Контроль горячекатаной катанки

Контроль горячекатаной катанки

Введение
Горячекатаная катанка является ключевым полуфабрикатом для дальнейшего передела (волочение, изготовление крепежа, сварных сеток и др.). Качество катанки напрямую влияет на эффективность последующих технологических процессов и характеристики конечной продукции. Поэтому строгий и всесторонний контроль ее параметров на выходе с прокатного стана является неотъемлемой частью производственного цикла. Контроль охватывает множество аспектов, от геометрической точности до внутренней структуры и механических свойств.

1. Объекты испытаний (Контролируемые параметры)
Основными объектами контроля горячекатаной катанки являются:

1. Геометрические параметры:

   • Номинальный диаметр: Соответствие заявленному размеру.
   • Овальность (разнотолщинность): Отклонение от круглой формы поперечного сечения.
   • Длина проволоки в бухте (мотке).
   • Масса бухты (мотка).
   • Форма и устойчивость бухты: Отсутствие "восьмерок", петлей, перехлестов, обеспечивающее беспроблемную размотку.

2. Состояние поверхности:

   • Наличие и характер дефектов поверхности: Закаты (окалина, прокатная окалина), надрывы, задиры, риски, пузыри, плены, волосовины, следы коррозии.
   • Равномерность слоя окалины: Контроль толщины и характера окалины, влияющей на последующее травление и волочение.

3. Механические свойства:

   • Предел прочности при растяжении (временное сопротивление разрыву - σв).
   • Предел текучести (физический σт или условный σ0.2).
   • Относительное удлинение после разрыва (δ, %).
   • Относительное сужение после разрыва (ψ, %).

4. Технологические свойства:

   • Испытание на перегиб: Способность выдерживать изгиб на определенный угол (обычно 90° или 180°) вокруг оправки заданного диаметра без образования трещин.
   • Испытание на навивание: Способность навиваться в плотные витки на оправке определенного диаметра без разрушения или расслоения (особенно важно для катанки, идущей на волочение).

5. Микроструктура и Макроструктура:

   • Размер зерна: Оценка величины зерна феррита и перлита.
   • Равномерность структуры: Отсутствие крупных выделений, зональной ликвации, чрезмерно крупных зерен по границам или внутри сечения.
   • Дефекты внутреннего строения: Наличие внутренних трещин, газовых пузырей, неметаллических включений (определяется макроструктурой на изломе или травленом темплете).

6. Химический состав:

   • Содержание основных элементов (C, Si, Mn, S, P) и лимитируемых примесей: Соответствие требованиям стандарта или технических условий на конкретную марку стали.
   • Содержание легирующих элементов (если применимо).

2. Область испытаний (Этапы контроля)
Контроль качества катанки осуществляется на различных этапах:

1. Входной контроль сырья: Контроль химического состава и иногда свойств заготовки перед прокаткой (косвенно влияет на конечное качество катанки).
2. Операционный контроль в потоке:
   • Визуальный контроль поверхности и геометрии на выходе из чистовой клети стана.
   • Контроль температуры прокатки и охлаждения.
   • Контроль работы моталки (формирование бухты).
3. Приемочный контроль готовой продукции:
   • Визуальный осмотр поверхности и геометрии бухт (100% контроль или выборочный).
   • Взвешивание бухт.
   • Контроль устойчивости бухт.
4. Лабораторные испытания образцов:
   • Механические испытания на растяжение, перегиб, навивание.
   • Металлографические исследования (микро- и макроструктура).
   • Химический анализ.
   • Контроль окалины.
5. Контроль при отгрузке: Фиксация состояния бухт, соответствия маркировки и сопроводительной документации.

3. Методы испытаний
Для контроля параметров катанки применяются следующие основные методы:

1. Измерения геометрических параметров:

   • Микрометры/штангенциркули: Ручной замер диаметра в нескольких точках по длине и сечениях для определения овальности.
   • Калибры-скобы (шаблоны): Быстрый контроль предельных размеров диаметра.
   • Оптические измерительные системы (лазерные сканеры, видеосистемы): Автоматическое измерение диаметра и овальности в потоке или на стационарных постах с высокой точностью и скоростью.
   • Рулетки/мерные ленты, весы: Контроль длины и массы бухты.

2. Контроль поверхности:

   • Визуальный осмотр (невооруженным глазом или с лупой): Обнаружение явных дефектов. Проводится оператором как в потоке, так и при приемке.
   • Системы машинного зрения (автоматизированные): Камеры с подсветкой и программное обеспечение для автоматического обнаружения, классификации и маркировки дефектов поверхности на высокой скорости.
   • Контроль окалины: Методы травления образцов с последующей визуальной оценкой толщины и характера слоя окалины.

