содержание   ..  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  ..

Дефекты непрерывнолитых заготовок



Характерные особенности производства непрерывнолитых слитков приводят к появлению специфических видов дефектов в слябах и заготовках.

Система оценки качества непрерывнолитых слитков включает классификацию поверхностных дефектов и эталоны макроструктуры по осевой рыхлости, внутренним трещинам, ликвации и другим видам дефектов. Существуют ГОСТ 10243—75 на методы испытаний и оценки макроструктуры для сортовой заготовки и ОСТ 14-4—72 для оценки макроструктуры непрерывнолитой заготовки

Пояс

Этот вид наружного дефекта образуется при застывании зеркала металла в кристаллизаторе. Он возникает в результате нарушения нормального режима разливки стали (разливка переокисленного кипящего металла, перерыв струи металла или остановка машины).

Устранить пояса на заготовке не удается, поэтому участок с дефектом бракуется и его вырезают.

Наплывы, заливины на гранях слябов и заготовок

Эти дефекты (рис. 36) также образуются при нарушении режимов разливки: нестабильная прерывистая струя металла, резкое изменение скорости разливки, образование корки на зеркале металла или вскипание кипящего металла. Наплывы и заливины следует удалять со слябов и заготовок. При этом их зачищают на адъюстаже на допустимую глубину.

Ромбичность

Ромбичность заключается в том, что нарушаются геометрические размеры профиля заготовки в сечении; квадратная становится ромбом, а круглая эллипсовидной или более сложной формы (рис. 37). Дефект образуется в результате неравномерного охлаждения граней и углов слитка. При этом происходит неравномерный рост кристаллизующейся твердой оболочки и в ней возникают напряжения, которые создают деформацию профиля. Значительное искажение профиля приводит к браку заготовки, если разность по диагонали превышает допустимую норму.

Для уменьшения ромбичности мелких непрерывнолитых заготовок совершенствуется зона вторичного охлаждения за счет использования мягкого водяного охлаждения и дополнительных устройств, жестко фиксирующих слиток и предотвращающих его деформацию в зоне вторичного охлаждения; в заготовках круглого сечения применяют активаторы для механического перемешивания жидкого металла, что приводит к улучшению макроструктуры за счет повышения ее однородности (рис. 38).



Трещина


Наиболее распространенным и многочисленным видом дефектов является трещина. По расположению их на поверхности слябов и непрерывнолитых заготовок и в зависимости от формы, а также направления трещины квалифицируются следующим образом: продольные

трещины на гранях, продольные трещины по ребрам, поперечные трещины по ребрам, поперечные трещины на гранях и ребрах, сетчатые (паукообразные) трещины, поперечные и продольные ужимины на гранях.



Продольные и поперечные трещины


Трудноустранимым дефектом у листовых и сортовых заготовок из углеродистых спокойных и низколегированных сталей являются горячие трещины (рис. 39).

Поперечные трещины в сортовых заготовках располагаются у поверхности слитка и возникают в начальной стадии формирования оболочки заготовки (рис. 40).

Продольные поверхностные горячие трещины литых слябов возникают также в начале формирования оболочки слитка (рис. 41).

Установлено, что склонность непрерывнолитых слитков к образованию горячих трещин определяется возникновением значительных напряжений в начальный момент затвердевания, резким перепадом температур по толщине оболочки слитка, появлением неравномерности фронта

затвердевания из-за воздействия струи стали и других факторов.

Влияние изменения большинства технологических факторов на качество слябов проявляется в небольшой степени при непрерывной разливке низкоуглеродистой спокойной стали и весьма редко при разливке стали с содержанием углерода выше 0,17 %-

Брак по трещинам возрастает при увеличении ширины грани непрерывнолитой заготовки при отливке в кристаллизатор с гладкими рабочими стенками, а также увеличении концентрации усадочных напряжений на ослабленных участках формирующейся оболочки с большим развитием коробления последней. При применении кристаллизатора с рифлеными рабочими стенками обеспечивается относительно равномерное распределение усадки по участкам оболочки небольшой протяженности. Для уменьшения брака по трещинам отношение сторон в кристаллизаторах с гладкими рабочими стенками рекомендуется в пределах (2,5—1,4) : 1. При отливке слябов сечением 1020X175 мм (отношение сторон 5,7: 1) и сечением 1500X200 мм (отношение сторон 7,5: 1) в кристаллизаторы с рифлеными рабочими стенками не наблюдается заметного роста брака по продольным трещинам [7].

