Департамент образования Вологодской области
БОУ СПО ВО «ЧЕРЕПОВЕЦКИЙ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»
Практическая работа 1
Описание проблемной ситуации
Выполнил:
Группа:
Проверил:
г. Череповец, 2013г.
1. Цель работы:
1. Познакомиться с правильностью описания проблемы по дипломному проекту
2. Описать проблемную ситуацию по своей теме дипломного проекта
3. Описать достоинства и недостатки технического решения дипломного проекта
2. Средства обучения
Методические указания к практической работе.
3.Порядок выполнения работы:
Описание проблемной ситуации.
Эта операция представляет собой самую краткую предварительную формулировку задачи, в которой должны содержаться ответы на следующие вопросы:
а. В чем состоит затруднение или проблемная ситуация и какова ее предыстория?
б. Что требуется сделать для устранения проблемной ситуации, т.е. какую потребность нужно удовлетворить?
в. Что мешает устранению проблемной ситуации или достижению цели?
г. Что дает решение задачи для людей, предприятия, народного хозяйства и т.д.?
Задание к практической работе
1.Обоснование актуальности темы своего дипломного проекта
2. Техническая характеристика и критический анализ базового варианта. своего дипломного проекта
3. Теоретическая часть
Обоснование актуальности темы
Технический прогресс металлургии как сырьевой отрасли в большей степени определяется нуждами потребителей в новых видах сталей и профилей металлопродукции. Среди этих потребителей одно из центральных мест занимают автомобилестроители. Постановка перед металлургами задачи разработки и изготовления новых материалов не только сегодняшнего дня, но и завтрашнего дня на стадии сформировавшейся идеи нового автомобиля, то есть на 10-15 лет вперед, явилась огромным стимулом совершенствования производства металла, появления новых прорывных технологий, определения цены как на металл, так и на новые автомобили.
Работая над научными аспектами освоения производства автолистовых сталей с повышенными потребительскими свойствами, необходимо обеспечить конкурентоспособность отечественных автолистовых сталей, ориентируясь на мировые тенденции развития сталей для автомобилестроения. Но при этом следует искать и решения других проблем, возникающих у отечественных потребителей автолистовых сталей. Какие же потребительские свойства автолистовых сталей и других материалов для автомобилестроения на сегодняшний день интересуют заказчиков?
Не потеряли актуальности традиционные требования к обеспечению высокой штампуемости автолистовых сталей и качества поверхности. В настоящее время в ОАО «Северсталь» постоянно проводятся работы по повышению качества автолистовых сталей традиционных марок типа 08Ю, а также по освоению производства новых сталей типа IF, особенно после освоения вакууматора в конвертерном производстве.
По прогнозам ведущих производителей автомобилей, сталь останется основным конструкционным материалом, для изготовления автомобилей, еще как минимум 50 лет. Дизайн автомобиля меняется со стремительной быстротой, все больше деталей кузова имеют особо сложную форму. Мировые производители автомобилей начинают предъявлять все большие требования к техническим и технологическим характеристикам металлопроката. Основными требования потребителей были и продолжают оставаться: способность металла к более сложным вытяжкам, высокая отделка и чистота поверхности, прочность и коррозионостойкость. Все эти требования, «Северсталь» считает для себя первоочередными и решает вопросы, связанные с их выполнениями.
Еще недавно, основной маркой стали, применяемой для изготовления кузова автомобиля, была сталь марки 08Ю. Недостатки способа производства листовой стали для холодной штамповки включающий выплавку и непрерывную разливку в слябы марки 08Ю состоят в том, что сталь из-за низких механических характеристик имеет недостаточные вытяжные свойства, что приводит к браку при холодной штамповке изделий сложной формы. Кроме того, колебания химического состава стали и температурно-деформационных режимов производства обуславливают разброс параметров механических свойств как по длине полос, так и от плавке к плавке. В результате, снижается выход кондиционной листовой стали.
Все это стимулировало разработку новых высокоштампуемых IF-сталей - без свободных атамов внедрения, в которые вводится регламентированное количество сильного карбонитридообразующего элемента, близкое к стехиометрическому составу соответствующих соединений.
Полное связывание азота и углерода в специальные карбонитриды исключает, естественно, наличие как свободного азота, так и цементита при любых режимах горячей прокатки. В результате практически полностью подавляется образование площадки текучести; эти стали не склонны к естественному старению, и структура их одинакова по всей длине рулона, независимо от скорости охлаждения горячекатаной полосы. Старение в низкоуглеродистых сталях приводит к повышению предела текучести на 4-5Н/мм2 и снижению относительного удлинения до 5%. Основным преимуществом IF стали является, то что даже если не предпринимать специальных мер по исключению старения, после старения у нее предел текучести не превышает 160-170 Н/мм2, а относительное удлинение остается не ниже 42%, то есть по механическим и вытяжным свойствам металл после старения соответствует категории вытяжки ВОСВ-Т по ГОСТ 9045-93.
Потребность в подобных сталях диктуется усложнением конструкции автомобиля, а также стремлением иметь весьма высокую штампуемость стальной подложки под защитным антикоррозионным покрытием. Следует отметить, что применение высокоштампуемых сталей позволяет организовать ритмичную работу конвейеров, снизить расход металла за счет уменьшения брака у потребителей и, кроме того, в ряде случаев (когда необходимая жесткость обеспечивается при меньшей толщине сечения детали за счет усложнения ее конфигурации) делает возможным уменьшения толщины деталей, а следовательно, и массы автомобиля.
