Файл: Заверюха, Н. В. Разливщик стали учеб. пособие.pdf

легированная сталь вследствие малой жидкоподвижности обладает склонностью к образованию осевой и внеосевой рыхлости, плохо свариваемой при прокатке. Для слитков углеродистой стали в прак­ тике обычно принимают отношение Н : В, равным 2,5—3,5. Нижний предел относится к слиткам, прокатываемым или проковываемым на крупный профиль, т. е. подвергающимся меньшим обжатием.

Удлиненные кузнечные слитки рационально применять для произ­ водства пустотелых изделий или при ковке с осадкой, когда из слитка; получают несколько поковок. Удлинение прокатных слитков вы­ годно и при повышенных степенях, обжатий, т. е. при получении бо­ лее мелких профилей. Отношение Н : В более 3,5 допускается сравни­

тельно редко.

Конусность в стальных слитках предусматривается для того, чтобы иметь возможность свободно снимать с них изложницы (уши­ ренные книзу) или же извлекать слитки из изложниц (уширенные кверху).

Конусность слитка представляет собой отклонение его боковых граней от вертикального положения, выраженное либо в процентах (в сантиметрах на 1 м высоты), либо величиной угла, образованного между гранью и вертикальной осью слитка (в градусах).

Слитки, уширенные книзу, имеют нормальную конусность, обычно

впределах от 0,5 до 1,5% (в слябовых слитках до 2,5%) на сторону

снормальной конусностью отливают слитки кипящей и полуспокойной стали и в некоторых случаях — слитки спокойной стали (авто­ матной, для бесшовных труб и др.).

Слитки, уширенные кверху, имеют обратную конусность —

обычно не более 4% для слитков, предназначенных для прокатки, и до 6,0% — для слитков, поступающих на ковку.

Выход годного металла (заготовок, слябов от крупных слитков, прокатываемых на блюмингах и слябингах) в определенной мере

174

зависит от формы нижней части слитка. Чем рациональнее выбран­ ная форма нижней части слитка, тем меньше обрезь заднего конца раската. При прокатке крупных слитков деформация в первых про­ пусках слабо распространяется в глубину тела слитка и течение металла происходит преимущественно в поверхностных слоях. В ре­ зультате на нижнем конце раската образуется дефект в виде расслоя, который называют утяжкой (рис. 120).

Очевидно, что наибольшая утяжка будет при раскате слитка с пло­ ским низом и наименьшая — у слитков со сферическим низом. Слитки .со сферическим низом получают в сквозных изложницах, уста­ новленных на поддоны со сферическими лунками, в изложницах глуходонных, а также в листовых изложницах с кюмпельными поддонами и кюмпельными вставками.

У слитков с плоским низом обрезь нижней части раската (по утяжке) доходит до 4% от массы слитка, у слитков, отлитых на под­ донах со сферической лункой или на кюмпельных поддонах, обрезь составляет 0,5—0,75%.

(кристаллизаторе, форме), а также при охлаждении уже сформиро­ вавшегося слитка. К ним относятся: усадочная раковина, рыхлость, головная рыхлость, сотовые пузыри, неметаллические включения. Полностью устранить естественные пороки слитка невозможно, однака разливщики могут влиять на развитие естественных пороков, огра­ ничивая их и тем самым повышая качество слитков, стальных заго­ товок и готового проката.

2. Технологические пороки. Они образуются вследствие несовер­ шенства или нарушения установленных технологических режимовведения плавки и разливки стали. К таким порокам относятся по­ перечные и продольные трещины, плены, заливины, пояса, металли­ ческие и некоторые неметаллические включения, подкорковые и вну­ тренние пузыри в слитках спокойной стали. Выбор наиболее рацио­ нальных конструкций сменного оборудования (изложниц, поддонов, прибыльных надставок) и строгое соблюдение технологии разливки металла обеспечивают резкое снижение технологических пороковстальных слитков.

Указанные пороки могут быть как на слитках, так и на заготов­ ках (блюмах, слябах), и разделяются на поверхностные и внутренние.