3. Испытания механических свойств:

   • Испытание на растяжение: Проводится на универсальных испытательных машинах по стандартным методикам на образцах, вырезанных из катанки (чаще всего круглого поперечного сечения). Определяются σв, σт, δ, ψ.
   • Испытание на перегиб: Образец катанки определенной длины изгибается на заданный угол вокруг оправки с нормированным диаметром. После изгиба визуально или под лупой контролируется наличие трещин на растянутой стороне.
   • Испытание на навивание: Образец катанки плотно навивается без зазора на оправку указанного диаметра (определяемое число витков). После навивания или в процессе контролируется целостность образца (отсутствие разрушения, отслаивания, трещин).

4. Металлографические исследования:

   • Макроструктурный анализ: Исследование излома образца после разрушения при растяжении или специально вырезанного и протравленного темплета (поперечный срез). Выявление грубых внутренних дефектов (усадочных раковин, пузырей, неметаллических включений, пережога).
   • Микроструктурный анализ: Приготовление микрошлифов из поперечных сечений катанки, их травление и исследование под металлографическим микроскопом. Оценка размера и формы зерна, типа структуры (соотношение феррита/перлита), наличия микро-дефектов и неметаллических включений.

5. Химический анализ:

   • Оптико-эмиссионная спектрометрия (OES): Основной быстрый метод. Искровой разряд в аргоне возбуждает атомы образца, спектр излучения анализируется для количественного определения элементов.
   • Рентгенофлуоресцентный анализ (XRF): Анализ вторичного (флуоресцентного) рентгеновского излучения, возбуждаемого в образце первичным рентгеновским пучком.
   • Классические химические (весовые, объемные) методы: Используются реже для рутинного контроля катанки, в основном для аттестации или спорных случаев.

4. Испытательное оборудование
Для реализации методов контроля используется широкий спектр оборудования:

1. Измерительное оборудование:

   • Ручные измерительные инструменты: микрометры гладкие, штангенциркули.
   • Калибры-скобы предельные.
   • Автоматизированные оптические системы контроля диаметра и овальности (лазерные сканеры, системы на основе камер).
   • Весы напольные и крановые.
   • Рулетки металлические, мерные ленты.
   • Оптические приборы (лупы, микроскопы стереоскопические) для визуального контроля.

2. Оборудование для механических испытаний:

   • Универсальные разрывные испытательные машины (с механическим, гидравлическим или электромеханическим приводом) с силоизмерителями и системами регистрации диаграмм растяжения.
   • Станки или приспособления для испытаний на перегиб (рычажные, пневматические).
   • Станки для испытаний на навивание (с электроприводом и счетчиком витков).

3. Металлографическое оборудование:

   • Режущие инструменты (отрезные станки, абразивные пилы) для вырезки образцов.
   • Оборудование для подготовки шлифов: шлифовально-полировальные станки, наборы абразивных материалов и суспензий.
   • Травильные установки (ванночки, вытяжки) с набором реактивов.
   • Металлографические микроскопы (световые) разных классов увеличения (от стерео до высокого разрешения) с цифровыми камерами и ПО для анализа изображений.
   • Макроскопы или фотоаппараты для фиксации макроструктуры.

4. Оборудование для химического анализа:

   • Стационарные и мобильные оптико-эмиссионные спектрометры.
   • Рентгенофлуоресцентные спектрометры.
   • Лабораторное оборудование для пробоподготовки (фрезерные станки, токарные станки, сверлильные станки, печи для сжигания).
   • Классическое лабораторное оборудование (весы аналитические, бюретки, титровальные установки) для химических методов.

5. Системы автоматизированного контроля поверхности:

   • Системы машинного зрения на основе линеек высокоскоростных камер, мощных источников света и специализированного ПО для обработки изображений и дефектоскопии.

Заключение
Контроль горячекатаной катанки представляет собой комплексную систему мероприятий, охватывающую все стадии производства и все ключевые параметры качества продукции. Применение современных методов испытаний и высокоточного оборудования, от простейших калибров до автоматизированных систем машинного зрения и спектрометров, позволяет гарантировать соответствие катанки строгим требованиям стандартов и технических условий. Такой всесторонний контроль является основой для обеспечения стабильного качества полуфабриката, беспроблемной его переработки потребителями и выпуска высококачественной конечной продукции.