Доменное пр-во
Электрометаллургия
Конвертерное пр-во
Разливка стали
Популярные материалы

Дефекты металла. Образование и устранение дефектов металла

ТРЕЩИНЫ
С усадочными явлениями, протекающими при кристаллизации металла, связано появление в нем наружных и внутренних трещин. Наружные трещины в зависимости от их направления относительно образующей слитка делят на продольные и поперечные. Поперечные трещины появляются в результате неравномерного подвисания слитка стали в изложнице в процессе его затвердевания вследствие затекания металла в трещины и местные углубления в стенках изложниц, а также в зазор между верхним торцом изложницы и прибыльной надставкой.

Для устранения таких дефектов как поперечные трещины, ликвидируют торможения при свободной усадке металла, проводя своевременно ремонт или отбраковку изложниц и обеспечивая плотную хорошо отцентрированную установку прибыльной надставки на изложницу.

Продольные горячие трещины образуются в результате тангенциальных напряжений, возникающих из-за неодинаковой деформации различных слоев металла при кристаллизации слитка, а также под действием ферростатического давления жидкого металла на тонкую твердую корочку слитка толщиной 5-20 мм, образующуюся в первые 20-40 с.

Дефекты металла

С повышением температуры стали, попадающего в изложницу, и скорости разливки, когда тонкая корочка металла сохраняется дольше и быстрее нарастает ферростатическое давление металла в изложнице, вероятность появления дефектов стали на слитках возрастает. Поэтому снижение температуры металла и скорости разливки являются действенными мерами уменьшения развития таких дефектов металла как продольные трещины. Прочность первоначально образующейся корочки будет тем выше, чем меньше удельная поверхность слитка. Поэтому наиболее предрасположены к образованию продольных трещин круглые слитки.

Наконец, на склонность слитка к образованию трещин оказывает заметное влияние химический состав металла. Первоначально образующиеся трещины способны заполняться жидким металлом при достаточно большом интервале его затвердевания (разрыв между линиями ликвидуса и солидуса). В низкоуглеродистых сталях интервал затвердевания узкий, и поэтому слитки низкоуглеродистой стали более предрасположены к образованию таких дефектов металла как трещины. Естественно, что повышенное, содержание примесей в стали, снижающих ее пластичность и прежде всего серы и неметаллических включений, также увеличивает образование трещин и других дефектов металла.

При быстром охлаждении или нагреве слитков в случае холодного их посада в нагревательные печи прокатных или кузнечных цехов в слитках могут появляться холодные, чаще всего без выхода на поверхность, трещины. Образование холодных трещин обусловлено развитием термических напряжений, которые, складываясь со структурными напряжениями, превышают предел прочности стали. Замедленное охлаждение слитков в ямах и печах и соответственно медленный режим нагрева предотвращают образование подобных трещин и прочих дефектов.

Завороты корки

При подъеме металла в изложнице на его зеркале образуется корочка. Чем ниже температура металла, меньше скорость его подъема и чем больше в стали окисляющихся примесей, тем раньше образуется указанная корочка, способная прилипнуть к поверхности изложницы. Плавучесть корочки обеспечивается скапливающимися под ней газовыми пузырями. Под корочкой также скапливаются всплывающиеся из металла включения. Временами жидкая сталь прорывает корочку обычно на расстоянии 10-50 мм от стенки изложницы. В результате на поверхности слитка образуются пленки, «завороты корочки», шлаковые включения.

Если корочка входит в прибыльную надставку под некоторым углом к зеркалу металла, то большие участки корочки остаются в слитке и опускаются в нижние горизонты. В слитках и готовом прокате подобная корочка выявляется в виде «светлых корочек», отличающихся от основного металла меньшей травимостью. Наиболее известным практическим приемом ликвидации образования заворота корочки, а следовательно, и дефектов металла, связанных с ней, является увеличение скорости разливки и температуры металла. Однако в этом случае увеличивается опасность образования на слитках продольных трещин. Поэтому, в конечном счете, оптимальную скорость разливки выбирают так, чтобы обеспечить получение наиболее качественного слитка с хорошей поверхностью и без продольных трещин.

Следует иметь в виду, что только подбором оптимальных значений указанных факторов не всегда решается проблема получения высококачественного слитка металла без дефектов. Более действенными являются способы, предусматривающие ликвидацию образования корочки во время разливки или устраняющие возможность ее прилипания к стенке изложниц, или, наконец, препятствующие окислению корочки.

Плены

Основным поверхностным дефектом при разливке сверху являются плены, образующиеся вследствие заплескивания брызг металла на поверхность изложницы при ударе струи о дно. Окислившиеся брызги в дальнейшем не свариваются с основной массой слитка. Разбрызгивание возрастает с увеличением кинетической энергии струи, которая определяется массовой скоростью истечения металла из ковша и высотой его падения в изложницу. Уменьшение массовой скорости истечения металла, особенно в начале разливки, а также использование промежуточных емкостей (ковшей, воронок), устанавливаемых между сталеразливочным ковшом и изложницей для снижения ферростатического давления стали, обеспечивают улучшение поверхности слитков.

Подкорковые пузыри

Подкорковые пузыри чаще всего встречаются на поверхности слитка, лишь изредка располагаясь на глубине 20—30 мм. Основная причина образования подобных пузырей заключается в заливании металлом несгоревшей смазки на поверхности изложницы. Выделяющиеся при испарении смазки газы в этом случае частично остаются в металле, а водяной пар, образующийся при использовании недостаточно обезвоженной смазки, окисляет сталь и способствует развитию процесса окисления углерода и образующаяся окись углерода становится дополнительной причиной образования такого дефекта как подкорковые пузыри.

Применение обезвоженной негустой смазки, наносимой относительно тонким слоем равномерно на поверхность изложницы, способствует устранению такого дефекта металла. Подкорковые пузыри могут образоваться и при заливании окислившихся брызг или корочки (при сифонной разливке) металла. Окислы железа, покрывающие капельки стали, прилипшие к поверхности изложницы, взаимодействуют с углеродом, растворенным в жидкой стали. Пузыри окиси углерода частично могут остаться в подкорковом слое слитка. Поэтому меры, устраняющие плены и завороты корочки, одновременно способствуют получению качественного слитка.

Источник [4] → список литературы.


Вернуться в начало раздела: Разливка стали
Вернуться на главную: Черная металлургия