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

А налогичны м образом п ри садка

титана и

алю миния

м ож ет

сказы ваться п на

поведении ки слорода, роль ко ­

торого

в образовании

свищ ей, по -ви дим ом у,

растет

с уменьш ением степени

легирования стали и, в частн о ­

сти, содерж ан и я в ней хр о м а .

Т а к , низкоуглеродистое ж е ­

лезо, о бл ад аю щ ее заметной

склонностью

к образован и ю

свищ ей , характери зует в отличие от стали

1 3 Х 1 2 Н В М Ф А

сравнительно небольш ая

доля азота

в составе

газов , вы ­

деляю щ ихся

2из короны :

для

стали

1 3 Х 1 2 Н В М Ф А

отно­

шение C O / N

составляет 0,78, для стали Н Ж —

3,66.

Сл ед ует

предполож ить, что в образовании

свищ ей в

ж елезе

ведущ ую роль играет не азот, а кислород.

свидетельствую т о том ,

что структура слитка вакуум ной

дуговой плавки

зависит

от

ряда ф акторов , и опти м аль ­

ные результаты

м огут

быть

обеспечены

лиш ь при и с­

пользовании правильно

вы бранны х реж и м ов пер еп лава .

К онечной целью

такого

вы бора является

получение м е­

агрегатов. Н о , как будет показано в

следую щ ей

главе,

уровень

свойств м еталла

в значительной

степени

зав и ­

сит от

однородности и

дисперсности

его

структуры , а

т а к ж е от загрязненности

нем еталлическим и вклю чени я ­

чения

здорового

сл и тка. В опросы производительности

на этом

этапе

долж н ы ,

по-видим ом у,

играть

второсте­

пенную

роль.

частью

технологического

реж и м а

Н еотъ ем лем ой

В Д П

конструкционной

стали следует

считать

контроль

и сниж ение уровня магнитного

поля

в зоне плавления ,

повы ш аю щ его

загрязненность

слитка

крупны ми

вклю ­

чениями и приводящ его к образован и ю

пятнистой л и к ва ­

ции. У п р авл ен и е

этим ф актором следует вести

с учетом

влияния

па него

исходной

нам агниченности

р а схо д у е ­

мы х

электродов,

а т а к ж е

магнитного

состояния

сам и х

печей. В

то ж е

врем я

необходим о считаться

и с

неод­

Р а с п о л о ж е н и е

С и л а то к а к о м п е н са ц и и , м А , на р а з н ы х п е ч а х

5

сол ен ои д а

2

3

4

Н а

к а м е р е

печи .

—

400

+ 1 0 2 0

+ 4 0 0

+ 8 6 0

+ 1 2 0 0

1

Н а

к р п с т а л л и з а -

т о р е ........................................

— 40

+ 7 0

+ 4 0

+ 6 5

+ 7 0

личного хим ического со става .

Д л я

м алоуглеродисты х

конструкционны х

сталей

слабое

вращ ение м ож ет в

от­

дельны х сл у ч ая х

оказаться полезны м ,

так как оно пре­

д у п р еж д ает чрезм ерное

развитие

слоистой структуры .

но

Собственное магнитное поле печи,

как было

п о к аза ­

в табл .

36, м ож ет сущ ественно

различаться,

что,

по-

видим ом у,

определяется

степенью

намагниченности

де­

ты вать при

назначении реж и м а

компенсации м агнитно­

го поля. П ри ходи тся

считаться

и с заметной

неравно­

мерностью

поля

по

высоте

кри сталлизатора.

Д л я ее

устранения

был

применен

дополнительны й соленоид 1,

по

мере ее

перемещ ения

снизу вверх.

подбора

ре­

Н еобходи м ость

диф ф еренцированного

ж и м а

ком пенсации видна из табл . 42, в которой приве­

дены

значения

силы тока

в

обеих катуш ках

для

пяти

одинаковы х

по

конструкции

печей типа

Д С В -3 ,2 -Г 1 .

Р азл и ч ает ся

не только абсолю тная величина

си ла тока,

но

и

направление. В процессе эксплуатации печей ре­

ж и м

ком пенсации

м ож ет корректироваться в связи с из­

ди м ом у ,

стремиться

к

стандартизации

этого состояния

с одной

стороны и

к

автоматизации

его контроля — с

сацию магнитного

поля.

1 Р а б о т а п р о вед ен а

со в м е стн о с Б . К . К а р а в а ш к и и ы м и В . Д . Д у д ­

к и н ы м .

Д р у ги м

важ нейш им

компонентом

технологии

пере­

плава

является

электрический

р еж и м .

И тоги

и ссл ед о ­

вания

его

воздействия

на м акр о стр уктур у

слитков

кон ­

струкционной стали м ож но сум м ир овать

в виде гр аф и к а

(рис.

7 8),

на котором

п оказан о ,

как

меняю тся

с ростом

д и ам етр а

сли тка

зн а ­

чения силы тока , при ­

водящ ие

к о б р а зо в а ­

нию тех или ины х о со ­

бенностей

структуры

[1 07 ].

К а ж д а я п рям ая

соответствует

опреде­

ленной

линейной

плот­

ности

тока и р азгр ан и ­

чивает области с прин ­

ципиально различны м и

услови ям и

ф о р м и р о ва ­

ния

сл и тка.

