Технология производства и характеристики качества толстолистовой стали размером 16×3800 марки 17Г1С
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет
им. Г.И. Носова»
Кафедра обработки металлов давлением
Курсовая работа по дисциплине:
«Обработка металла
давлением и характеристики
на тему: «Технология производства и характеристики качества толстолистовой стали размером 16×3800 марки 17Г1С»
Выполнил студент гр. ТС-10_________________________
Проверил к.т.н. доцент________________________
Магнитогорск, 2012
Оглавление
Введение
Листовой прокат является одним из основных направлений в развитии современного отечественного и зарубежного прокатного производства.
Доля листового проката в общем объеме прокатного производства в промышленно развитых странах постоянно возрастает, что объясняется быстрым развитием капитального строительства, автомобильной, авиационной, электротехнической, консервной и других отраслей промышленности.
Листовая сталь подразделяется на толстолистовую, тонколистовую и универсальную. Определяющей в этой классификации является толщина. Так по отечественным стандартам листы толщиной от 4 до 160 мм относят к толстым; листы толщиной до 3,9 мм (включительно) относят к тонким. Универсальная сталь – горячекатаная сталь прямоугольного сечения шириной от 160 до 1050 мм и толщиной от 4 до 60 мм – прокатывается на универсальных станах.
Листовой прокат из низколегированных сталей широко используется в различных областях промышленности: в строительстве, судостроении, для изготовления сосудов высокого давления и труб большого диаметра для газовых трубопроводов.
Особенностью химического состава этих сталей является микролегирование их сильными карбидообразующими элементами – ниобием и ванадием, которые благодаря образованию карбонитридов устраняют вредное влияние азота и обеспечивают интенсивное измельчение структуры.
- Характеристики качества толстолистовой стали и требования нормативных документов к ним
- Характеристика готового профиля. Назначение
Сталь низколегированная кремнемарганцовистая. Степень раскисления - Сп.
Сталь 17Г1С обеспечивает класс прочности листового, широкополосного универсального проката и гнутых профилей КП 345 при толщине проката от 10 до 20 мм.
Сталь марки 17Г1С применяется: для изготовления сварных металлоконструкций и деталей, работающих под давлением при температурах от -40 до +475 °С; деталей и элементов трубопроводов пара и горячей воды атомных станций (АС), с расчётной температурой среды не выше 350°С при рабочем давлении менее 2,2 МПа (22 кгс/см2), сварных переходов, фланцев, сварных тройников и других фасонных деталей трубопроводов АС с температурой эксплуатации от -40 °С до +350 °С; электросварных прямошовных труб группы прочности К52 для строительства газопроводов, нефтепроводов и нефтепродуктопроводов, тепловых электростанций и тепловых сетей, и газонефтепроводов повышенной коррозионной стойкости из природнолегированной стали (ПЛ-1, ПЛ-2) с увеличенным ресурсом эксплуатации; прямошовных электросварных экспандированных труб, предназначенных для строительства трубопроводов высокого давления.
- Требования НД к качеству готового профиля
Наименование, содержание и уровень показателей качества тонких листов стали изложено в стандартах, отражающих требования к химическому составу металла, из которого изготовлен прокат, к его свойствам, размерам, форме, состоянию поверхности, коррозионной стойкости. Технические условия могут содержать, кроме упомянутых требований, специфические показатели качества, а так же регламентировать некоторые условия производства листового проката и его поставки.
Стандарт на толстолистовую сталь.
ГОСТ 19903-74 распространяется на листовой горячекатаный прокат шириной 500 мм и более, изготовляемый в листах толщиной от 0,40 до 160 мм и рулонах толщиной от 1,2 до 12 мм.
Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 1969-79 в части конструкционного нелегированного проката обыкновенного качества и низколегированного толщиной от 1,00 до 2,80 мм в листах и рулонах и СТ СЭВ 3901-82 в части проката толщиной от 3,00 до 160 мм в листах.