Опыт отливки широких слябов из низко- и среднеуглеродистой стали показал, что образование горячих трещин сводится к минимуму при условии обеспечения: а) радиуса закругления в углах не более 10 % от размера узкой грани и рабочей длины кристаллизатора не менее 800 мм; б) беспрепятственного скольжения оболочки формирующегося слитка по рабочим стенкам кристаллизатора за счет исключения неровностей, рисок, щелей в стыках стенок и коробления последних; в) применения кристаллизаторов с глубиной волны, составляющей

1—2 % от узкой грани сляба, и расстоянием между гребнями волн, превышающим глубину в 7—10 раз.

Наиболее перспективным средством защиты зеркала металла от окисления и образования напряжений в оболочке является разливка среднеуглеродистой и легированной стали некоторых марок под слоем шлака в кристаллизаторе.

Поддержание в оптимальном режиме вторичного охлаждения также обеспечивает минимальный брак по трещинам.
 

Сетчатые (паукообразные) трещины

Этот вид дефекта чаще выявляется на широких гранях слябов (см. рис. 39). На трубных заготовках сетчатые трещины могут возникать при увеличении содержания водорода в стали, вредных примесей, включая неметаллические включения [8].

Для предупреждения появления сетчатых трещин следует устранить причины, вызывающие растягивающие напряжения в оболочке слитка путем применения мягкого охлаждения в зоне вторичного охлаждения, а также в результате повышения механических свойств металла при высоких температурах, которое достигается поверхностным легированием непрерывного слитка металлодо-бавками [9]. в частности марганцем.

 

Внутренние трещины

Причиной образования внутренних трещин являются растягивающие напряжения на границе твердой и жидкой фаз. Почти все внутренние напряжения образуются в интервале температур горячей хрупкости, находящимся ниже линии ликвидус. К внутренним трещинам наиболее чувствительны легированные стали с увеличением в них концентрации, главным образом, хрома, а также при повышенном содержании серы и фосфора.

Очень чувствительны к образованию внутренних трещин стали ферритного класса.

Главным критерием, определяющим появление трещин, является отношение скоростей нарастания прочности и напряжений при формировании и охлаждении слитка.

На поперечных темплетах прямоугольных слитков углеродистой стали при высокой интенсивности вторичного охлаждения могут встретиться внутренние трещины следующих видов: перпендикулярные узким и широким граням, которые, как правило, расположены под ужиминами и ближе к узким граням; направленные к углам слитка и расположенные по стыкам кристаллитов, растущих от широких и узких граней: эти трещины связаны с ромбичностью слитка и располагаются против тупых углов; осевые трещины располагаются в районе встречи фронтов затвердевания (рис. 42, 43).

Внутренние трещины начинаются вблизи фронта затвердевания и распространяются в более охлажденную часть оболочки слитка. При прокатке литых слябов на лист внутренние трещины могут выходить на кромку листов, образуя кромочные расслоения или продольные трещины у кромки листа. Для получения качественной структуры заготовки следует учитывать, что температура по высоте непрерывного слитка должна быть постоянной. При этом температурные напряжения внутренних слоев металла из-за усадки относительно поверхностных (более холодных) и прочих слоев не должны превышать допустимых значений.

Качество непрерывнолитого сляба низкоуглеродистой кипящей стали значительно улучшается при регламентированной смазке гладкого кристаллизатора, исключающего образование ужимин и складчатости.

Внесение алюминиевой крупки, прутка или проволоки в кристаллизатор МНЛЗ в количестве 170—800 г/т стали обеспечивает модифицирование и микролегирование стали. При этом уменьшается развитие внутренних трещин и повышается однородность металла по сечению сляба [10].

