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: 77

Скачиваний: 0

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

гут быть отнесены к карбо-

п оксп сул ьф н дам ти тан а. Н а ­

конец, в стали с ниобием

(1 5 Х С 1 М Ф Б ) в ликвационны х

у ч аст к ах встречаю тся колонии карбопптри дов ниобия.

Соверш енно очевидно, что увеличение

количества и

разм еров нем еталлических включении в

ликвационны х

Р и с .

59. М и к р о с т р у к т у р а

д е ф о р м и р о в а н н о й стал и

а —

4 0 Х Н 2 С М А с п я т н и ст о й

л и к в а ц и е й . X10U:

 

иетравленный шлиф; б — травление в 2%-ном рас­

 

творе I-INO3

в спирте

пятнах является причиной

общ его усиления загрязн ен н о ­

сти стали , переплавленной

с вращ ением

ж и дкой ванны

(см . рис. 34).

 

стали

обл ад аю т

Н екоторы е м арки конструкционной

различной склонностью к обр азован и ю

пятнистой л и к в а ­

ции. П р и этом , как показы вает табл . 30,

наиболее зам ет ­

ную роль играет содер ж ан и е в стали угл ер од а ,

поскольку

все плавки проводили на одних и тех ж е п ечах , при д о ­ статочно близких технологических р е ж и м а х . Д оп ол н и -

136

Т а б л и ц а 30

Влияние химического состава стали на ее пораженность пятнистой ликвацией

С т а л ь

С р о д н е е с о ­

Ч и с л о п р о к о н т р о ­

К о л и ч е с т в о о б р а зц о в

д е р ж а н и е

с п я т н и ст о й л и к в а ц іг

 

у г л е р о д а . %

л и р ов а н н ы х о б р а зц о в

ей , %

12Х2Н4А

0,12

2430

1,65

25X2ГНТА

0,24

992

2,10

ЗОХГСНА

0,30

2938

4,22

40ХН2СМА

0,40

715

5,30

тельное подтверж дение было получено при анализе от­ браковки по пятнистой ликвации некоторы х м ар ок . С т а ­

тистически достоверная зависим ость от содерж ания

угл е­

рода бы ла установлена, в частности, для стали 1 2 Х

2 Н 4 А .

С л ед ует отметить, что все эти, а такж е и приводимые ни­

ж е данны е были получены в период освоения переплава конструкционной стали , до создания стабильной техноло­

гии, обеспечивш ей

резкое сокращ ение

отбраковки м е­

т ал л а .

 

 

 

Г . Н .

О корокова [52]

и более позд ­

И ссл едован и ям и

ними работам и

[21,

92]

установлено,

что

образование

пятнистой ликвации

однозначно

связано

с

вращ ением

ж и дкого

м еталла

в

процессе наплавления

 

слитка.

Э то

вращ ение

вы зы вается взаимодействием

магнитного

поля

с проходящ и м

через

ж идкий металл током .

В связи

с

этим степень развития пятнистой

ликвации

зависит

от

уровня магнитного поля в зоне плавления, которы й, как о к азал ось , зам етно отличается на разны х печах, д а ж е при одинаковой конструкции как сам и х печей, так и токопод­ вода . С увеличением средней напряж енности продольной составляю щ ей магнитного поля с 2,6 до 4,9 Э , количест­ во слитков с деф ектом увеличилось в четыре р аза , одно ­ временно уси ли лась и степень его развития, оцениваем ая

вб а л л а х (табл . 31).

Дл я обн ар уж ен и я , исследования и нейтрализации м аг­ нитных полей потребовалось создание специальной м ето­

дики и аппаратуры [19, 9 3 ]. О к азал о сь , в частности , что в конструкционной стали пятнистую ликвацию м ож ет вы ­

звать очень сл абое ,

незаметное в ходе переплава в р ащ е ­

ние ванны .

О бн ар уж и ть его удается ,

лиш ь н аблю дая за

поведением

пленки

ш лака в момент

вы клю чения печи.

Е сл и до этого ш лак

под действием дуги смещ ен к краю

ванны и беспорядочно дви ж ется то в одну, то в др угую сторону, то после вы клю чения он обы чно ср а зу см ещ ае т ­ ся к центру II либо остается затем в покое (ванна непод­ в и ж н а ), либо начинает двигаться в определенном н а п р а в ­

лении.

В последнем сл учае , как

правило ,

м ож но у т в е р ж ­

дать, что перед выклю чением

ванна в р а щ а л а сь .

 

Д л я

нейтрализации магнитного поля успеш но исполь­

зован принцип ком пенсации :

при пом ощ и солен ои да,

н а ­

мотанного поверх кри сталли затора, создается поле,

р а в ­

ное по

величине п противополож ное

по зн ак у

собствен ­

ному полю

печи,

действую щ ем у

в зоне плавления . Этот

метод дает

возм ож ность

не только

полностью устранить

пятнистую

ликвацию ,

по т ак ж е

зам етно

уменьш ить

р а з ­

витие в стали др уги х,

менее грубы х

наруш ений

одн ород ­

ности м акроструктуры , в

частности

так

назы ваем ой

то­

чечной неоднородности , (табл . 32).

 

 

 

образования

П ри

анализе

возм ож ного

м ехан и зм а

пятнистой ликвации учиты ваю т

преж де

всего

связь

д е ­

фекта с вращ ением м еталла.

В принципе оно м ож ет ,

как

II всякое движ ение ж идкой ф азы относительно ф ронта з а ­

твердевания [9 4 ], усиливать

эф ф ект

перераспределения

примесей в двухф азн ой зоне.