Листовой прокат подразделяется:
а) по точности прокатки при толщине до 12 мм:
- повышенной точности - А;
- нормальной точности - Б;
б) по плоскостности:
- особо высокой плоскостности - ПО;
- высокой плоскостности - ПВ;
- улучшенной плоскостности - ПУ;
- нормальной плоскостности - ПН;
в) по характеру кромки:
- с необрезной кромкой - НО,
- с обрезной кромкой - О;
г) по размерам:
- с указанием размеров по толщине, ширине и длине в соответствии с размерами, указанными в приложении, - форма I;
- с указанием размеров по толщине в пределах, указанных в табл. 1, без указания размеров по ширине и длине - форма II;
- с указанием размеров, кратных по ширине и длине, размерам, указанным в заказе, в пределах, установленных в табл. 1, - форма III;
- с указанием мерных размеров, в пределах, указанных в табл. 1, с интервалами 10 мм по ширине и 50 мм по длине - форма IV. По согласованию потребителя с изготовителем интервалы по ширине и длине могут быть менее указанных.
Изготовление листового проката мерных размеров, отличающихся от размеров, указанных в приложении, производится по требованию потребителя.[1]
Толстолистовой прокат изготавливают из конструкционных низколегированных сталей с химическим составом, регламентируемым ГОСТ 19282-73*,ГОСТ 1981-89.
Химические состав стали 17г1с приведен в таблице №1.1[2].
Таблица 1.1 Химический состав стали марки 17г1с.
Марка стали |
Степень раскисления |
Массовая доля элементов,% | |||||
Углерод |
Кремний |
Марганец |
Хром |
Никель |
Медь | ||
17Г1С |
сп |
0,15-0,20 |
0,4-0,6 |
1,15-1,6 |
<0,30 |
≥0,30 |
≥0,30 |
Массовая доля азота в сталях, не легированных азотом не должна превышать 0,008 %. Допускается добавка алюминия и титана из расчета получения массовой доли в прокате алюминия - не более 0,05%, титана - не более 0,03 %.
Массовая доля фосфора в стали должна быть не более 0,035%, серы - не более 0,040%.
По требованию потребителя массовая доля фосфора должна быть не более 0,030%, серы - не более 0,035%.
Массовая доля мышьяка в стали не должна превышать 0,08%.
В готовом прокате при условии обеспечения механических свойств стали допускаются отклонения по химическому составу, указанные в таблице 1.2.
Таблица 1.2 Предельные отклонения по химическому составу.
Наименование элемента |
Допускаемое отклонение |
Наименование элемента |
Допускаемое отклонение |
Углерод |
±0,02 |
Ванадий |
+0,02/-0,01 |
Кремний |
±0,05 | ||
Марганец |
±0,10 |
Ниобий |
+0,010/-0,005 |
Хром |
±0,05 | ||
Никель |
±0,05 |
Азот |
+0,005 |
Требования стандартов к точности размеров и форме листов (полос).
В зависимости от марки стали толщина листов должна соответствовать таблице 1.3.
Таблица 1.3 Размер листа в зависимости от марки
Марки стали |
Толщина, мм |
Ширина, мм |
Длина, м |
17Г1С |
4-50 |
3800 |
12 |
Предельные отклонения по толщине проката, изготовляемого в листах, в любой точке измерения не должны превышать норм, указанных в таблице 1.4
Таблица 1.4 Предельные отклонения по толщине проката
Толщина проката |
Предельное отклонение по толщине проката при ширине, мм |
Св. 3600 до 3800; | |
Св. 12,5 до 25,0 |
+1,4 |
Предельные отклонения по ширине проката с обрезной кромкой, изготовляемого в листах, не должны превышать норм, указанных в таблице 1.5.
Таблица 1.5 Предельные отклонения по ширине проката
Ширина проката, мм |
Толщина проката, мм |
Предельное отклонение по ширине проката |
Св. 1500 |
Св. 3,9 до 16 |
+15 |
Предельные отклонения по длине проката, прокатанного на непрерывных станах и порезанного на листы, не должны превышать норм, указанных в таблице 1.6.
