Способ производства проката из свинецсодержащих сталей

Способ производства проката из свинецсодержащих сталей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПРОКАТА . ИЗ СВИНЕЦСОДЕРЖАЩИХ СТАЛЕЙ, включающий нанесение защитного покрытия, нагрев и последующую прокатку заготовок , отличающийся тем, что, с целью улучшения санитарно-ги-. гиенических условий при прокатке и повышения качества поверхности проката , в качестве покрытия используют железоалюминиевую смесь при следующем соотношении компонентов, мае, %: Железо 70-75 Алюминий 25-30 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что начальную толщину покрытия определяют из условия, что свободно испускающая свинец поверхность имеет рдсяцсшь / L 54 10(f .,г jCRe - количество воздуха, необходимое для разбавления выделений свинца до ПДК, м; t е интенсивность выделения евин ца в единицу времени с единичной площади для заготовки без покрытия, известной (Л температуры и заданной марки . стали соответственно со свободной горячей поверхности и при прокатке с заданными основными параметрами мг/м, мин; Г Ч время; А/а, где А - содержание свинца в пыли, % , а - ПДК свинца , мг/м . о: 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью совмеще00 О) ния нагрева заготовок под прокатку с термообработкой покрытия, нагрев ведут по следующему режиму - до 600оо со скоростью 10-15°С/мин, до 720-760°С.-. со скоростью 5-10°С/мин и далее дотемпературы нагрева под прокатку.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(51) В. 21 В 3/00 r,. ." - iÌ;:» s !

Г у»-"-. Ж

r КММ© Д)Д;,», э

)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3487291/22-02 (22) 30.08.82 (46) 23.12.83. Бюл. Р 47

:(72) A.A.Пасынкеев, В.П.Шелехов, Е.В.Руднев, Ю.T.Батин, Б.С.Резвов, В.Ф.Антипов, В.A.Ñîêîëîâ, Ю.А,Дани.лович, В.И.Сутько, P.М.Валеев и С.A,Èóòèí (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт труда и техники безопасности и Научно-исследовательский институт черной металлургии (53) 621.77.26(088.8) (56) 1. Молчанов З.В. Охрана труда в прокатном производстве.. Металлургия, .1973, с.30-387.

2. Защитные высокотемпературные покрытия. Сборник научных трудов

5-го Всесоюзного совещания по жаростойким покрйтиям.. Наука, 1972, с. 213-222I с.229-232.

3. Аластическая деформация металлов и сплавов. Металлургия, 1982, N 140, с.136-140. (54) (57) 1. СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПРОКАТА ИЗ СВИНЕЦСОДЕРЖАШИХ СТАЛЕЙ, включающий нанесение защитного покрытия, нагрев и последующую прокатку заготовок, отличающийся тем, что, с целью улучшения санитарно-ги- . гиенических условий при прокатке и повышения качества поверхности про ката, в качестве покрытия используют железоалюминиевую смесь при следующем соотношении компонентов, мас, В:

„SU„„1061863 А

Железо 70-75

Алюминий 25-30

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что начальную толщину покрытия определяют из условия, что свободно испускающая свинец поверхность имеет площадь

Бс — ——

10(f +f 1У

t 5/ ,где 1, — количество воздуха, необходимое для разбавления выделений свинца до ПДК, м ;и Юз †.интенсивность выделения свинца в единицу времени с. единичной площади для заготов- Я ки без покрытия, известной температуры и заданной марки ф/ стали соответственно со сво- бодной горячей поверхности и при прокатке с заданными основными параметрами мг/м2, мин;

t — - время; )»

Ч вЂ” A/а, где A — содержание свинца в пыли, Ъ, а — ПДК свин- сии, г/M 3

3. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью совмещения нагрева заготовок под прокатку QQ с термообработкой покрытия, нагрев ар» ведут по следующему режиму — до 600-660 С co cKo T 10-154C/ìèí до ф4

4 о

У

720-760 С.- со скоростью 5-10 С/мин и далее до температуры нагрева под прокатку.

1061863

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству проката иэ автоматных свинецсодержащих сталей, и предназначено для решения вопросов по улучшению условий труда работающих. 5

Известные способы производства проката включают борьбу с вредными выделениями и пылью посредством душирующей вентиляции, водораспыления, а также гидрообеспыливания при по- 10 даче воздушно-водяного факела в места наибольшего пылевыделения Г1 3.

Значительно снижая уровень запыленности в рабочей зоне оператора (вальцовщика), известные технические 15 решения не исключают ситуации, когда содержащееся в оставшейся пыли количество вредных или токсичных;... веществ превышает значение предельно допустимой концентрации, а дальнейшее повышение интенсивности воздухообмена оказывается не только эффективным, но и создает угрозу простудных заболеваний обслуживающего персоналаа.

Недостатками известных технических решений является также формирование устойчивого фона рассеянного выделения вредных веществ из осевщей пыли и незащищенность атмосферы межклетового пространства, которая при прохождении горячего проката на.сыщается испарениями c его поверхности вредных и токсичных веществ.

