Производство полосовой и листовой стали

Василев Я.Д., Сафьян М.М.
Киев: Вища школа, 1976 г.

Ссылка доступна только зарегистрированным пользователям.
Василев Я.Д., Сафьян М.М. Производство полосовой и листовой стали

ПРОИЗВОДСТВО БИМЕТАЛЛИЧЕСКОГО ЛИСТОВОГО ПРОКАТА И ЛИСТОВОЙ СТАЛИ С ЗАЩИТНЫМИ ПОКРЫТИЯМИ

§ 1. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСКОГО ЛИСТОВОГО ПРОКАТА

И ЛИСТОВОЙ СТАЛИ С ЗАЩИТНЫМИ ПОКРЫТИЯМИ

Потери черных металлов от коррозии приносят большие убытки.  Например, в результате корро­зии ежегодно теряется примерно 5% ме­талла, находящегося в эксплуатации. Вследствие неудовлетворительной корро­зионной стойкости металла сокращаются сроки службы конструкций и машин, увеличиваются расхода на их обслужи­вание. Вместе с тем интенсивное разви­тие современной техники требует созда­ния и широкого применения новых кон­струкционных материалов, обладающих специфическими свойствами и, в част­ности, повышенной коррозионной стой­костью и износостойкостью, определен­ными физическими и электрическими свойствами и т. д.

Одним из эффективных путей улуч­шения эксплуатационных свойств ли­стового проката и экономии металла в народнохозяйственном аспекте является повышение его коррозионной стойкости за счет применения защитных покрытий. В настоящее время применяют покрытия стальных листов оловом, цинком, алю­минием, хромом, свинцом, медью, нике­лем, титаном и другими металлами, а так­же лаками и пленками из полимерных материалов. Толщина металлических по­крытий листового проката, которые яв­ляются обычно двухсторонними, нахо­дится в пределах 0,1—50 мкм, полимер­ных — 10—350 мкм.

К числу материалов, обладающих специфическими свойствами, следует от­нести также биметаллический листовой прокат — слойный материал, состоящий из двух или более металлов или сплавов. Толщина плакирующего слоя в биметал­лических листах и полосах значительно больше толщины защитных покрытий и обычно составляет 5—20%, а в некоторых случаях достигает 40—50% общей толщины проката.

Биметаллический листовой прокат и листовой прокат с защитными покрытия­ми как прогрессивные виды конструк­ционных материалов, обладающие спе­цифическими свойствами, нашли широкое применение в химическом, нефтехими­ческом, автотранспортном, транспортном и сельскохозяйственном машино­строении, в судостроении и приборо­строении, в строительстве, радиоэлект­ронике и инструментальной промышлен­ности, при производстве предметов домашнего обихода, при изготовлении консервной тары, при производстве ма­шин, аппаратов и емкостей для пищевой и целлюлозно-бумажной промышленности, для коммунального хозяйства и для дру­гих отраслей народного хозяйства.

Технико-экономическая целесообразность применения биметаллического ли­стового проката и листовой стали с за­щитными покрытиями заключается в том, что за счет определенного сочетания раз­личных металлов и сплавов в указанных видах проката удается объединить нуж­ные эксплуатационные свойства его ком­понентов, а в ряде случаев получить специфические свойства, которыми не обладают отдельно взятые металлы или сплавы. Кроме того, применение биметал­лической листовой стали и листового проката с защитными покрытиями дает значительную экономию дорогостоящих и дефицитных металлов и сплавов при од­новременном увеличении прочности или снижении массы конструкций.

Если при производстве 1 т однослой­ного (обычного) толстолистового проката из нержавеющей стали расходуется 1,4— 1,6 т металла в слитках, то при прокат­ке 1 т биметаллического коррозионно-стойкого листа тех же размеров расхо­дуется не более 0,5 т нержавеющей ста­ли в слитках. Экономия коррозионно-стойкой стали в слитках на I т готового листа в этом случае составляет около 70%. Вследствие экономии нержавеющей стали стоимость 1 т коррозионностойких биметаллических листов, несмотря на не­которое усложнение технологии, ниже стоимости соответствующих однослой­ных листов на 30—60%.

Замена медных листов стальными, плакированными медью, позволяет эко­номить 50—70% меди.

Применение двухслойной инструмен­тальной стали вместо однослойной наря­ду с повышением эксплуатационных свойств режущих инструментов снижает трудоемкость изготовления их на 20— 30% и позволяет экономить значительное количество инструментальной стали. На­пример, двухслойная инструментальная сталь с плакирующим слоем из сталей марок Р9 и Ρ18 дешевле однослойной в 5—6 раз.