Таблица 1.6 Предельные отклонения по длине проката
Длина проката, мм |
Толщина проката, мм |
Предельное отклонение по длине проката |
>>6000 |
Св. 3,9 до 16 |
+40 |
Отклонения от плоскостности на 1 м длины проката, изготовляемого в листах, не должны превышать норм, указанных в таблице 1.7.
Таблица 1.7 Отклонение от плоскостности проката
Вид плоскостности |
Отклонение от плоскостности при толщине проката, мм, не более |
4,0 и более | |
Особо высокая |
5 |
Высокая |
8 |
Улучшенная |
10 |
Нормальная |
12 |
По согласованию изготовителя с потребителем серповидность проката, изготовляемого в листах, не должна превышать 2 мм на 1 м длины.
По согласованию потребителя с изготовителем может устанавливаться другая предельная величина серповидности.
Резка листов должна проводиться под прямым углом. Косина реза и серповидность не должны выводить листы за номинальные размеры по ширине и длине.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ
Низколегированную
По состоянию поверхности сталь должна соответствовать требованиям ГОСТ 14637-79.
Расслоения в листах не допускаются. Нормы при проведении ультразвукового контроля устанавливаются по согласованию изготовителя с потребителем.
Листовую сталь изготовляют без термической обработки или в термически обработанном состоянии, в том числе с прокатного нагрева.
Свариваемость стали обеспечивается технологией ее изготовления и химическим составом. Применение стали для сварных или несварных конструкций указывается в заказе.
Ударная вязкость листовой и универсальной стали после механического старения должна быть не менее 29 Дж/см2 (3 кгс×м/см2).
Листы должны выдерживать испытание на изгиб в холодном состоянии на оправке диаметром, равным двум толщинам проката, на угол 180°.
Механические свойства стали должны соответствовать требованиям, указанным в таблице 1.8.
Таблица 1.8 Механические свойства стали
Марка стали |
Механические свойства | |||
Толщина проката, мм |
Временное сопротивление разрыву Ϭв, МПа (кгс/мм2) |
Предел текучести Ϭт, МПа (кгс/мм2) |
Относительное удлинение δ5, % | |
17Г1С |
10 » 20 включ. |
510 (52) |
345 (35) |
23 |
Нормы ударной вязкости приведены в таблице 1.9.[3]
Таблица 1.9Нормы ударной вязкости
Класс прочности |
Толщина проката, мм |
Ударная вязкость КСU, Дж/см2 (кгс×м/см2), при температуре, °С |
Ударная вязкость КСV, Дж/см2 (кгс×м/см2), при температуре, °С |
Ударная вязкость KCU, Дж/см2 (кгс×м/см2) после механического старения при температуре, °С | |||
+20 |
-40 |
-70 |
0 |
-20 |
+20 | ||
не менее | |||||||
345 |
Св. 10 до 20 |
- |
29(3,0) |
29(3,0) |
40(4,0) |
40(4,0) |
29(3,0) |
- Построение дерева свойств
Проанализировав нормативные документы, можем построить дерево свойств для толстолистовой стали марки 17г1с (рис.1).
Рис. 1. Дерево свойств
- Оборудование и схема производства толстолистовой стали размером 16×3800 мм
- Характеристика оборудования стана 5000
Стан «5000» — прокатный стан для получения листового проката шириной до 4800 мм и длиной до 12-18 метров из листов с толщиной с 4 до 54000 мм.
Производственный комплекс толстолистовой прокатки ЛПЦ №9 ОАО «ММК» включает 18 основных агрегатов, соединенных в единый технологический цикл. Вдоль технологической линии располагаются более 10 различных складов.
Рисунок 2. Схема производственной линии ЛПЦ№9 ОАО»ММК»
Толстолистовой стан 5000 Магнитогорского металлургического комбината введен в эксплуатацию в 2008 году.
Толстолистовой стан 5000 предназначен для получения проката из углеродистых и высокопрочных сталей для производства труб большого диаметра для нужд нефтяной и газовой промышленности, судостроения, мостостроения, котлостроения, гражданского и промышленного строительства.
Годовой объем производства – 1,5 млн. тонн по годному.