Т а к ,

при

линейной

плотности

< 1 5 0

А /см

по

всем у

сечению

слитка

со зд а ­

20

50

40

50

SO

ю тся

предпосы лки

для

Диаметр cpucmaeeujamopa, см

дического

п р оцесса

з а ­

Р н с .

осущ ествлен и я

перио­

78. В л и я н и е

си л ы т о к а

и

д и а м е т ­

твердевания

с о б р азо ­

рмаа к ркорсит сртуаклтлуирзыа т осрлаи т кнаа кпоонрсатжреункнцоисотнь­

ванием регулярной сл о ­

1

с т а л и

В Д П

р а зл и ч н ы м и ф о р м а м и

истой структуры .

П л о т ­

ной

ность

тока

> 2 0 0

А/см

3 —

н е о д н о р о д н о ст и :

2 — св ет л ы й

ведет

к длительной

о с­

4

— о с е в а я

п о р и ст о ст ь ;

к о н т у р ;

р е г у л я р н а я

с л о и ст о ст ь ;

— н е ст а б и л ь н ы й

р е ж и м п л а в к и

тановке

к р и стал л и за ­

в краевой зоне светлого контура,

ции

и

возникновению

а при очень вы соких то ­

к а х

( > 2 7 0

А/см )

в сли тках

н аблю дается

осевая

пори ­

стость.

отметить,

что

приведенные

критические

Н еобходи м о

относительно

узком ди ап азон е разм еров

кри сталли зато -

ра — от

200

до 400— 500 м м . Д л я более

крупны х

сли т­

ков все

эти

значения оказы ваю тся зам етно вы ш е,

да и

И з

излож енного в этой главе следует, что токовый

реж им

переплава

влияет т ак ж е и на детали кристалли ­

ческого

строения

м еталла — характер и дисперсность

благоприятны

и

с точки

зрения

полноты удаления из

м еталла

газов

и

нем еталлических

вклю чений и р аспр е­

деления

остаточны х

включений

в

слитке В Д П . Е ди н ст ­

венное возникаю щ ее

при

этом

затруднение состоит в

том , что

при низкой

силе

тока

больш ее развитие полу­

на сущ ествование области токовы х реж им ов,

при ис­

пользовании которы х послойная кристаллизация

о сл аб ­

л яется , на практике возникает противоречие

м еж д у

тости.

П о -ви ди м ом у, в этом

случае вопрос

следует

ре­

ш ать

в

пользу

дисперсности ,

так

как послойная крис­

талли заци я ,

за

исклю чением сам ы х крайних

ее ф орм , не

сказы вается

отрицательно на свойствах м еталла.

яв­

В аж н ы м

моментом получения

здорового

слитка

ляется

наплавление его

нижней

и верхней

части .

Н из

слитка

В Д П

чащ е всего

пораж ен

различны ми д еф екта­

к ах торца слитка

с поддоном , благодаря

чем у наряду

с

регулярной послойной

кристаллизацией,

образуется

и

нерегулярная ,

сам ой

различной формы

и интенсив­

ж идкого м еталла

все больш ая

часть тока ответвляется

на кри сталли затор , но не во

всех

н ап равл ен и ях

одно­

временно. И нтенсивном у

« раскручи ван и ю » ванны

и пе­

редаче

вращ ения

слоям

м етал л а , грани чащ им с

д в у х ­

ф азной

областью

способствует

и м ал ая

м а сса

р асп л а в а .

В се это

приводит к том у,

что в ниж ней

части

слитка н а ­

ряду с

грубой слоистостью иногда

м ож н о н аблю дать

рези.

К а к

правило, эти нормы у стан авл и ваю тся эм пи ри ­

чески

и для инжней части слитка зави сят от

многих

ф акторов:

состава стали , магнитного состояния

печей,

ди ам етра

слитка и т. д. Вели чина обрезн от верха сли т­

ка в основном определяется глубиной залеган и я

у са д о ч ­

ной раковины и подусадочпой

пористости.

Г Л А В А

6

Гл уб ок ое

раф инирование м еталла от газов

и нем е­

таллических

вклю чений в процессе вакуум н ого

п ер еп л а ­

ва , уменьш ение дендритной и общ ей хим ической

неодно­

посы лки для повыш ения

уровня и сокращ ен и я р азб р оса

м ехан и чески х свойств стали

в деф орм и рованном

состоя ­

нии. П о ск о л ь к у именно

это

и является конечной

целью

ние зави сит от основны х

п арам етров

плавки , а т а к ж е от

ха р а к т е р а м акроструктуры

сли тка.

К р о м е

того,

имеет

см ы сл

оценка вкл ада в

улучш ение

свойств

к аж д о го из

д в ух основны х ф акторов

о б л агор аж и ван и я

м еталл а при

В Д П :

раф инирования его от

газов и вклю чений

и у л у ч ­

ш ения

структуры .

м ехан и чески х

свойств м еталла

в зн а ­

И ссл ед о ван и я

чительной своей

части

были

выполнены

совм естно с

М .

Б .

Б ал ахо в ск о й , С . П . А ртем овой , А . В .

Ш ел гаево й ,

Е .

Б . К ачан овы м .