Файл: Сергеев, А. Б. Вакуумный дуговой переплав конструкционной стали.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 23.10.2024

Просмотров: 78

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

видов неоднородности ,

непосредственно

связан н ы х

с у с ­

ловиями затвердеван и я , сущ ествую т

некоторы е деф ек ­

ты,

о бразую щ и еся в слитке независим о

от этих услови й .

Типичными

прим ерам и

такого

рода

 

являю тся

свищ и

и

грубы е

ш лаковы е

вклю чения

в

подкорковой

зоне

слитка.

 

 

 

 

прави ло , склонна

 

К образованию этих деф ектов , как

 

вся низко- и среднелеги рованиая конструкционная сталь, и появление ее в сортам енте вакуум н ы х дуговы х печей потребовало дополнительного изучения процессов ф о р ­ мирования структуры слитка В Д П и природы отдельны х видов неоднородности.

К а к будет показано д ал ь ш е , хар актер структуры пе­ реплавленного м еталла в известной степени п редопреде­ ляет уровень его м ехан и чески х свойств, поэтом у строе­ ние сли тка, его хим ическая однородность, отсутствие д е ­ фектов м акроструктуры чащ е всего являю тся основны ми

критериями

при вы боре

оптим ального

р еж и м а

пере­

плава .

 

 

 

 

 

 

 

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МАКРОСТРУКТУРЫ СЛИТКА

сл и т ­

С тр ук тур а

слитков В Д П в отличие от обы чны х

ков в

гораздо больш ей степени зави сит

от

условий

их

получения. В

зависим ости

от электрического

реж и м а

п е ­

реплава в вакуум н ом слитке м огут ф орм и роваться

либо

только

столбчаты е ориентированны е преим ущ ественно

снизу вверх кристаллы , либо, как и в обы чном слитке, наряду со столбчатой зоной в осевой части образуется зона неориентированны х кристаллов (рис. 5 0).

В

сли тках ди ам етром 200— 400

мм появление

такой

зоны

н аблю дается при линейной

плотности тока

180—

200 А /см . С увеличением силы тока растет и ш ирина этой

зоны ,

и глубина

ее залеган и я в слитке.

О дноврем енно

ум еньш ается угол

наклона столбчаты х кристаллов

к го­

ризонтали . П ри

линейной плотности тока

250

А /см

и б о ­

лее структура

слитков

В Д П

м ало отличается

 

от стр ук ­

туры обы чны х слитков

с присущ им и им деф ектам и :

гл у ­

бокой

усадочной

раковиной ,

подусадочной

ры хлостью

и т. д.

хар актер е

структуры сказы вается

т ак ж е , как из­

Н а

вестно, ди нам ическое состояние ж идкой ванны :

вращ ение

м еталла почти независим о от силы тока

ведет

к ф о р м и ­

рованию равноосной структуры .

 

 

 

 

120

а

— В Д П

Р и с . 50. М а к р о с т р у к т у р а

сл и тк о в

с т а л и

0 X 1 IH 4 :

 

в к р и с т а л л и з а т о р е д и а м е т р о м

400 м м ;

б —- р а з л и в к а в о б ы ч н у ю и з ­

 

 

л о ж н и ц у с м а с с о й сл и тк а

0,5 т

 

121

П редпочтительность столбчатой структуры сли тка, не

вы зы ваю щ ая

особы х

сомнений,

будет

подтверж дена

в дальнейш ем

результатам и исследования

свойств м е­

т ал л а . С тал ь

с такой

структурой

хар актер и зуется отсут ­

ствием каких-либо деф ектов, пористости, миним альны м развитием дендритной химической неоднородности .

Равном ерность свойств м еталла со столбчатой ст р у к ­ турой по сечению слитка подтверж даю т результаты за м е ­

ра

физической плотности стали

З О Х З С Н М Ф В

 

методом

гидростатического взвеш ивания.

