blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2015-8-545-549blackmet-704Research ArticleРЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ В ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИRESOURCE SAVING IN FERROUS METALLURGYРАЗРАБОТКА МЕТАЛЛОСБЕРЕГАЮЩИХ РЕЖИМОВ НАГРЕВА В МЕТОДИЧЕСКИХ ПЕЧАХ НЕПРЕРЫВНОЛИТЫХ ЗАГОТОВОК СТАЛИ МАРКИ 60С2ХАDEVELOPMENT OF METALL-SAVING MODES IN CONTINUOUS FURNACES FOR HEATING OF CONTINUOUSLY CAST BILLETS OF 60Si2CrA STEELТемлянцевМ. В.TemlyantsevM. V.

д.т.н., профессор кафедры теплоэнергетики и экологии, проректор по научной работе и инновациям 

654007, Россия, Кемеровская обл., г. Новокузнецк, ул. Кирова, 42

Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Chair “Thermal power and Ecology”, Vice-Rector for Research and Innovations 

42, Kirova str., Novokuznetsk, Kemerovo Region, 654007, Russia

uchebn_otdel@sibsiu.ruКонозК. С.KonozK. S.

аспирант кафедры теплоэнергетики и экологии

654007, Россия, Кемеровская обл., г. Новокузнецк, ул. Кирова, 42

Postgraduate of the Chair “Thermal power and Ecology”

ДзюбаА. Ю.DziubaA. Y.

начальник лаборатории сортового проката НТЦ

455019, Россия, Челябинская обл., г. Магнитогорск, ул. Кирова, 93

Head of the Laboratory of Sectional Iron of Research and Development Centre

93, Kirova str., Magnitogorsk, Chelyabinsk Region, 455019, Russia

УманскийА. А.UmanskiiA. A.

к.т.н., доцент кафедры металлургии черных металлов

654007, Россия, Кемеровская обл., г. Новокузнецк, ул. Кирова, 42

Cand. Sci. (Eng.), Assist. Professor of the Chair of Ferrous Metallurgy

42, Kirova str., Novokuznetsk, Kemerovo Region, 654007, Russia

ТемлянцевН. В.TemlyantsevN. V.

к.т.н., доцент кафедры горнопромышленной экологии и безопасности жизнедеятельности

654007, Россия, Кемеровская обл., г. Новокузнецк, ул. Кирова, 42

Cand. Sci. (Eng.), Asist. Professor of the Chair of Mining Ecology and Life Safety

42, Kirova str., Novokuznetsk, Kemerovo Region, 654007, Russia

Сибирский государственный индустриальный университетРоссияSiberian State Industrial UniversityRussian FederationОАО «Магнитогорский металлургический комбинат»РоссияJSC “Magnitogorsk Metallurgical Plant”Russian Federation201504102015588545549Copyright © Темлянцев М.В., Коноз К.С., Дзюба А.Ю., Уманский А.А., Темлянцев Н.В., 20152015Темлянцев М.В., Коноз К.С., Дзюба А.Ю., Уманский А.А., Темлянцев Н.В.Temlyantsev M.V., Konoz K.S., Dziuba A.Y., Umanskii A.A., Temlyantsev N.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/704

Аннотация. Представлены результаты лабораторных исследований закономерности окалинообразования, кинетики высокотемпературного окисления и обезуглероживания стали марки 60С2ХА. Установлено, что угар резко интенсифицируется при достижении металлом температуры порядка 1000 °С. Появление первых жидкофазных участков в окалине происходит при температурах 1270 – 1280 °С, а оплавление окалины, сопровождающееся ее стеканием с поверхности металла, начинается при 1300 °С. Область температур наиболее интенсивного обезуглероживания стали составляет 950 – 1100 °С; при 1175 °С и выше на поверхности металла наблюдается образование смешанной зоны толщиной 0,030 – 0,045 мм, затрудняющей удаление окалины с поверхности металла. Получены эмпирические зависимости, позволяющие прогнозировать угар металла при нагреве под прокатку. Для практического применения на основе детерминированной математической модели разработан металлосберегающий температурный режим нагрева непрерывнолитых заготовок в методических печах с шагающим подом.

Abstract. The paper presents the results of laboratory studies of scaling laws, the kinetics of high-temperature oxidation and decarbonization of 60Si2CrA steel. It has been established that the waste is intensifi ed sharply when the temperature of the metal is about 1000 °C. The appearance of the fi rst liquid-phase areas in the scale occurs at temperatures of 1270 – 1280 °C, and the melting of the scale, accompanied it to the runoff in metal surface begins at 1300 °C. The temperature range of the most intense decarbonization of steel is 950 – 1100 °C; at 1175 °C and above on the metal surface, the formation of the mixed zone thickness of 0,030 – 0,045 mm, complicating remove scale from the surface of the metal. The received empirical dependence helps to forecast the waste of metal during heating for rolling. For practical use, based on a deterministic mathematical model, a metal-saving temperature mode for heating of continuously cast billets in continuous walking-beam furnaces has been developed.