Физическая и химическая неоднородность

Физическая неоднородность непрерывнолитых слитков является следствием усадочных процессов и сопровождается химической неоднородностью. Проявляется она в виде пористости и нееплошности в металле, образующихся при затвердевании стали в условиях недостаточной подпитки металла, а также в виде нарушений сплошности (трещин, пор и надрывов) — результата реализации внутренних напряжений.

Осевая пористость слитков может проявляться либо в виде рассеянной пористости (отдельные усадочные пустоты), расположенной вдоль оси заготовки, либо в виде сосредоточенной пустоты (рис. 44).

В большинстве случаев можно обнаружить оба вида пористости в одной заготовке, вырезав несколько поперечных темплетов на некотором расстоянии друг от друга.

Установлено, что между видом пористости и кристаллической структурой заготовки существует зависимость. Сосредоточенная пористость обычно обнаруживается при развитой столбчатой структуре и концентрируется вдоль вертикальной оси в виде прерывистых пустот.

Рассеянная пористость получает развитие при равноосных кристаллах ограниченной зоне столбчатых дендритов. При таком строении непрерывнолитой заготовки усадочная пористость образуется в виде многочисленных небольших пор.

Нарушения режима вторичного охлаждения (слишком интенсивное) или перегрев металла способствуют образованию концентрированной (сосредоточенной ) пористости.



Химическая неоднородность



Химическая неоднородность в непрерывнолитой заготовке обусловлена ликвацией — обогащением центральной жидкой части заготовки и усадкой осевой зоны при затвердевании в замкнутом по высоте объеме заготовки (рис. 45).

На сортовых мелких заготовках из высокоуглеродистой стали в осевой зоне наряду с центральной пористостью наблюдается значительная неоднородность по содержанию углерода.

Из результатов химического анализа следует, что в центральной части содержание углерода будет больше на ОД—0,3 % но сравнению с ковшевой пробой. Кроме того, на темплетах имеются участки светлого кольца, в которых содержание углерода на 0,05—0,1 % ниже, чем в ковшевой пробе. Подобное явление называется обратной ликвацией.

Осевая неоднородность квадратной заготовки при прокатке не устраняется. В узкой осевой зоне готового сортового проката обнаруживаются полоски повышенной травимости.

Химическую неоднородность удается уменьшить снижением скорости разливки. Меньшее развитие она получает и в «холодном» металле. Снижение содержания серы и повышение отношения Mn/S также уменьшают неоднородность. С увеличением сечения заготовки до 280X320 мм отрицательная неоднородность практически исчезает.

В литых слябах химическая неоднородность на поперечных макротемплетах при глубоком травлении появляется в виде прямой линии. Наличие осевой неоднородности после прокатки слябов на лист может приводить к расслоению металла. По месту расслоений обнаруживаются силикатные включения состава CaSi03 и т. д., а также сульфиды железа и марганца.



Неметаллические включения


Степень загрязнения неметаллическими включениями непрерывнолитой заготовки, особенно легированной стали, кроме режима раскисления, во многом зависит от защиты струи и «зеркала» металла. Чем лучше защищена

струя стали, тем меньше в готовой стали неметаллических включений. Поэтому при разливке сталей, содержащих титан, алюминий и другие легкоокисляющиеся элементы, применяют безнапорную разливку с затопленной струей и с защитой зеркала металла синтетическими шлаками.

В непрерывнолитой заготовке встречается та же группа включений, что и в слитках: оксиды, сульфиды, нитриды. Однако в заготовке выявляются более высокая дисперсность включений и более равномерное распределение их во всем объеме. Это является существенным преимуществом непрерывной разливки, так как позволяет получить равномерные свойства деформированного металла в пределах всей плавки.

Готовая продукция из такого металла (лист, сортовые профили и др.) может быть применена в ответственных конструкциях.

Опыт работы [6] показал, что основной причиной образования шлаковых включений на поверхности литых заготовок кипящей стали являются высокое содержание марганца в стали (более 0,42 %) и низкий уровень металла в промежуточном ковше (менее 0,4—0,5 м), что приводит к затягиванию шлаковой пленки в кристаллизатор. Поэтому следует поддерживать уровень металла в промежуточном ковше более 0,6 м.

содержание   ..  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  ..