Стоимость листовой стали с защитны­ми покрытиями во всех случаях выше стоимости листового проката из углеро­дистых марок сталей без защитных по­крытий, что объясняется установкой до­полнительного  специализированного оборудования для нанесения защитных покрытий, дополнительными расходами по переделу и применением в качестве защитных покрытий более дорогих и де­фицитных Металлов. Однако, несмотря на более высокую стоимость, применение листовой стали с защитными покрытиями технически целесообразно и экономиче­ски выгодно, так как сроки службы кон­струкции и машин, изготовленных из та­кой стали, во много раз выше сроков службы конструкций и машин, изготов­ленных из незащищенного углеродистого листового проката.

Накопленный опыт показывает, что экономический эффект вследствие при­менения биметаллической листовой стали и листового проката с защитными покры­тиями весьма значителен, поэтому капи­тальные затраты па организацию их про­изводства окупаются обычно в первые же годы.

2. ПРОИЗВОДСТВО БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЛИСТОВ И ПОЛОС

Биметаллом называют двухслойный материал, который состоит из двух раз­личных металлов или сплавов, прочно соединенных между собой по всей плос­кости соприкосновения, и представляет собой единое монолитное целое. Много­слойные материалы, состоящие из трех или более слоев различных металлов и сплавов, принципиально не отличаются от двухслойного биметалла и для упро­щения терминологии их условно также называют биметаллами.

Биметаллы по своему применению мо­гут быть условно разделены на коррозионностойкие, антифрикционные, износо­стойкие, инструментальные, самозатачи­вающиеся, контактные, термобиметаллы и др.

Коррозионностойкий . биметалличес­кий листовой прокат в большинстве слу­чаев в качестве основы имеет углероди­стую или низколегированную сталь, а в качестве плакирующего слоя — коррозионностойкие стали, медные и никеле­вые сплавы, медь, никель, титан, алю­миний и некоторые другие металлы и сплавы. Основной характеристикой коррозионностойкого биметалла является его устойчивость в различных агрессив­ных средах. Толщина листов 4— 160 мм, ширина до 2400 мм, толщина плакирую­щего слоя 5—25%.

Антифрикционные биметаллы толщи­ной 2,2—6,2 мм применяются при изго­товлении  вкладышей  подшипников и представляют собой узкие стальные лен­ты, покрытые антифрикционными спла­вами на основе алюминия. Толщина плакирующего слоя составляет 25 — 45%.

Инструментальные и износостойкие биметаллы применяются для изготовле­ния режущего инструмента деревообрабатывающих, кожевенных, бумагорежущих машин и для других инструментов. В этом случае основа биметалла пред­ставляет углеродистую сталь, обладаю­щую высокой вязкостью, а плакирую­щий слой (режущая часть) — из высоко­легированной закаливаемой инструмен­тальной стали или твердых сплавов. Тол­щина листов 2,5—20,0 мм, ширина 200— 600 мм, толщина плакирующего слоя около 30%.

Примером износостойкого биметалла является трехслойный лист, из которого изготовляют отвалы плугов (ГОСТ 6765—53). Средний слой представляет собой основу из мягкой углеродистой стали, наружные (плакирующие) слои — из износостойкой стали. Симметричное расположение слоев необходимо для устранения коробления отвала плуга при термической обработке. Толщина вы­пускаемых трехслойных листов 5, 6 и 7 мм, ширина 380—400 и 1100 мм, тол­щина основного слоя не менее 30% от общей толщины листа.

Различная износостойкость биметал­ла, применяемого для изготовления ле­мехов в почвообрабатывающих сельско­хозяйственных машинах, помимо увели­чения срока службы обеспечивает так­же получение нового свойства — са­мозатачивание лемеха в процессе ра­боты.

Для электровакуумной промышлен­ности прокатывают стальную ленту ши­риной 80—100 мм с двухсторонним по­крытием чистым никелем или алюмини­ем. Толщина лент - 0,10—0,50 мм, тол­щина каждого плакирующего слоя — 6—12% от общей толщины.

В последние годы освоено производ­ство тонколистовой стали, плакиро­ванной алюминием, для глубокой вы­тяжки.

Такой биметалл применяется в авто­мобильном, авиационном, химическом и нефтяном машиностроении.