окислениеобезуглероживаниенагрев в методических печахсталь марки 60С2ХАoxidationdecarbonizationheating in continuous furnacessteel of 60Si2CrA gradeReferencesТемлянцев М.В., Михайленко Ю.Е. Окисление и обезуглероживание стали в процессах нагрева под обработку давлением. – М.: Теплотехник, 2006. – 200 с. Temlyantsev M.V., Mikhailenko Yu.E. Okislenie i obezuglerozhivanie stali v protsessakh nagreva pod obrabotku davleniem [Oxidation and decarbonization of steel in the heating processes for forming operations]. Moscow: Teplotekhnik, 2006. 200 p. (In Russ.).Темлянцев М.В., Михайленко Ю.Е. Окисление и обезуглероживание стали в процессах нагрева под обработку давлением. – М.: Теплотехник, 2006. – 200 с. Temlyantsev M.V., Mikhailenko Yu.E. Okislenie i obezuglerozhivanie stali v protsessakh nagreva pod obrabotku davleniem [Oxidation and decarbonization of steel in the heating processes for forming operations]. Moscow: Teplotekhnik, 2006. 200 p. (In Russ.).Рахштадт А.Г. Пружинные стали и сплавы. – М.: Металлургия, 1971. – 496 с. Rakhshtadt A.G. Pruzhinnye stali i splavy [Spring steels and alloys]. Moscow: Metallurgiya, 1971. 496 p. (In Russ.).Рахштадт А.Г. Пружинные стали и сплавы. – М.: Металлургия, 1971. – 496 с. Rakhshtadt A.G. Pruzhinnye stali i splavy [Spring steels and alloys]. Moscow: Metallurgiya, 1971. 496 p. (In Russ.).Федин В.М. Объемно-поверхностная закалка деталей подвижного состава и верхнего строения пути. – М.: Интекст, 2002. – 208 с. Fedin V.M. Ob’emno-poverkhnostnaya zakalka detalei podvizhnogo sostava i verkhnego stroeniya puti [Bulk-surface hardening of rolling stock parts and superstructure]. Moscow: Intekst, 2002. 208 p. (In Russ.).Федин В.М. Объемно-поверхностная закалка деталей подвижного состава и верхнего строения пути. – М.: Интекст, 2002. – 208 с. Fedin V.M. Ob’emno-poverkhnostnaya zakalka detalei podvizhnogo sostava i verkhnego stroeniya puti [Bulk-surface hardening of rolling stock parts and superstructure]. Moscow: Intekst, 2002. 208 p. (In Russ.).Семихатский С.А., Панфилов Ю.А., Кузнецова А.И., Шушарин Д.А. Технология производства прутковых пружинных клемм // КШП. 2006. № 10. С. 43 – 48. Semikhatskii S.A., Panfi lov Yu.A., Kuznetsova A.I., Shusharin D.A. Production engineering of bar spring terminals. Kuznechno-shtampovochnoe proizvodstvo. 2006, no. 10, pp. 43–48. (In Russ.).Семихатский С.А., Панфилов Ю.А., Кузнецова А.И., Шушарин Д.А. Технология производства прутковых пружинных клемм // КШП. 2006. № 10. С. 43 – 48. Semikhatskii S.A., Panfi lov Yu.A., Kuznetsova A.I., Shusharin D.A. Production engineering of bar spring terminals. Kuznechno-shtampovochnoe proizvodstvo. 2006, no. 10, pp. 43–48. (In Russ.).Потемкин К.Д., Наговицин В.В., Захарова В.Д. и др. Борьба с обезуглероживанием рессорной полосы и влияние термической обработки на ее усталостную прочность и долговечность // Сталь. 1971. № 7. С. 642 – 644. Potemkin K.D., Nagovitsin V.V., Zakharova V.D. etc. Struggle with decarburization of spring plate and the infl uence of thermal treatment on its fatigue strength and life. Stal’. 1971, no. 7, pp. 642−644. (In Russ.).Потемкин К.Д., Наговицин В.В., Захарова В.Д. и др. Борьба с обезуглероживанием рессорной полосы и влияние термической обработки на ее усталостную прочность и долговечность // Сталь. 1971. № 7. С. 642 – 644. Potemkin K.D., Nagovitsin V.V., Zakharova V.D. etc. Struggle with decarburization of spring plate and the infl uence of thermal treatment on its fatigue strength and life. Stal’. 1971, no. 7, pp. 642−644. (In Russ.).Бочков Н.