научная статья по теме ТРАНСФОРМАЦИЯ ДЕФЕКТОВ НЕПРЕРЫВНОЛИТОЙ ЗАГОТОВКИ В ПОВЕРХНОСТНЫЕ ДЕФЕКТЫ ПРОКАТА Металлургия

Текст научной статьи на тему «ТРАНСФОРМАЦИЯ ДЕФЕКТОВ НЕПРЕРЫВНОЛИТОЙ ЗАГОТОВКИ В ПОВЕРХНОСТНЫЕ ДЕФЕКТЫ ПРОКАТА»

ТРАНСФОРМАЦИЯ ДЕФЕКТОВ НЕПРЕРЫВНОЛИТОЙ ЗАГОТОВКИ В ПОВЕРХНОСТНЫЕ ДЕФЕКТЫ ПРОКАТА

СЗАО «Молдавский металлургический завод»

Аля каждого металлургического предприятия классификация поверхностных дефектов является одним из важнейших фаторов совершенствования технологических процессов и улучшения показателей качества металлопроката, особенно ответственного назначения, для которого требования к качеству поверхности являются определяющими. Классификация, определение природы образования поверхностных дефектов, напрямую связана с технологией производства металлопродукции на каждом переделе. Поэтому для каждого предприятия независимо от общепринятой классификации дефектов прокатного и сталеплавильного происхождения [1, 2] классификация дефектов и причины их зарождения специфичны и требуют глубокого изучения.

В СЗАО ММЗ [3] мелкосортный прокат и катанка производятся из непрерывнолитой заготовки (НЛЗ) размером 125x125 мм. Отклонения от технологии производства стали и непрерывной разливки могут приводить к появлению дефектов поверхности НЛЗ: ужимин, трещин, шлаковых включений, пузырей (поверхностных и подкорковых), заворотов корки, зали-вин, грубых следов качания кристаллизаторов, царапин, рисок, торцевых рванин (рис. 1, а-з). Возможные причины появления этих дефектов представлены в таблице. Вышеперечисленные дефекты НЛЗ при прокатке трансформируются в дефекты поверхности проката. При этом некоторые дефекты могут иметь одинаковый внешний вид, но вызваны они различными причинами. Первоначальное исследование природы дефектов включает в себя оценку качества макроструктуры проката. Это позволяет достаточно точно определить такие дефекты поверхности, как раскатанные загрязнения, корочки и пузыри, а также рванины и чешуйча-тость, связанные с перегревом и пережогом металла. После оценки качества макроструктуры макротемпле-ты подвергают дополнительному контролю на излом, который производят как в сыром, так и в закаленном состоянии. Образцы с изломами в последующем могут § стать объектами исследования методами оптической ^ металлографии и рентгеноструктурного или элект-£ ронно-микроскопического анализа [4]. Однозначно

£ *В работе принимали участие Т.М.Филиппова, С.М.Жукова, 2 Н.С.Шкваровская.

Рис. 1. Дефекты поверхности НЛЗ: а - поверхностные пузыри; б - подкорковые пузыри; в - шлаковые включения; г - торцевое расслоение; 5 - продольная ужимина; е - продольные трещины; ж - поперечные трещины; з - заливины

Влияние технологических факторов на образование дефектов поверхности НЛЗ

Дефсн! поверхности НЛЗ

Износ, деформация, механические повреждения поверхности гильзы кристаллизатора Неточное центрирование гильзы кристаллизатора вдоль технологической оси Отклонения режима подачи смазки на стенки гильзы кристаллизатора Отклонение режима и/или траектории качания кристаллизатора Неравномерное вторичное охлаждение НЛЗ

Дефекты, наплывы на поддерживающих роликах и роликах ТПМ, рольгангов Отклонение НЛЗ от технологической оси, трение о направляющие ручья Повышенная загрязненность стали включениями Недораскисленный металл

Повышенное содержание влаги в технологической смазке, в футеровке промежуточного ковша (ПК) Отклонения технологических параметров разливки стали (скоростного, температурного режимов разливки и т.д.) Повышенное содержание серы, вредных примесей в стали Неудовлетворительная организация защиты струи металла из ПК

определить природу дефекта можно только после металлографического исследования, результаты которого анализируются совместно с информацией о нарушениях технологических процессов производства стали и проката (см. таблицу). Металлографические исследования позволяют выявить морфологические и генетические признаки дефекта [5].

Морфологические признаки дефекта определяют периодичность и длину его распространения по поверхности, а также форму полости дефекта в поперечном сечении проката. Например, прокатные дефекты, как правило, имеют геометрически правильное расположение по длине проката (ус, закат, плена, риска и т.п.) и периодичность расположения (отпечаток, закат, риска и т.п.), а газовые пузыри располагаются хаотично, не по одной линии, часто группами. Такой дефект, как закат - непрерывен и распространяется по прямой линии; при его зачистке наблюдаются отклонения от прямой линии. Это связано с распространением дефекта вглубь металла под острым углом. Кроме того, он может быть расположен на концевых участках проката из-за неправильной настройки стана. Отпечатки, обусловленные наваркой металла на валок или ролик арматуры, расположены с определенной периодичностью по длине катанки. Форма полости характерна для каждого дефекта: для газовых пузырей она имеет вид капсулы с гладкими стенками и зачастую с тупым концом (рис. 2, я); полости продольных или поперечных трещин шире у поверхности, стенки часто извилистые, конец полости разветвлен; полость заката расположена под острым углом к поверхности, стенки гладкие, конец может быть тупой, но чаще острый (рис. 3); по-