Поверхностные пороки легко обнаруживаются и могут быть устра­ нены на охлажденных слитках и заготовках путем зачистки. Внутрен­ ние пороки обнаруживаются в слитках, прокатанных и литых заго­ товках и в готовом прокате путем микро- и макроисследований.

В современном металлургическом производстве слитки углеро­ дистых и легированных сталей загружают в нагревательные колодцы

1 7 5

с температурой 750—850° С, что резко повышает производительность сталеплавильных и прокатных цехов, снижает расход топлива, а также брак по трещинам.

Осмотр и отбраковка слитков производятся до посадки их в на­ гревательные колодцы, поэтому все слитки, кроме тех, где явно вы­ ражен брак, прокатываются на обжимных станах. Условно забрако­ ванные слитки после стрипперования исправляют, прокатывают и присоединяют к заготовкам данной плавки.

Для выявления поверхностных дефектов прокатанный металл под­ вергается осмотру в потоке. Слитки без пороков и те, которые про­ катывают на чистовых станах, без предварительной зачистки в горя­ чем состоянии направляют в нагревательные печи сортовых, листо­ вых трубных станов.

Блюмы и слябы с обнаруженными поверхностными дефектами рас­ кладывают на стеллажах, где они охлаждаются. Затем их осматри­ вают и отмечают на них дефекты, подлежащие удалению принятым на заводе способом (огневой зачисткой, пневматической вырубкой, зачисткой абразивными кругами и т. д.). В зависимости от характера дефектов и степени пораженности металла производится либо общая (сплошная), либо выборочная зачистка.

Производительность труда в прокатных цехах резко повышается и существенно снижаются эксплуатационные затраты с внедрением механизации зачистки металла в потоке. На ММК эксплуатируются два типа установки по зачистке металла в потоке, т. е. в процессе прокатки блюмов (слябов) и движения их на адъюстаж: машины огне­ вой зачистки металла и фрезерная машина.

При такой организации производства надо стремиться, чтобы слитки не имели грубых поверхностных дефектов, т. е. чтобы глу­ бина их залегания была бы минимальной, так как размеры потерь металла в окалину и стружку зависят не от количества дефектов, а от глубины поражения ими заготовки.

Брак слитков и заготовок в основном вызван образованием тре­ щин. Трещины могут быть наружными (по направленности относи­ тельно оси слитка они бывают продольными и поперечными) и вну­ тренними. Если трещины образовались на слитке, когда он был в го­ рячем состоянии, такие трещины называют горячими, если же тре­ щины образовались на холодном слитке, их называют холодными.

Трещины всех видов образуются в процессе кристаллизации и охлаждения слитка, а также при его нагреве перед прокаткой или при прокатке (внутренние трещины). Эти напряжения по силе и зна­ кам могут быть различными в зависимости от формы, геометрических размеров, массы, режима формирования, охлаждения или нагрева слитка. В слитках легированных сталей часто наблюдаются внутрен­ ние трещины, называемые межкристаллитными («паук»); они рас­ полагаются по оси слитка и вызывают расслоение в изломе. При охлаждении стали, недостаточно освобожденной от водорода, возни­ кают внутренние трещины, которые называют флокенами.

Прочность корки слитка зависит главным образом от скорости разливки, температуры нагрева металла и его химического состава.

1 7 6

Следовательно, условия возникновения трещин у слитков из стали различных марок неодинаковы. Например, ряд низколегированных сталей и особенно некоторые легированные и высоколегированные стали, имея относительно низкий предел прочности при высоких тем­ пературах, чувствительны к образованию трещин.

Различны также условия образования поперечных и продольных трещин. Поперечные трещины (рис. 121) возникают в ранней стадии кристаллизации слитка и главным образом, когда в процессе затвер­ девания слиток не получает свободной продольной усадки. Попереч­ ные трещины могут образовываться в любом месте по высоте слитка. В верхней прибыль­ ной части слитка (рис. 121, а) они получа­ ются при переливе металла и в тех случаях, если до начала образования твердой корки не были удалены заливины или если плохо выполнена футеровка (подмазка) утеплителя.