Ведущие мировые фирмы давно освоили и применяют IF стали в производстве тонколистового проката для автомобилестроения. С целью обеспечения конкурентоспособности на мировом рынке российские комбинаты начали проявлять интерес к освоению производства IF стали. ОАО «Северсталь» одним из первых стало опробовать производство стали IF. Для этого необходимо было подобрать режимы выплавки, горячей и холодной прокатки применимые к закупаемому сырью для производства стали, к технологическому оборудованию имеющемуся на ОАО «Северсталь».
На ОАО «Северсталь» работы по разработке технологии производства IF сталей начались в 2000 году. До 2002 года отрабатывались режимы выплавки, разливки, и вакуумирования на металле электросталеплавильного производства. Это связано с тем, что в ЭСПЦ уже имелся действующий вакууматор.
С целью уменьшения количества необходимых
добавок титана или ниобия эти стали перед вводом
микролегирующих элементов подвергают
предварительному глубокому обезуглероживанию, а в случая введения титана, обладающего высоким сродством к сере, еще и десульфурации.
За это время, отработаны различные технологические маршруты, разные варианты химического состава, (легирование титаном и титаном с ниобием), различные варианты горячей и холодной прокатки, установлены технологии травления и отжига металла со сверх низким углеродом. За этот период был построен и запущен в эксплуатацию вакууматор в конвертерном производстве. Освоение его продлилось до 2002 и продолжаются по всей день.
В настоящее время, мы достигаем устойчивой
технологии получения стали IF со следующим
химическим составом:
С не более 0,006%;
Si не более 0,02%;
Мn в пределах 0,08-0,15%;
S и Р не более 0,010%;
N2 не более 0,005%;
А1 в пределах 0,02-0,05%;
Тi в пределах 0,05-0,08%.
Для сравнения химический
состав марки 08Ю для категории вытяжки ВОСВ
следующий:
С в пределах 0,03-0,06%;
Si не более 0,02%;
Мn в пределах 0,15-0,25%;
S и Р не более 0,015%;
N2 не более 0,006%;
А1 в пределах 0,02-0,05%;
Тi отсутствует.
В настоящее время благодаря освоению
установки вакуумирования стали в КП, мы имеем
возможность производить горячекатаный, холоднокатаный и оцинкованный прокат с высокими пластическими свойствами. Уровень свойств марки стали IF холоднокатаном состоянии значительно выше, чем марки 08Ю. Так предел текучести холоднокатаной IF составляет - 130-165 Н/мм2, удлинение минимум 44%, в то время как на стали 08Ю текучесть составляет 160-210 Н/мм2, а удлинение от 38-49%. Исходя из более высокого уровня механических свойств, мы получаем на марке IF более высокий и стабильный уровень выхода годного по категориям вытяжки, особенно ВОСВ и ВОСВ-Т.
Установлено, что IF стали отличаются не только наиболее высоким сочетанием параметров штампуемости (коэффициент анизотропии r90 не менее 2,0 и коэффициент деформационного упрочнения п90 не менее 0,22), но и минимальной плоскостной анизотропией, при этом титан больше влияет в направлении общего повышения пластических свойств, а ниобий - устранения плоскостной анизотропии.
Как показал опыт 1990-х годов, IF стали являются наилучшей базой для получения высокопластичных сталей различных уровней прочности, как в непокрытом состоянии, так и после нанесения различных типов покрытий.
Таким образом, использование особо низкоуглеродистой стали для производства различных марок тонколистовых штампуемых сталей, является, в настоящее время единственным путем обеспечения наилучшего комплекса потребительских свойств этой стали.
2. Техническая характеристика базового варианта и его критический анализ.
Череповецкий металлургический комбинат, являясь крупным поставщиком металлопроката для отечественных автозаводов, одним из первых в России начал опробование производства стали типа IF. До настоящего времени отечественные автомобилестроители использовали для холодной штамповки сложных деталей кузова автомобилей прокат из стали марки 08Ю по ГОСТ 9045-93. Поэтому за базовый вариант принимаем технологию производства проката из стали марки 08Ю.
2.1. Техническая характеристика базового варианта
Технология производства холоднокатаного листа из стали марки 08Ю.
Технологическая схема производства холоднокатаного листа из стали марки 08Ю представлена на рис.2.1. Выплавка производится в конвертерном производстве. Далее слябы поступают в ЛПЦ-2, где производится их горячая прокатка. Горячая прокатка включает в себя нагрев слябов в методических печах, прокатку в черновой и чистовой группах, смотку рулонов. Температура конца горячей прокатки 830-850оС. Температура смотки рулонов после горячей прокатки 510-550оС. Далее рулоны по подземному транспортеру поступают в ПХЛ. В ПХЛ, горячекатаные рулоны подвергаются травлению в сернокислотном растворе на непрерывно-травильном агрегате №1,2,3. Далее осуществляется холодная прокатка на 5-ти клетевом стане 1700. После холодной прокатки металл подвергается рекристаллизационному отжигу в колпаковых печах с водородной защитной атмосферой. После отжига прокат дрессируют на одноклетевом дрессировочном стане с обжатием 1,0% и режут на агрегатах продольной и поперечной резки. После порезки готовый прокат испытывается и аттестуется.
Выбор толщины подката и готовой полосы при прокатке на 5-ти клетевом стане представлены в таблице 2.1. Режимы холодной прокатки на 5 клетевом стане представлены в таблице 2.2., 2.3. В 5-ю клеть заваливаются рабочие валки с шероховатостью 4мкм.
Таблица 2.1.