Известен способ производства проката, включающий нанесение на поверх-35 ность заготовки технологического покрытия, типа стекловидных и стеклокристаллических, защищающего металл от окисления в процессе нагрева, обработки,и предотвращающего потери 40

его на угар,Обычно эти покрытия одновременно являются горячей технологической смазкой (23 .

Применение указанйых покрытий для защиты нелегирбванной углеродистой стали, которая близка по составу и физико-химическим свойствам автоматным сталям, например, АС14, сопряжено с трудностями, обусловленными активным электрохимическим взаимодействием металла со стекловидным расплавом покрытия. Однако особенности структуры свинецсодержащих автоматных сталей не позволяют испольэовать стекловидные и стеклокристаллические покрытия для предотвращения выделений в атмосферу свинца при горячей прокатке. Это связано с тем, что свинец, не растворяясь в железе, .при кристаллизации стали иэ расплава занимает межкристаллические объе- 60 мы, образуя глобулы с приведенным диаметром 5-25 мкм и более. Нагрев под прокатку (1250oC) стали приводит к плавлению свинца. В зоне пластиI ческой деформации жидкий свинец иэ глобул приповерхностного слоя вытесняется на границу раздела с покрытием, что ведет к интенсивному разрушению последнего. В связи с чем не обеспечивается как защита металла от окисления, так и защита окружающей среды от выделений свинца, Известен способ производства проката, основанный на введении в технологический процесс операций нанесения алюминиевого покрытия.

Известный способ включает обязательную предварительную обработку поверхности заготовки, для чего используют одну иэ следующих операций: травление в 10%-ном растворе азотной кислоты, дробеструйную обработку или прокаливание. После чего методом электродуговой металлизации наносят покрытие, используя алюминиевую проволоку марки А97, и термообрабатывают заготовку С3 3.

Недостатками данного способа является обязательная операция предварительной обработки поверхности заготовок, нерегламентированные условия термообработки покрытия, а также нрименение чистого алюминия, который невозможно использовать для защиты от выделений свинца с поверхности прокатываемой, автоматной стали, поскольку качество поверхности проката в этом случае резко падает.

Применительно к производству проката из свинецсодержащих сталей известные способы предварительной очистки поверхности заготовок неэффективны в связи с тем, что свинец химически устойчив, обладает высокой пластичностью, а также, образуя на поверхности заготовки расеянные участки облуды, одновременно занимает микропоры, возникающие при вскрытии глобул свинца на первом переделе (слябы), Нерегламентированные условия термообработки не позволяют достичь в рамках единого технологического цикла нагрева под прокатку эффективного алитирования поверхностных слоев заготовки.

Невозможность использования чистого алюминия для защиты окружающей среды от выделений свинца при горячей прокатке объясняется разрушением алюминиевого покрытия, которое в процессе прокатки дискретно отслаивается от поверхности, сохраняя одновременно с ней связь, образуя бахрому из множества отогнутых чешуек.

Разрушаясь, покрытие определяет воэможность выделения свинца с освободившейся прИ этом площади поверхности 5, относительная величина которои к общей площади поверхности проката S определяется коэффициентом

S ,5

1061863

Б < — -—

10f Ч э

10(f + f ) V

Величина укаэанного коэффициента определяется как прочностью связи покрытия с поверхностью, так и температурно-скоростным режимом прокатки.

Связывая свинец в контактной зоне пластической деформации при прокатке, покрытие при одновременном использо(вании вентиляции в зоне прокатки может обеспечить снижение уровня содержания свинца в окружающей эту зону атмосфере, ниже установленной предельно допустимой концентрации (ПДК), когда освободившаяся площадь поверхности проката (5) отвечает требованию где 4 — объем воздуха, необходимый для разбавления вредных выделений до ПДК, м 3; — интенсивность выделения свинэ ца с единицы площади в единицу времени при прокатке стали мг/м2, мин; о — продолжительность прокатки, мин;

- Ч= А/а — где A — содержание вредных веществ (свинца) в пыли (В); а — ПДК этого вещества .(свинца) мг/м3.

Однако в реальных условиях для улучшения санитарно-гигиенических условий труда необходимо снизить до безопасных величин содержание свинца в атмосфере цеха и, в частности, на рабочем месте вальцовщика (оператора).

Покрытие из чистого алюминия не позволяет решить поставленную задачу. Это связано с тем, что оставшиеся на поверхности чешуйчатые частицы покрытия разрушаются при движении проката в межклетевом пространстве и образуют свинецсодержащую пыль.

Поскольку технически обеспечить локальную вентиляцию на всей трассе движения проката невозможно, содержание свинца в атмосфере цеха и на рабочем месте вальцовщика повышается, формируется устойчивый фон свинецсодержащих выделений, нарушаются нормальные санитарно-гигиенические условия труда.

Дискретное строение покрытия, наличие чешуек и эадиров на поверхности проката после горячей прокатки создает угрозу механических травм кожного покрова и глаз, ухудшает коррозионную устойчивость проката при хранении, ухудшает товарный вид продукции.