О б р азц ы

вы резали

из

 

fVi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГО

У

8

J2

 

/6

 

 

20

 

 

 

Край

 

 

 

 

Центр

 

 

 

 

Расстояние порадиусуслитка,см

 

 

 

 

Р и с . 51. И з м е н е н и е ф и з и ч е ск о й п л о т н о ст и м е т а л л а п о р а д и у ­

 

разны х

с у

с л и т к а с т а л и

З О Х З С Н М В Ф

д и а м е т р о м

400

мм

видно

из

зон

слитка ди ам етром 400

мм.

К а к

рис.

51,

м аксим альны е

отклонения

плотности

не

превы ­

ш аю т 0 ,5 % .

электрическим реж и м ом переплава

на

х а ­

Н а р я д у с

рактер м акроструктуры влияет и диам етр сли тка. С у в е ­ личением ди ам етра слитка структура становится более грубой , возрастает ш ирина кри сталлов , а па п л а в к а х , з а ­ канчиваем ы х при рабочей силе тока без постепенного его сниж ения — и глубина залеган и я усадочной раковины (табл . 2 4). В крупны х сл и тках под раковиной н абл ю д ает ­

ся т ак ж е п одусадочн ая ры хлость.

 

П ричины

влияния электрического реж и м а переплава

и ди ам етра

слитка на хар актер его

м акроструктуры д о ­

вольно очевидны : увеличение силы

тока ведет к ум ен ь ­

ш ению тем пературного градиента иа ф ронте затвер д е ­ вания вплоть до значений , близких к н улю , когда рост

столбчаты х

кристаллов становится невозм ож н ы м .

М енее

ясна роль

вращ ен и я : вероятнее всего , она

т а к ж е

св я з а ­

на с изменением тем пературного поля ванны ,

т. е. с ум ен ь ­

шением теплового потока, п оступаю щ его

к

ф ронту

з а ­

твердевания на больш ей части сечения сл и тка , хотя

су-

122

ш ествует

мнение

[67] о

возмож ности облам ы вания коп ­

чиков

р асту щ и х

депдритов и образования

за счет

этого

равноосной зоны .

слитка,

д аж е при

одинаковой

 

Увеличение

ди ам етра

линейном

плотности тока, сопровож дается

заметны м

из­

менением

условий кристаллизации : ум еньш ается и тем ­

пературны й

градиент на

фронте,

и скорость перемещ ения

последнего .

Э то

вызы-

 

 

 

Т а б л и ц а

24

вает

огрубление

м а к ­

Влияние диаметра слитка на глубину

залегания усадочной раковины

роструктуры и, как бу ­

в слитках стали

ЗОХЗСНМФВ

дет

 

показано

 

дал ее ,

(линейная плотность тока 165

А/см)

ск азы вается

и

на ден ­

 

Г л у б и н а

з а л е г а н и я ,

мм

 

дритном

 

строении

Д и а м е т р

 

сли тка.

 

 

 

 

у са д о ч н о й

п о д у са д о ч н о й

мое

Н ак о н е ц , н абл ю д ае ­

с л имтмк а ,

увеличение

 

глуби ­

 

раковины

 

р ы хл ост и

ны

залеган и я

усадки

320

50

 

 

 

 

объ ясняется

тем ,

что с

 

 

—

 

 

2 0 0

76

 

 

 

ростом ди ам етра

слит­

400

103

 

175

 

460

148

 

190

 

ка

становится

больш е

 

 

 

 

 

 

объем

ж и дкой

ванны ,

 

 

 

 

 

 

а сл едовательно ,

и объ ­

 

 

 

 

 

 

ем

усадочной

ракови ­

 

 

 

и пониж ен ­

ны. З агл уб лен и ю

усадки способствует такж е

ная скорость затвердевания крупного слитка.