в какой

части

двухф азн ой

Д л я

того чтобы вы яснить,

зоны возникает

неоднородность,

провели

специальны е

опыты

на лабораторной

печи

с

кристаллизатором диа-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 31

 

 

Влияние магнитного состояния печей

 

 

 

на пораженность стали ЗОХГСНЛ пятнистой ликвацией

 

Н а п р я ж е н н о с т ь м а г ­

Ч и с л о

 

К о л и ч е с т в о сл и т к о в . % . с п я т н и ст о й л и к в а ­

н и тн ого п о л я в

зо н е

 

0

 

 

ци ей

б а л л а

2 ,0 — 3 .0

п л а в л е н и я * ,

Э

сл и тк о в

 

 

0 .5

 

1 ,0 — 1,5

2 ,5 - 2 ,7

 

21

 

85,7

14,3

 

—

—

2,6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ,9 — 4,0

 

29

 

65,5

27,6

 

6,9

 

 

3,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ,9 — 6,6

 

34

 

38,2

35,3

 

14,7

11,8

4,9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

* В ч и сл и т е л е — п р о д е л ь н ы е з н а ч е н и я ; п з н а м е н а т е л е — ср е д н и е .

138

t а б л и ц а 32

Влияние компенсации магнитного поля на степень развития точечной неоднородности стали ЗОХГСНА

 

Т е х н о л о ги я п л авк и

Ч и с л о к о н т ­

К о л и ч е ст в о о б р а зц о в (% ) с т о -

 

р ол ьн ы х

чечноЛ

н е о д н о р о д н о ст ь ю

б а л л а

 

 

те м п л ет о в

0

1

1

1

2

Без

компенсации . . .

1569

56

 

22

 

22

С

компенсацией . . .

379

63

 

33

 

4

метром 130 мм [3 8 ].

Н а трех п л авках

в ф иксированны е

моменты времени в слиток вводили две добавки серни­ стого ж ел еза н ф ер ровольф рам а. Ч ер ез определенное врем я после первой добавки вклю чали соленоид, а после второй его вы клю чали . Т ак ая методика позволила с уче­ том скорости плавления нанести на серный отпечаток

полож ения ф ронта кристаллизации

(верхней

границы

двухф азн ой области ) в ,

моменты вклю чения и вы клю че­

ния соленоида (рис.

60

1,2).

В и д н о ,

что м еж д у этими

линиями и находятся

все ликвационны е пятна,

однако ин­

тересную дополнительную инф орм ацию об их р асп ол о ­ ж ении д ал о исследование дендритного строения м еталла в зо н ах н ачала и остановки вращ ения (рис. 61). П о сл е вклю чения соленоида характер структуры м еталла изм е­ нился: вместо столбчатой она стала неориентированной.

П ервы е

пятна неоднородности сравнительно небольш ого

р азм ер а

(на рис. 61, а показаны стрелкам и ) о б н ар у ж и ­

ваю тся

в сам ой верхней части столбчатой зоны , однако

все крупны е пятна р асполагали сь лиш ь в зоне неориен­

тированной структуры .

Вы клю чение соленоида со п р о вож ­

д ал о сь восстановлением столбчатой

кристаллизации

(рис. 6 1 ,6 ) , при этом

отдельные мелкие

участки л и к в а ­

ции о бразовал и сь в самой верхней части зоны неориенти­ рованны х кристаллов, тогда как крупные пятна удалены от границы столбчатой структуры на 8— 12 м м , что соиз­ меримо с шириной двухф азной области .

П о ск о л ь к у граница столбчаты х и равноосны х кри стал ­ лов соответствует, по-видимому, полож ению ф ронта з а ­ твердевания в моменты н ачала и остановки вращ ения , то появление м елких неразвитых пятен в верхней части столбчатой зоны м ож но рассм атривать как следствие некоторого влияния начавш егося вращ ения на верхню ю

139

часть

двухф азной области .

К ри сталли зац и я н ач ал ась до

вклю чения соленоида, т. е.

без вращ ения м етал л а , поэто-

том у

такое зап озд алое усиление эф ф екта

пер ер асп р ед е ­

ления

примесей оказал ось

недостаточны м

для полного

развития неоднородности.

Р н с . 60. С е р н ы й

о т п е ч а т о к с л и т к а д и а м е т р о м 130 м м (/ и

2

— п о л о ж е н и я ф р о н т а к р и с т а л л и з а ц и и

в м о м е н т ы в к л ю ч е н и я

 

и

в ы к л ю ч е н и я с о л е н о и

д а ) [38]

В м есте

с тем после вы клю чения

соленоида то ж е воз­

никла зона

недоразвиты х пятен, р асп о л о ж ен н ая , видимо,

в верхней

части сущ ествовавш ей в

момент вы клю чения

двухф азн ой области . В этом

сл учае

кри сталли заци я н а ­

ч ал ась в усл ови ях вращ ен и я ,

но закон чи лась после о ст а ­

новки ванны . С ледовательн о , для полного развития пят­ нистой ликвации в той или иной зоне н еобходим о , чтобы весь пли почти весь цикл кристаллизации м еталл а в ней проходил в усл ови ях вращ ения .

О дним из ф акторов , бл агопри ятствую щ и х возникнове­ нию пятнистой ликвации в сл учае вращ ения м еталл а, следует признать образован и е равноосной неориентиро­ ванной структуры . П р и этом создаю тся услови я для по-

140

Смотрите также файлы