Г. Производство качественного металла на современных сортовых станах. – М.: Металлургия, 1988. – 312 с. Bochkov N.G. Proizvodstvo kachestvennogo metalla na sovremennykh sortovykh stanakh [Production of high quality metal on modern sectional machines]. Moscow: Metallurgiya, 1988. 312 p. (In Russ.).Бочков Н.Г. Производство качественного металла на современных сортовых станах. – М.: Металлургия, 1988. – 312 с. Bochkov N.G. Proizvodstvo kachestvennogo metalla na sovremennykh sortovykh stanakh [Production of high quality metal on modern sectional machines]. Moscow: Metallurgiya, 1988. 312 p. (In Russ.).Бутковский А.Г., Малый С.А., Андреев Ю.Н. Оптимальное управление нагревам металла. – М.: Металлургия, 1972. – 439 с. Butkovskii A.G., Malyi S.A., Andreev Yu.N. Optimal’noe upravlenie nagrevom metalla [Optimal control of metal heating]. Moscow: Metallurgiya, 1972. 39 p. (In Russ.).Бутковский А.Г., Малый С.А., Андреев Ю.Н. Оптимальное управление нагревам металла. – М.: Металлургия, 1972. – 439 с. Butkovskii A.G., Malyi S.A., Andreev Yu.N. Optimal’noe upravlenie nagrevom metalla [Optimal control of metal heating]. Moscow: Metallurgiya, 1972. 39 p. (In Russ.).Бутковский А.Г., Малый С.А., Андреев Ю.Н. Управление нагревом металла. – М.: Металлургия, 1981. – 272 с. Butkovskii A.G., Malyi S.A., Andreev Yu.N. Upravlenie nagrevom metalla [Metal heating control]. Moscow: Metallurgiya, 1981. 272 p. (In Russ.).Бутковский А.Г., Малый С.А., Андреев Ю.Н. Управление нагревом металла. – М.: Металлургия, 1981. – 272 с. Butkovskii A.G., Malyi S.A., Andreev Yu.N. Upravlenie nagrevom metalla [Metal heating control]. Moscow: Metallurgiya, 1981. 272 p. (In Russ.).Леонидова М.Н., Шварцман Л.А., Шульц Л.А. Физико-химические основы взаимодействия металлов с контролируемыми атмосферами. – М.: Металлургия, 1980. – 263 с. Leonidova M.N., Shvartsman L.A., Shul’ts L.A. Fiziko-khimicheskie osnovy vzaimodeistviya metallov s kontroliruemymi atmosferami [Physicochemical metal interaction basis with the controlled atmospheres]. Moscow: Metallurgiya, 1980. 263 p. (In Russ.).Леонидова М.Н., Шварцман Л.А., Шульц Л.А. Физико-химические основы взаимодействия металлов с контролируемыми атмосферами. – М.: Металлургия, 1980. – 263 с. Leonidova M.N., Shvartsman L.A., Shul’ts L.A. Fiziko-khimicheskie osnovy vzaimodeistviya metallov s kontroliruemymi atmosferami [Physicochemical metal interaction basis with the controlled atmospheres]. Moscow: Metallurgiya, 1980. 263 p. (In Russ.).Темлянцев М.В., Темлянцев Н.В. Высокотемпературное окисление и обезуглероживание кремнистых пружинных сталей // Заготовительные производства в машиностроении. 2005. № 3. С. 50 – 52. Temlyantsev M.V., Temlyantsev N.V. High-temperature oxidation and decarburization of silicon spring steel. Zagotovitel’nye proizvodstva v mashinostroenii. 2005, no. 3, pp. 50–52. (In Russ.).Темлянцев М.В., Темлянцев Н.В. Высокотемпературное окисление и обезуглероживание кремнистых пружинных сталей // Заготовительные производства в машиностроении. 2005. № 3. С. 50 – 52. Temlyantsev M.V., Temlyantsev N.V. High-temperature oxidation and decarburization of silicon spring steel. Zagotovitel’nye proizvodstva v mashinostroenii. 2005, no. 3, pp. 50–52. (In Russ.).Окисление и обезуглероживание стали / А.И. Ващенко, А.Г. Зеньковский, А.Е. Лифшиц и др. – М.: Металлургия, 1972. – 336 с. Vashchenko A.I., Zen’kovskii A.G., Lifshits A.E. etc. Okislenie i obezuglerozhivanie stali [Oxidation and decarburization of steel]. Moscow: Metallurgiya, 1972. 336 p. (In Russ.).Окисление и обезуглероживание стали / А.И. Ващенко, А.Г. Зеньковский, А.Е. Лифшиц и др. – М.: Металлургия, 1972. – 336 с. Vashchenko A.I., Zen’kovskii A.G., Lifshits A.E. etc. Okislenie i obezuglerozhivanie stali [Oxidation and decarburization of steel]. Moscow: Metallurgiya, 1972. 