Все о проволоке

В метизной промышленности в настоящее время одним из акnуальных вопросов является повышение конкурентоспособности выпускаемой продукции. Реализовать поставленную задачу возможно повышением качества метизов и снижением их себестоимости. К метизным изделиям относят, в первую очередь, проволоку и проволочные изделия. Свойства метизов и их эксплуатационные показатели формируются на всех стадиях металлургического передела, начиная с выбора шихтовых материалов для выплавки металла и заканчивая обработкой готовой проволоки. Особенностью производства метизов является то, что свойства стали (состав, наличие неметаллических включений и газов) оказывают большое влияние не только на параметры, но и технологичность переработки готовых изделий и их эксплуатационные показатели. На технологию изготовления и свойства метизов значительно влияет колебание содержания всех элементов (даже в пределах одной марки).

В отличие от сортовых станов предыдущего поколения современные станы позволяют осуществлять не только формоизменение, но и термомеханическую и термическую обработку в процессе прокатки и охлаждения. В связи с этим принцип выбора режимов горячей прокатки на сортовых станах нового поколения должен базироваться не только на вопросах формоизменения, но и в полной мере использовать возможности оборудования для получения требуемой микроструктуры и механических свойств проката, что позволит существенно повысить качество как самой сортовой, так и метизной продукции.

В настоящее время основной объем прокатываемой на стане 170 продукции составляет катанка из стали марок Ст1, Ст2, СтЗ, Св-08Г2С, 50, 60, 65, 70 и 75.

Низкоуглеродистая катанка из стали марок Ст1-СтЗ по ГОСТ 30136-95 является заготовкой для производства проволоки общего назначения по ГОСТ 3282-74. В табл. 1 приведены требования, предъявляемые к этой катанке.

Таблица 1

Основной структурной составляющей низкоуглеродистых сталей является феррит. Сочетание высоких прочностных и пластических свойств катанки, и как следствие проволоки, из низкоуглеродистых сталей достигается за счет формирования во время горячей деформации мелкозернистой ферритной структуры. Для этого режимы горячей прокатки и регулируемого охлаждения на сортовом стане подбирают таким образом, чтобы получить однородную по величине зерна микроструктуру (рис.1), что позволит обеспечить необходимый уровень прочностных и пластических свойств катанки.

Рис.1. Микроструктура катанки диаметром 6,5 из стали марки Ст1сп

Катанка из стали марки Св-08Г2С предназначена для получения сварочной проволоки. Характерной особенностью такой проволоки является то, что она обладает высокой свариваемостью благодаря низкому содержанию углерода и некоторому количеству легирующих элементов, обеспечивающих прочность сварных швов. Требования ТУ 14-1-4782-90 по механическим свойствам, предъявляемые к катанке из стали марки Св-08Г2С, представлены в табл.2. Для изготовления катанки, удовлетворяющей требованиям, необходимо получить мелкозернистую микроструктуру, состоящую из феррита, пластинчатого и сорбитообразного перлита. Величина зерна должна соответствовать 9-10 по шкале ГОСТ 5639-82 (рис. 2).

Таблица 2

Рис. 2. Микроструктура катанки диаметром 6,5 мм из стали марки Св-08Г2С

Высокоуглеродистая катанка является заготовкой для получения пружинной (ГОСТ 9339-75), канатной (ГОСТ 7372-79), арматурной (ГОСТ 7348-81) и кордовой проволоки. Требования по механическим свойствам, предъявляемые ТУ 14-1-5317-95 к сорбитизированной катанке, приведены в табл. 3.

Таблица 3

Размер действительного зерна при распаде аустенита играет важную роль. Крупные зерна увеличивают время распада переохлажденного аустенита и тем самым позволяют получить более дисперсную и однородную микроструктуру с высокой прочностью при растяжении (σ_B) и, наоборот, мелкие зерна ведут к образованию неоднородной структуры и избыточным количеством феррита и крупнопластинчатого перлита, а это понижает прочность (σ_B).

Следовательно, в отличие от низкоуглеродистой стали, действительный размер зерна высокоуглеродистой катанки должен соответствовать 7-8 по шкале ГОСТ 5639 - 82. Пластинчатый перлит 1 балла по ГОСТ 8233 - 82 в количестве 60-70%. Кроме того, катанка должна иметь равномерное действительное зерно, что положительно отразиться на ее пластических свойствах, т.е. удлинении (δ₁₀) и сужении (ψ).

Рис.3. Микроструктура катанки диаметром 6,5 мм из стали марки 75

Реконструкция в ОАО "Магнитогорский металлургический комбинат" затронула не только прокатное, но и сталеплавильное производство. Сталь, выплавленная в электропечах, несколько отличается от мартеновской и конвертерной стали. В связи с этим следует обратить внимание на необходимость более пристально контролировать химический состав стали по количественному содержанию в ней технологических примесей. Так, например, повышение содержания таких примесей, как Си, Ni, Сг в стали марки Св-08Г2С с (Cu+Ni+Cr) = 0,12% до (Cu+Ni+Cr) = 0,38% при переходе на электрометаллургический способ выплавки привело к существенной потере пластических свойств при значительном повышении временного сопротивления разрыву при удовлетворяющей требованиям микроструктуре.

Связано это с тем, что повышенное совместное содержание этих элементов приводит к твердорастворному упрочнению, в результате которого возрастают прочностные и снижаются пластические свойства катанки. По данным работы Кулеши В.А. (Особенности производства стали для высококачественных метизов // Производство проката. 9. 1999. С. 14-17) для получения высококачественных метизов необходимо ограничивать содержание таких примесей, как Си, Ni, Cr в пределах 0,03 % каждого.

Как следует из вышеприведенного, на свойства как низко-, так и высокоуглеродистых сталей существенное влияние оказывает размер зерна микроструктуры. У низкоуглеродистой стали размер зерна должен соответствовать 9 - 10 номеру по шкале ГОСТ 5639-82, а у высокоуглеродистой - 7 - 8 номеру. Следовательно, температурно-деформационные режимы горячей прокатки и охлаждения следует выбирать из условия получения требуемой по величине зерна микроструктуры.