Исходной заготовкой для производства толстого листа и плит используются непрерывнолитые слябы габаритами:
- толщина – 190, 250 и 300 мм;
- ширина – 1400-2700 мм;
- длина – 2500-4800 мм;
- масса – до 30 тонн.
Сортамент выпускаемой продукции:
- листы толщиной 8-50 мм;
- плиты толщиной 51-160 мм;
- шириной 1500-4800 мм;
- длиной 6000-24000 мм.
Механические свойства продукции после прокатки:
- предел текучести, σТ – 1000 Н/мм2 (max);
- предел прочности σп – 1200 Н/мм2 (max).
В состав цеха входят следующие отделения и участки:
- склад слябов;
- участок нагревательных печей с шагающими балками;
- собственно толстолистовой
прокатный стан для
- термическое отделение;
- участок готовой продукции.
Стан имеет в своем составе 4-х валковую реверсивную клеть, участок охлаждения раскатов, холодильник с шагающими балками, правильные машины для горячей и холодной правки, ножницы для обрезки концов раската, обрезки кромок, порезки на мерные длины, участок термообработки, установки контроля размеров и качества листов, взвешивающее устройство для толстого листа, маркировочные машины, участок зачистки листов и др.
Непрерывнолитые слябы нагреваются в двух печах с шагающими балками, часовая производительность каждой 250 тонн. Транспортирование слябов, плит и листов в цехе осуществляется специальными кранами с механизированными захватами.
- Характеристика технологического процесса производства толстолистовой стали
Рисунок 3. Схема производства толстых листов из углеродистых и
низколегированных сталей
Технология производства листов на стане 5000 включает следующие основные операции:
- рассортировка слябов
в ЭСПЦ по длинам и маркам
сталей на партии в
производится огневая зачистка поверхностных дефектов;
- передача слябов при
помощи существующего
- кантовка слябов на
загрузочном рольганге при
- взвешивание слябов на весах, встроенных в подающий рольганг;
- задача слябов в
- нагрев слябов в двух
методических печах
- выдача слябов из печи и транспортировка их к стану;
- удаление печной окалины
со слябов при помощи
- прокатка слябов в
универсальной реверсивной
- охлаждение раската конечной толщины в установке ускоренного принудительного охлаждения (УПО);
- закалка и закалка с самоотпуском раската в агрегате термоупрочнения;
- правка раската в машине горячей правки;
- порезка раската на делительных ножницах;
- маркировка листа при помощи маркировочной машины;
- охлаждение листов на холодильнике;
- замедленное охлаждение листов (для спецсталей);
- правка листов в машине холодной правки;
- предварительный осмотр качества листа на инспекционном теллаже с кантователем (при необходимости – наждачная зачистка);
- ультразвуковой контроль;
- неразрушающий контроль механических свойств;
- обрезка кромок листа на сдвоенных кромкообрезных ножницах (СКОН);
- поперечная резка листа на мерные длины;
- маркировка;
- передача листов в линию пакетирования и уборки готовой продукции;
- взвешивание, маркировка и обвязка листов;
- уборка листов электромостовыми кранами на склад готовой продукции;
- отгрузка готовой продукции потребителю.
- Дефекты продукции
Таблица 3.1 Возможные дефекты прокатной продукции и способы их устранения.
