Металлопрокат
Металлоконструкции
Обработка металла
В бывш. СССР метизные стали оказались в числе первых, на которых достаточно подробно было исследовано влияние первородности шихты на свойства и качество готовой продукции. Сооружение на Белорецком металлургическом заводе опытной шахтной печи для производства металлизованных окатышей позволило в довольно широких масштабах произвести выплавку стали с их использованием в 125-т мартеновских печах и ее испытание по различным методикам.
При выплавке стали 80 для металлокорда содержание цветных примесей (%) в стали в результате применения чистой шихты уменьшилось примерно в 2 раза:
Опытный металлокорд показал повышенную примерно на 50 % выносливость по сравнению с металлокордом из обычной стали. Кроме того, производительность труда при его изготовлении возросла примерно на 10 %, так как уменьшилась обрывность проволоки в процессе ее протяжки и переработки.
Экскаваторные и талевые канаты из стали, выплавленной с применением металлизованного сырья, имели работоспособность на 50 % выше, чем канаты из обычной стали.
С целью более детального изучения природы влияние цветных примесей на свойства канатной стали в работе использовали метод радиоактивных индикаторов. В сталь вводили радиоактивные изотопы s1Cr, 63Ni и 64Cu в одном опыте до содержания 0,12-0,14 % и в другом до 0,25-0,27 %.
При авторадиографировании образцов металла было установлено, что все исследовавшиеся элементы даже при малых их содержаниях в стали склонны к дендритной ликвации. При этом возникавшую микронеоднородность не удавалось устранить ни термической обработкой, ни прокаткой. Разная степень пластичности различных участков металла вследствие этой ликвации приводила к возникновению дополнительных напряжений в процессе холодного волочения, что явилось одной из основных причин отрицательного влияния остаточных элементов на свойства и качество проволоки. Эти данные получили подтверждение при проведении специального исследования свойств проволоки из стали 45, выплавленной на губчатом железе и обычном ломе в 3-т электропечи. Химический состав стали по всем основным элементам и газам был практически одинаковым в обоих случаях. Однако по содержанию серы и фосфора сталь, выплавленная на губчатом железе, была чище (сумма 0,018 % против 0,043 % в стали на ломе) и значительно чище по содержанию цветных примесей, %:
Слитки той или другой стали подвергли одинаковой пластической деформации и термической обработке с получением проволоки диаметром 1 мм, которую испытали по различным методикам.
Прочность после патентирования стали, выплавленной на губчатом железе, оказалась выше примерно на 10 %. Однако более существенное различие было выявлено при проведении испытаний на перегиб и скручивание, характеризующих запас пластичности стали (рис. 91). Число перегибов у проволоки, выплавленной на губчатом железе, с увеличением степени деформации сначала (до обжатия 85 %) растет и превышает это значение для обычной стали в 1,5 раза, а затем снижается, оставаясь выше примерно на 50 %, чем у обычного металла даже после 95 %-ного обжатия. Число скручиваний также было выше у проволоки, выплавленной на губчатом железе при всех степенях обжатия (рис. 91).
При испытании на усталость переменным изгибом с вращением (рис. 92) при всех напряжениях время до разрушения у проволоки, выплавленной на губчатом железе, было более длительным. Если обычная сталь выдерживала 20 тыс. циклов при напряжении 950 МПа, то чистая сталь выдерживала такое же число циклов при напряжении 1106 МПа, т.е. примерно на 20 % выше. Как показали металлографические исследования, более чистая сталь характеризовалась более тонкой структурой пластинчатого перлита, что, по мнению авторов, и способствовало повышению прочностных, пластических и эксплуатационных характеристик проволоки.
Таким образом, результаты проведенных исследований однозначно свидетельствуют о значительных преимуществах выплавки стали для проволоки и канатов, в особенности высокопрочных, с использованием, чистого по примесям металлизованного сырья.
Резервы повышения надежности и живучести различных изделий метизного производства, а также снижения брака и повышения производительности труда при их изготовлении, связанные с этим и пока что неиспользуемые, весьма велики. Очевидно, что они будут еще большими при использовании и других современных элементов сталеплавильного производства (вакуумирование, точное регулирование химического состава стали и др.).