В подприбыльной части слитка (рис. 121, б) причиной возникновения трещин служат за­ висание слитка вследствие неровной поверх­ ности изложницы или затекание металла в зазор между изложницей и прибыльной надставкой. Если слитки, уширенные кверху, привариваются ко дну или стенкам излож­ ницы и не имеют свободной продольной усад­ ки, в теле их тоже появляются поперечные трещины (рис. 121, в).

Равномерное подвисание слитков угле­ родистой стали (массой до 7 т), уширенных кверху (что практиковалось при сифонной разливке для отрыва слитка от литника), не приводит к образованию поперечных трещин на слитке.

Для устранения поперечных трещин на слитках достаточно уста­ новить систематический контроль за состоянием внутренней поверх­ ности изложниц, не допуская под разливку изложницы, имеющие значительные трещины, раковины, бугры и другие существенные дефекты. Однако учитывая то, что не все стали имеют одинаковую склонность к образованию поперечных трещин, браковочные при­ знаки внутренней поверхности изложниц нужно устанавливать диффе­ ренцированно. Необходимо следить также за тем, чтобы между излож­ ницей и прибыльной надставкой зазор был не слишком большим.

В начальной стадии кристаллизации слитка, когда образовав­ шаяся корка отходит от стенки изложницы (в результате поперечной усадки слитка), она испытывает растягивающие усилия под напором столба жидкого металла внутри слитка, превышающие предел проч­ ности металла при данной температуре. Если к этому моменту корка слитка оказывается недостаточно прочной, то в той части слитка, где давление жидкого металла наибольшее (преимущественно в нижней части слитка), образуются продольные трещины. Образование их

по углам слитка, на широкой грани, во впадинах или на гребнях вол­ нистой поверхности объясняется неправильной конструкцией из­ ложниц или волнистых поверхностей ее.

Даже тогда, когда при формировании слитка успевает образо­ ваться довольно толстая и прочная корка, и в тех случаях, когда слиток полностью затвердевает, возможность образования продоль­ ных трещин на слитке не исключается, что связано с возникнове­ нием термических напряжений в теле слитка. Продольным трещинам, образующимся в результате термических напряжений, подвержены, например, слитки легированных сталей при температурах посада их в колодцы < 700° С.

Поверхностные слои слитка, охлаждающиеся значительно бы­ стрее по сравнению с внутренними слоями, претерпевают большую усадку, чем внутренние. При этом внутренние слои препятствуют свободному сокращению поверхностных слоев и в них неизбежно возникают растягивающие напряжения, которые в отдельных местах могут превышать предел прочности металла и привести к образова­ нию продольных трещин в любом участке по высоте слитка. Такие трещины чаще всего встречаются у слитков круглого сечения, т. е. когда слиток имеет наименьший периметр.

Продольные трещины в слитках образуются в результате не­ соответствия температуры разливаемой стали и скорости наполнения изложниц. При наполнении изложниц перегретым металлом с высо­ кой скоростью к моменту отхода слитка от стенок изложницы обра­ зуется корка недостаточной толщины и прочности, которая разры­ вается, не выдерживая давления столба жидкой стали. Разливка перегретого металла с большой скоростью приводит к увеличению термических напряжений в процессе охлаждения слитка. Многочис­ ленные исследования, а также заводская практика подтверждают зависимость образования продольных трещин от температуры раз­ ливаемой стали и скорости наполнения изложниц. Так, в слитках, отлитых сифонным способом, для которого характерны малые ско­ рости наполнения изложниц, продольных и поперечных трещин всегда меньше, чем на последующих. Очевидно, что, снижая скорость разливки перегретой стали, можно достичь уменьшения количества трещин на слитках.

Образование продольных трещин в слитках может быть след­ ствием недостаточного раскисления стали (при высоком остаточном содержании кислорода) или высокого содержания серы в металле. Снижение содержания серы в готовом металле и полное раскисление спокойной низкоуглеродистой и легированной сталей резко сни­ жают или полностью устраняют брак по трещинам в слитках и литых заготовках.

Внутренние трещины встречаются и в готовом прокате, однако их происхождение не связано с наличием трещин в слитке, а вызвано неправильным нагревом слитков (перегрев и пережог) и режимом обжатий при прокатке.

При разливке стали сверху в результате резкого удара струи металла в дно изложницы или поддон, а при сифонной разливке —■

1 7 8