№ |
Наименование дефекта |
Сущность дефекта |
Способ устранения |
Причина возникновения |
Раскатное загрязнение |
Дефект поверхности, представляющий собой вытянутое в направлении прокатки загрязнение литой заготовки шлаком, огнеупором и другими неметаллическими включениями. |
тщательно осматривать и зачищать поверхность слябов. |
Образуется вследствие дефекта сталеплавильного производства. | |
Раскатной пригар |
Дефект поверхности листа в виде тёмного пятна неправильной формы, образовавшегося от раската куска металла, приварившегося к слябу из-за нарушения технологии разливки. |
тщательно осматривать и зачищать поверхность слябов. |
Образуется вследствие дефекта сталеплавильного производства. | |
Раскатная трещина |
Дефект поверхности, представляющий собой разрыв металла, образовавшийся при прокатке продольной или поперечной трещины литой заготовки и заполненный окалиной. |
тщательно осматривать и зачищать поверхность слябов. |
Образуется вследствие дефекта сталеплавильного производства. | |
Раскатной пузырь |
Дефект поверхности представляющий собой прямолинейное нарушение сплошности поверхности вдоль направления прокатки, образовавшийся из наружного или подповерхностного пузыря литой заготовки. |
образуется вследствие дефекта сталеплавильного производства. | ||
Прокатная плена |
Дефект поверхности, представляющий собой отслоение металла языкообразной формы, соединённое с основным металлом одной стороной, образовавшееся вследствие раскатки рванин или следов глубокой зачистки на слябах. |
улучшить качество зачистки заготовки. |
||
Расслоение |
Дефект поверхности листа в виде трещин на кромках и торцах, образующихся из-за несвариваемости металла при наличии в нём незакристаллизовавшихся участков, рыхлоты, неметаллических включений, внутренних разрывов. |
образуется вследствие дефекта сталеплавильного производства. | ||
Пузырь вздутие |
Дефект поверхности листа в виде трещин на кромках и торцах, образующихся из-за несвариваемости металла при наличии в нём незакристаллизовавшихся участков, рыхлоты, неметаллических включений, внутренних разрывов. |
образуется вследствие дефекта сталеплавильного производства. | ||
Перегрев поверхности |
Дефект поверхности в виде крупнозернистой структуры, сопровождающейся крупной шероховатостью, рыхлой окалиной и сеткой трещин по границам крупным кристаллов образующейся при повышении температуры и времени нагрева перед деформацией. |
снизить температуру или уменьшить время нагрева. |
||
Рванина пережога |
Рванины, ориентированные по границам окисленных кристаллов, образующихся при прокатке пережжённого металла. |
снизить температуру или уменьшить время нагрева. |
||
Трещина напряжения |
Дефект поверхности, представляющий собой разрыв металла, идущий под прямым углом к поверхности, образовавшийся вследствие напряжений, вызваных структурными превращениями. |
строго соблюдать температуру нагрева и режим деформации. |
||
Вкатанные металлические частицы |
Дефект поверхности листа в виде приварившихся и частично закатанных кусочков металла. |
тщательно осматривать и зачищать слябы. |
||
Раковина вдавливаний |
Дефект поверхности в виде одиночного углубления образовавшегося при выпадении вкатанных инородных частиц и имеющий их форму. |
следить за состоянием поверхности сляба и раската при прокатке. |
1)Отслоение с поверхности плен. 2)Попадание на поверхность
полосы при прокатке | |
Остатки окалины |
Дефект поверхности в виде окалины, неудалённой на отдельных участках из-за неудовлетворительного состояния гидросбива. |
следить за исправность систем гидросбива окалины. Остатки окалины подлежат механическому удалению на листах. |
||
Отпечатки |
Дефекты поверхности, представляющие собой углубления или выступы, расположенные по всей поверхности раската или на отдельных его участках, образовавшихся от выступов или углублений на прокатных валках. |
сделать перевалку валков. |
||
Сетка отпечатков |
Дефект поверхности в виде периодически повторяющихся, имеющих форму сетки, выступов, образующихся от вдавливания прокатываемого металла в трещины изношенных валков. |
сделать перевалку валков. |
||
Риска |
Дефект поверхности, представляющий собой углубление с продольным или плоским дном, образовавшееся от царапанья поверхности металла наварами и другими выступами на прокатной арматуре. |
проверить состояние оборудования и согласование скоростей рольганга. |