лость рванин по пережогу или недогреву имеет вид надрыва с извилистыми стенками, который шире у поверхности, суживается вглубь концом, чаще острым. Форма полости дефектов сталеплавильного происхождения зависит от их формы в литом металле, что обусловлено схемами кристаллизации и теплоотвода. Форма дефектов прокатного происхождения зависит от рода нарушений в настройке стана, от калибровки (деформационного режима прокатки) и схемы кантовки проката [5].

Генетические признаки обусловлены физико-химическими процессами производства стали. Они характерны для каждого вида дефектов. В микроструктуре к ним можно отнести неметаллические включения (НВ); степень окисленности металла в местах дефектов; наличие и соотношение определенных структурных составляющих, их расположение. В макроструктуре к генетическим признакам можно отнести ликвацию примесей и основных элементов; загрязнения в стали; трещины и нарушения сплошности.

Рис. 2. Раскатанный пузырь (катанка диаметром 5,5 мм из стали 70, х200) (при печати уменьшено в 4 раза)

Рис. 3. Закат, вид полости

Рис. 4. Заворот корочки на катанке

Рис. 5. Прокатные дефекты: а - полное обезуглероживание; б - частичное/одностороннее обезуглероживание

Так, у дефектов поверхности, которые обусловлены дефектами производства НЛЗ - газовыми пузырями (подкорковыми и поверхностными) - в структуре наблюдаются изменения вокруг полостей типа капсул: они представляют собой зерна феррита в окружении перлитных зерен (рис. 2, б), в которых имеются зоны с ликвацией фосфора, серы и т.д. Дефекты, образовавшиеся из кристаллизационных трещин НЛЗ, сопровождаются обезуглероживанием и ликвацией фосфора. Заворот корки сопровождается массивными дугообразными скоплениями ликватов, пластично деформированными, оксидами железа вытянутой формы (рис. 4). Вокруг дефектов прокатного происхождения ликвация фосфора отсутствует. Обезуглероживание может быть полным или частичным или вообще отсутствовать, в зависимости от вида дефекта (рис. 5, а, 6).

Для ряда дефектов, возникших при выплавке стали, т.е. имеющих генетический характер, критерием, определяющим принадлежность их к этой группе, является качественный состав НВ. По металлографическим признакам достоверно определяют качественный состав включений. Для этого проводят исследование микрошлифов в светлом, поляризованном, и темном полях зрения. Металлографический метод в сочетании с контролем макроструктуры дефектного участка помогает достаточно точно определить природу таких дефектов, как раскатанное загрязнение, корочка и раскатанный пузырь [4].

Выше отмечалось, что дефекты могут сопровождаться и другими признаками, обусловленными особенностями производства стали и проката на конкретном предприятии. При этом некоторые дефекты со схожими внешними признаками могут иметь различную природу происхождения.

На ММЗ проведены исследования, позволившие классифицировать дефекты в зависимости от их про-

исхождения. Плена прокатная (рис. 6) - отслоения металла языкообразной формы, соединенные с основным металлом [1, 2]. Нижняя поверхность плены окислена, и металл под ней покрыт окалиной. На микрошлифах в зоне дефекта можно наблюдать окисление и обезуглероживание. Причинами образования плены могут быть раскатка рванин, подрезов, следов глубокой зачистки дефектов или сильной выработки валков, а также грубых механических повреждений; неравномерный нагрев металла, недогрев, перегрев, пережог. Вместе с тем, схожий с пленой вид может иметь генетические дефекты, обусловленные прокаткой НЛЗ с подкорковыми пузырями, наплывами, заворотами кристаллизующейся корки НЛЗ, шлаковыми включениями. Однозначно определить природу дефекта можно только с помощью металлографических исследований микроструктуры.

Деформационная рванина (рис. 7) - раскрытые разрывы, расположенные перпендикулярно или под углом к направлению наибольшей вытяжки металла, располагаются как на поверхности, так и на торцах раската - конечного профиля. Макроструктура обычно крупнозернистая, и по границам зерен наблюдаются разрывы, заполненные оксидами [1, 2]. Как правило, это неисправимый брак. Образуется по следующим причинам: пониженная пластичность металла (недогрев, пережог); наличие легкоплавких и стекловидных прослоек, снижающих прочность, особенно по границам кристаллитов (на базе легкоплавких эвтектик Ре с Бп, РЬ, Б!, Б и т.д.); применение кислородной продувки. Дефекты подобного внешнего вида могут также возникнуть в результате прокатки НЛЗ с крупными и частыми скоплениями сотовых пузырей. Повышенное содержание меди в стали также может способствовать появлению деформационных рванин. Выход легкоплавкой меди на поверхность металла приводит к явлению красноломкости (рис. 8).

Рис. 8. Надрывы поверхности проката, обусловленные повышенным содержанием меди (х200)

Сложен для классификации такой дефект, как раскатанные т

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