочтительность образования и устойчивость той или иной фазы (жидкой или твердой) определяется тем, какая из фаз в данных условиях обладает меньшим значением свободной энергии. Чтобы вызвать процесс кристаллизации, необходимо охладить жидкость несколько ниже равновесной температуры затвердевания. Величина критического переохлаждения будет определяться разностью между равновесной и фактической температурами кристаллизации и для каждого типа модификатора будет разной.
За последнее время резко возрос интерес к редкоземельным металлам (РЗМ, Re*). Проведено большое количество экспериментальных работ, исследованы природа и свойства многих металлических систем и заложены прочные основы научного металловедения. Характерной особенностью РЗМ. является их высокое химическое сродство к вредным примесям таким, как кислород, сера, азот, цветные металлы. Влияние РЗМ проявляется как в снижении содержания этих примесей в стали, так и в переводе их из активных форм в пассивные, что способствует очищению границ зерен.
РЗМ принадлежат к числу элементов подгруппы III A периодической системы Д. И. Менделеева и имеют атомные номера 57—71. Среди РЗМ около 70% приходится на церий, лантан, празеодим и неодим, представляющих по свойствам особый интерес для металлургии. Эти металлы при относительно низкой температуре плавления имеют высокую температуру кипения и повышенную плотность. РЗМ довольно широко распространены в природе. В земной коре их содержится около 0,016%; примерно 100 минералов содержат РЗМ. Промышленное значение имеют монацит, бастнезит, лопарит, наиболее распространены церий и иттрий [313], В некоторых областях техники РЗМ используют в смесях в виде мишметалла и ферроцерия, т. е. примерно в таком виде, в каком они находятся в монаците или бастнезите, и тогда почти не требуется разделения их на отдельные элементы.
РЗМ полностью растворимы в жидком железе. О растворимости РЗМ в твердом железе имеются различные данные. Согласно данным работы, растворимость церия в железе при 600° С составляет 0,35—0,40 %; по более ранним данным, растворимость церия в железе менее 0,1%- Е. М. Савицкий [315] указывает, что растворимость редкоземельных элементов друг в друге незначительна, а в железе не более 0,5%. При этом от лантана к неодиму растворимость увеличивается. Так, растворимость лантана в альфа-железе <0,1%, а церия около 0,4% [320]. Низкая растворимость РЗМ в твердой стали приводит к необходимости поддерживать их усвоение в расплаве под строгим контролем.
СТАНДАРТИЗАЦИЯ В ОБЛАСТИ ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ В СОВРЕМЕННЫХ УСЛОВИЯХ (№ С27)
А.Н. Шибанова – инженер ЦССМ
ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П. Бардина»
Целью данной статьи является проведение анализа состояния стандартизации в области черной металлургии в современных условиях.
Стандартизация за последние годы претерпела ряд изменений в структуре и законодательстве. Это обусловлено вступлением в силу с 1 июля 2003 г. Федерального закона № 184 «О техническом регулировании», который кардинальным образом реформировал систему государственной стандартизации, поставив во «главу угла» национальную стандартизацию. Основной упор сделан на разработку национальных стандартов, гармонизированных с документами ИСО, МЭК, ЕН и прочими. Кроме того, все стандарты, и межгосударственные, и национальные, стали носить добровольный характер. Обязательные требования отнесены к техническим регламентам. Упразднены некоторые категории нормативных документов, например: технические условия, которые являются оперативным документом, позволяющим в сжатые сроки зафиксировать договоренности поставщика и потребителя металлопродукции и организовать ее производство.
Также, в последние годы произошла организационная перестройка работ по стандартизации, когда в новых условиях основным звеном национальной системы стандартизации продукции стали Технические комитеты по стандартизации. На них возлагаются планирование и организация работ по стандартизации в соответствии с закрепленной за ними номенклатурой продукции.
В области черной металлургии Центр стандартизации и сертификации металлопродукции (ЦССМ) ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П. Бардина», кроме своих основных функций, выполняет функции, закрепленные за ТК 375 «Металлопродукция из черных металлов и сплавов», по разработке, экспертизе, согласованию и подготовке к утверждению проектов национальных, межгосударственных и международных стандартов. ЦССМ имеет хорошую основу для формирования нормативной базы обязательных требований к металлопродукции. Это, например, сохраненные в отрасли и ныне действующие технические условия на металлопродукцию конкретного применения: металл для котлостроения, сосудов высокого давления, нефте- и газопроводов, атомной промышленности, авто- и авиастроения и т.д. В настоящее время разработан и находится в стадии обсуждения проект нового Федерального закона «О стандартизации», куда технические условия вошли как нормативный документ по стандартизации.
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВУХСЛОЙНЫХ СТАЛЕЙ ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОКСОВЫХ КАМЕР (№ С28)
А.В. Амежнов – м.н.с. ЦФМК
ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П. Бардина»
Для многих видов оборудования нефтепереработки, например, для коксовых камер, существенной характеристикой конструкционных материалов, работающих в условиях переменных температур, является их сопротивление термоусталостным воздействиям. Это особенно важно для материалов с выраженной неоднородностью свойств в зоне соединения, различной теплопроводностью и температурными коэффициентами линейного расширения. Таким материалом является коррозионно-стойкий биметалл.
В работе представлены результаты по исследованию термоусталости биметаллов полученных, различными способами. Для испытаний были взяты образцы промышленного биметалла, полученного способом пакетной прокатки, в том числе при использовании FeNi прослойки, сваркой взрывом (различных производителей) и электрошлаковой наплавкой. Исследование термоусталости проводили методом термоциклирования. После 1000 циклов испытаний оценивали наличие трещин и их размеры.
Для определения прочности сцепления слоев биметалла и ее изменения в результате циклических термических нагрузок были проведены испытания на отрыв плакирующего слоя. Образцы биметалла после проведенных испытаний исследовались на электронном микроскопе.
РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТОМЯГКИХ АМОРФНЫХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА (№ С29)
А.В. Князев – м.н.с. ЦФМК
ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П. Бардина»
В работе разрабатываются способы получения магнитомягких аморфных сплавов на основе железа, обладающих комплексом трудносочетаемых свойств, таких как низкая коэрцитивная сила, термическая стабильность в широком интервале температур, регулируемый ТКЛР, прочность сцепления с подложкой, а также коррозионная стойкость и высокая прочность. Сплавы на основе железа с небольшим содержанием легирующих элементов необходимы для производства магнитных экранов и магнитной микроэлектроники.
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АМОРФНО – НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ СПЛАВОВ (№ С30)
Н.А. Шурыгина – н.с. ИМФМ
ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П. Бардина»
Изучено влияние структурных параметров нанокристаллических фаз, возникающих на первой стадии кристаллизации закаленных из расплава аморфных металлических сплавов Fe58Ni25B17, Fe50Ni33B17 и Ni44Fe29Co15B10Si2, на прочностные свойства аморфно-нанокристаллических сплавов. Показано, что зависимость микротвердости HV от объемной доли VV или объемной плотности NV при постоянном размере наночастиц (диаметр 20 нм) может быть описана зависимостью , где n = 1/3.