Целью изобретения является улучшение санитарно-гигиенических условий прокатки н повышение качества

его поверхности.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему нанесение защитного покрытия, нагрев и последующую прокатку заготовки, в качестве защитного покрытия исполь5 эуют желеэоалюминиевую смесь в соотношении компонентов, мас. Ъг

Железо 70-75

Алюминий 25-30

Причем для обеспечения в полной

fP мере воэможностей .диффузионного растворения алюминия в.поверхностном слое заготовки и перевода свинца в окислившуюся часть покрытия и с целью совмещения нагрева заготовок под прокатку с термообработкой покрытия нагрев ведут по следующему режиму: до 600-660 С со скоростью

10-15 С/мин, до 720-760 С со ско ростью 5-10 C/ìèí и далее до температуры нагрева под прокатку (1250 С! со скоростью, предусмотренной технологической инструкцией для данной марки стали.

Кроме того, начальную толщину пок25 рытия и режимы прокатки выбирают таким образом, что площадь 5 поверхности заготовки, освободившейся от покрытия вследствии его частичного разрушения и образования новой поверхности в связи с пластической деформацией заготовки отвечает условию

З5 где ), — количество воздуха, необходимое для разбавления вредных выделений свинца до значений ПДК, м ; и f — интенсивность выделения

40 э свинца в единицу времени с единичной площади для заготовки беэ покрытия, известной температуры и заданной марки стали, соот45 ветственно, со свободной горячей поверхности и при прокатке с заданными основными параметрами мг/м .мин; ь — время, мин; — Я/a — где A †. содержание свинца в общей массе пыли, %;

a — ПДК свинца мг/м

Для учета поступлений свинца в атмосферу с поверхности раската при движении его в межклетевом пространстве отбор проб воздуха осуществляют непосредственно на рабочем месте вальцовщика.

Пример. Производили прокат60 ку прутков d= 40 мм иэ стали АС14, покрытых смесью Fe- АР в соотношении по весу Fe — 75% А9 — 25%, методом . электродуговой металлиэации. Нагрев образцов осуществляли до to =650 С

65 со скоростью 15 С/мин, до 4 =750 С

1061863 тия. При обработке каждой из четырех партий образцов (по 10 шт.) осуществляли отборы проб воздуха в непосредственной близости от очага пластической деформации, на рабочем месте вальцовщика и в межклетевом пространстве на расстоянии 1 м от эоны пласТической деформации. Результаты измерений сведены в таблицу, содержание в атмосфере свинца указаl0 но в мг/мз.

Место отбора проб воздуха

В межклетевом пространстве, на расстоянии

1 м от очага пластической деформации

На рабочем месте вальцовщика, на расстоянии

5 м от очага пластической деформации

Состав покрытия на стали AC14В зоне пластической обработки

Железо 100 вес. В

АлюминИй 100 вес. %

Железо 75 вес. Ъ

2,64,О, 01 3

0,002

1,3

0,6

0 035

Алюминий 25 вес. %

0,46

0,37

О, 006

0,073

АС14 без покрытия

5,9

0,55

Как видно из таблицы наиболее эффективным, с точки зрения снижения .выделения свинца в атмосферу вблизи

I очага пластической деформации, является покрытие из чистого алюминия.

Однако по качеству поверхности выход проката в этом случае практически отсутствует °

Поверхность его при этом покрыта жесткими чешуйками покрытия, каждая из которых частично связана с поверхностью и имеет свободный изогнутый в плоскости направления прокатки ко- 45 нец (лезвие) . Это создает опасность травмирования, служит причиной образования свинецсодержащей пыли.

Оптимальным, как следует из таб-. лицы и с учетом качества поверхно- .50 сти, является применение желеэоалюМНННеВого покрытия, которое обеспечивает снижение выделений свинца в атмосферу и позволяет увеличить вы-

Составитель М,Блатова

Редактор Н.Пушненкова Техред С.Мигунова

Корректор A-Зимокосов

Тираж 816 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 10106/8

,)ЭиПиал ППП Патент, г..ужгород, ул.Проектная, 4 со скоростью 5 С/мин и до температуры под прокатку (1250 C) со скоростью ЗООС/мин.

Для получения сравнительных данных о выделении свинца в атмосферу цеха аналогично нагревали и затем в идентичных условиях прокатывали за десять проходов до формы овала образцы, покрытые чистым алюминием, чистым железом и не имеющие покрыход годного проката по качеству поверхности.

Использование предлагаемого способа производства проката иэ свинецсодержащнх автоматных сталей обеспечивает по сравнению с суцествуюцими способами следуюцие преимуцества: снижение выделений свинца в атмосферу; снижение расходов за счет ликвидации предварительной зачистки, заготовки; улучшение эффекта захвата валками заготовки и исключение пробуксовки валков вследствие блокирования жидкой смзки (расплавленного свинца) покрытием.

Это в целом улучшает санитарно-гигиенические условия прокатки, повышает качество продукции и способствует повышению производительности труда.