 

 

И звестн о

[81,

8 2 ], что вы являем ая обычными м етода­

ми м акроструктура слитка далеко не всегда соответству­ ет строению первичных кристаллов, обр азую щ и хся при затвердевании . П ричиной этого, как правило , является

рекристаллизация

м еталла, причем характер

о б р азу ю ­

щ ейся

вторичной

структуры

определяется

тепловы ­

ми услови ям и при

рекристаллизации .

и

В

связи

с

этим

р асхож д ен и е

м еж ду

вторичной

 

первичной

структурой

оказы вается

тем

значительнее,

чем больш е

различаю тся

условия

 

затвердевания

и

рекристалли ­

зации .

 

из этого, при изучении структуры

м еталла не­

И сх о д я

обходим о

преж де

всего

устанавливать

тип

 

вы являем ой

структуры и в сл учае необходимости дополнительно

и с­

следовать

первичную литую структуру.

Т акое и ссл ед ова ­

ние позволяет наряду с получением инф орм ации о дей ­ ствительном характере кристаллического строения стали изучить некоторы е важ ны е его детали , в частности , опре­ делить расстояния м еж д у первичными и вторичными ося-

123

лги дендрптов. Э та характери сти ка

ш ироко прим енялась

во многих исследовани ях [80, 82, 83]

и как свидетельство

больш ей или меньш ей степени

внутрикрпсталлической

неоднородности м еталл а, и как

ф акто р , о тр аж аю щ и й в

известной мере услови я его затверд еван и я .

ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА ДИСПЕРСНОСТЬ ДЕНДРИТНОГО СТРОЕНИЯ СТАЛИ

Д ендритную структуру вы являли путем кр атко вр е ­ менного травления м пкрош лиф ов литой стали в реактиве О бер го ф ф ер а .

О т края к центру слитка увеличивается толщ ина и ви ­

ди м ая протяж енность первичны х осей дендрптов,

одно­

временно

меняется

и

разветвленность

структуры

(рис. 52). В краевой

зоне по сущ еству вся

структура

со ­

стоит из первичны х осей,

причем

у сам ого

к р ая , судя

по

поперечном у ш лиф у

(рис.

5 2 ,6 ) ,

они представляю т собой

скорее элементы структуры ячеистого типа

[8 4 ]. П о мере

перехода

к центру слитка

первичные оси

в поперечном

сечении

приобретаю т

хар актер н ую ф ор м у

крестов,

а

з а ­

тем на

них появляю тся вторичные оси и д а ж е

оси

треть­

его поряд ка. Расстоян и е м еж д у осям и и первого и второ ­ го порядка в направлении к центру слитка увеличивается . З ави си т омо и от силы тока пер еп лава . О собен н о чувстви ­ тельны в этом отношении расстояния м еж д у первичными осям и . Т а к , в слитке диам етром 320 мм они увели чи ваю т­ ся в центре по сравнению с краевой зоной более чем в пять раз при силе тока 5,5 кА и в значительно меньш ей

степени при 4,5

кА (рис. 53).

порядка так ж е з а ­

Р асстоян и е

м еж д у осям и второго

висит от технологии В Д П (табл . 2 5).

В кри сталлизаторе

ди ам етром 320 мм оно возросло примерно в полтора раза при увеличении тока с 5,2 до 8,0 к А . В то ж е врем я в р а ­ щение ванны почти не отразилось на этой характери сти ке структуры . Н аи бо лее зам етное увеличение м еж ден дри т ­ ного пром еж утка за счет вращ ения о бн ар уж ен о при ср е д ­ ней силе тока, что, возм ож н о , и не является случай н ы м , так как крайним значением отвечает настолько высокий

или, наоборот, низкий градиент, что

вращ ение ие м ож ет

сильно изменить его.

строения сущ ественны м

Д и сп ерсн ость

дендритного

образом зави сит

от ди ам етр а

слитка

(рис. 5 4), об этом

свидетельствует,

в частности , двукратное увеличение р ас-

І24

Смотрите также файлы