||
Загнутый уголок |
Неплоскостность в виде загиба уголка листа, образующегося от ударов об арматуру прокатного оборудования. |
проверить состояние проводок. Установить амортизаторы на карманах. |
||
Зазубрина |
Дефект поверхности в виде чередующихся острых выступов и углублений на кромках листа, образующихся при нарушении технологии резки металла или неисправности оборудования. |
устранить неисправность оборудования. Заменить ножи. |
||
Необрезанная кромка |
Дефект формы в виде кривизны и разрывов по кромкам листа, оставшихся неудалёнными в результате неправильной установки раската при обрезке. |
провести регулировку упора и проверить состояние линейки. |
||
Скошенная кромка |
Дефект формы кромки, при котором углы между плоскостями и кромкой листа не равны 90°. |
проверить правильность установки ножей и направляющих линеек. |
||
Торцевая трещина |
Дефект поверхности в виде разрывов у торца листа, образующихся во время резки металла при температуре синеломкости или тупыми ножами. |
соблюдать температуру резки. Заменить ножи. |
||
Заусенец |
Дефект поверхности, представляющий собой острый, в виде гребня выступ, образовавшийся при резке металла. |
отрегулировать зазоры между ножами. Заменить ножи. |
||
Косая плоскость |
Дефект формы, при которой длина листа по одной кромке больше длины другой. |
проверить состояние боковой линейки. |
||
Серповидность |
Неплоскостность листа по всей плоскости раската, имеющая форму дуги, образующаяся при нарушении технологии прокатки и резки листов. |
выровнять температуру нагрева заготовки по длине и ширине. Выровнять валки в вертикальной плоскости. |
1)Перекос горизонтальных валков клетей. 2)Неравномерный нагрев сляба по ширине. 3)Большая выпуклость бочки рабочего валка по причине неправильной профилировки или перегрева валка. 4)Высокая разнотолщинность слябов. | |
Коробоватость |
Неплоскостность в виде местного изгиба листа в поперечном и продольном направлениях, образующаяся из-за неравномерной деформации по длине и ширине заготовки. |
увеличить степень обжатия. Уменьшить температуру нагрева заговки. Уменьшить выпуклость рабочих валков чистовой клети. |
1)Недостаточные обжатия в клетях, неверный режим обжатия. 2)Неправильный подбор профилировки валков. 3)Неравномерность охлаждения
(разогрева) бочки валков (засорены
сопла коллекторов охлаждения
валков или недостаточное 4)Неправильная шлифовка валков. | |
Волнистость кромки |
Неплоскостность в виде чередования гребней и впадин на кромках, образующихся из-за большей вытяжки длины кромки по сравнению с серединой листа. |
уменьшить степень обжатия. Повысить температуру прокатки. Сделать перевалку валков. |
||
Продольная разнотолщинность |
Дефект формы в виде неравномерной толщины по длине листа, образовавшийся вследствие нарушения технологии нагрева и прокатки или из-за неисправности оборудования. |
выровнять температуру нагрева заготовки по длине. Проверить состояние прокатного оборудования. |
||
Поперечная разнотолщинность |
Дефект формы в виде неравномерной толщины по ширине листа, образовавшийся вследствие нарушения технологи нагрева, прокатки или из-за неисправности оборудования. |
выровнять температуру нагрева заготовки по длине. Своевременно производить перевалку валков. Также следует проверить «пружину» клети. |
Заключение
В данной работе мы рассмотрели производство толстолистовой стали 16×3800. Ее назначение и требования нормативных документов к качеству.
Привели схему расположения оборудования в линии толстолистового стана 5000. Рассмотрели технологический процесс производства толстолистовой стали 16×3800, его характеристики.
Описали возможные виды дефектов, причины их возникновения и способы устранения дефектов.
Список литературы
- ГОСТ 19903-74 Прокат листовой горячекатаный. Сортамент.
- ГОСТ 19282-73 Сталь низколегированная толстолистовая и широкополосная универсальная. Технические условия.
- ГОСТ 19281-89 Прокат из стали повышенной прочности. Общие технические условия.
- Технология прокатного производства. Б.Б.Диомидов, Н.В.Литовченко. Москва «Металлургия», 1979г. 299с.
- Прокатное производство. П.И.Полухин, Н.М.Федосов,А.А.Королев, Ю.М.Матвеев. Москва «Металлургия», 1982г. 459с
- http://www.1bm.ru/techdocs/all
oys/materials/5/info/45/ - http://www.ausferr.ru/infosyst
ems/mes/hot-rolling.html - http://ru.wikipedia.org/wiki
- http://www.amet.ru/uf/File/kon
kursy/Tz.pdf