336 p. (In Russ.).Губинский В.И., Минаев А.Н., Гончаров Ю.В. Уменьшение окалинообразования при производстве проката. – Киев: Технiка, 1981. – 135 с. Gubinskii V.I., Minaev A.N., Goncharov Yu.V. Umen’shenie okalinoobrazovaniya pri proizvodstve prokata [Decrease of scaling at rolled iron production]. Kiev: Tekhnika, 1981. 135 p.Губинский В.И., Минаев А.Н., Гончаров Ю.В. Уменьшение окалинообразования при производстве проката. – Киев: Технiка, 1981. – 135 с. Gubinskii V.I., Minaev A.N., Goncharov Yu.V. Umen’shenie okalinoobrazovaniya pri proizvodstve prokata [Decrease of scaling at rolled iron production]. Kiev: Tekhnika, 1981. 135 p.Кугушин А.А., Челышев Н.А., Маняк В.В., Омелин А.А., Ереметов А.М. Выгорание поверхностных дефектов при нагреве металла под прокатку // Изв. вуз. Черная металлургия. 1973. № 12. С. 72 – 74. Kugushin A.A., Chelyshev N.A., Manyak V.V., Omelin A.A., Eremetov A.M. Burning of surface defects at metal heating for rolling. Izvestiya vuzov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 1973. no. 12, pp. 72–74. (In Russ.).Кугушин А.А., Челышев Н.А., Маняк В.В., Омелин А.А., Ереметов А.М. Выгорание поверхностных дефектов при нагреве металла под прокатку // Изв. вуз. Черная металлургия. 1973. № 12. С. 72 – 74. Kugushin A.A., Chelyshev N.A., Manyak V.V., Omelin A.A., Eremetov A.M. Burning of surface defects at metal heating for rolling. Izvestiya vuzov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 1973. no. 12, pp. 72–74. (In Russ.).Губинский В.И. Куян Ю.В., Бровкин В.Л. и др. Применение низкотемпературного режима нагрева и прокатки при производстве катанки // Сталь. 1991. № 3. С. 49 – 51. Gubinskii V.I. Kuyan Yu.V., Brovkin V.L. etc. Usage of a low-temperature heating mode and rolling at rolled wire producing. Stal’. 1991, no. 3, pp. 49–51. (In Russ.).Губинский В.И. Куян Ю.В., Бровкин В.Л. и др. Применение низкотемпературного режима нагрева и прокатки при производстве катанки // Сталь. 1991. № 3. С. 49 – 51. Gubinskii V.I. Kuyan Yu.V., Brovkin V.L. etc. Usage of a low-temperature heating mode and rolling at rolled wire producing. Stal’. 1991, no. 3, pp. 49–51. (In Russ.).Губинский В.И., Куян Ю.В., Бровкин В.Л. К вопросу оптимальной температуры нагрева металла в печи при минимальных затратах в системе печь – стан // Изв. вуз. Черная металлургия. 1989. № 9. С. 157, 158. Gubinskii V.I., Kuyan Yu.V., Brovkin V.L. The optimal low temperature heating and rolling mode at rod production. Izvestiya vuzov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 1989, no. 9, pp. 157, 158. (In Russ.).Губинский В.И., Куян Ю.В., Бровкин В.Л. К вопросу оптимальной температуры нагрева металла в печи при минимальных затратах в системе печь – стан // Изв. вуз. Черная металлургия. 1989. № 9. С. 157, 158. Gubinskii V.I., Kuyan Yu.V., Brovkin V.L. The optimal low temperature heating and rolling mode at rod production. Izvestiya vuzov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 1989, no. 9, pp. 157, 158. (In Russ.).Перетятько В.Н., Темлянцев Н.В., Темлянцев М.В., Михайленко Ю.Е. Нагрев стальных слябов. – М.: Теплотехник, 2008. – 192 с. Peretyat’ko V.N., Temlyantsev N.V., Temlyantsev M.V., Mikhailenko Yu.E. Nagrev stal’nykh slyabov [Heating of steel slabs]. Moscow: Teplotekhnik, 2008. 192 p. (In Russ.).Перетятько В.Н., Темлянцев Н.В., Темлянцев М.В., Михайленко Ю.Е. Нагрев стальных слябов. – М.: Теплотехник, 2008. – 192 с. Peretyat’ko V.N., Temlyantsev N.V., Temlyantsev M.V., Mikhailenko Yu.E. Nagrev stal’nykh slyabov [Heating of steel slabs]. Moscow: Teplotekhnik, 2008. 192 p. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.