Установлено, что дефект пробой возникает на слитке при нарушении контакта между слитком и поддоном или между поддоном и кристаллизатором. Причиной нарушения контакта между слитком и поддоном является зависание слитка в кристаллизаторе вследствие малой конусности, деформации кристаллизатора или разрушения его внутренней поверхности. Плохой контакт между слитком и поддоном может быть также вследствие деформации затравочной шайбы при расплавлении флюса. Затравочная шайба принимает сферообразную форму, и под нее возможно подтекание шлака. Нарушение электрического контакта между поддоном и кристаллизатором обычно связано с плохой поверхностью (деформация, грязь) поддона либо нижнего торца кристаллизатора.
Механизм образования пробоя следующий. При каплеобразовании наравне с крупными образуются мелкие капли, которые конвективными потоками выносятся в пристенную область, где еще не образовался гарнисаж, и прилипают к стенке кристаллизатора. При наплавлении металла капля электрически соединяет слиток с кристаллизатором. В момент нарушения контакта между слитком и поддоном электрический ток устремляется через эту перемычку с образованием пробоя. Высокая плотность тока в районе пробоя подплавляет металл, и при затвердевании формируется мелкокристаллическая структура.
Трещины в слитках. При переплаве среднеуглеродистых конструкционных марок стали (20ХНЗА, 30ХГСА) в слитках в период затвердевания и выдержки в кристаллизаторе могут образовываться продольные трещины. Трещины возникают на грани слитка и располагаются на глубину 65 - 90 мм. Излом литой стали по месту дефекта показал, что границы металла имеют участки с мелкозернистым строением и загрязнены большим количеством неметаллических включений. Эти включения распространяются по границам кристаллов в виде пленки. Они состоят преимущественно из окиси и нитридов алюминия. Трещины возникают при содержании остаточного алюминия в стали более 0,01 %.
Для устранения дефекта по трещинам необходимо иметь содержание алюминия в исходном металле не более 0,01 %. Если же количество алюминия в исходном металле окажется более 0,01, то исправить положение можно, увеличив окислительный потенциал шлака, например добавкой во флюс SiO2.
Другой причиной появления продольных трещин являются термические напряжения, которые возникают в период выгрузки слитков из кристаллизатора. Надежным методом борьбы с трещинами термического происхождения является длительная выдержка слитков в кристаллизаторе. Обычно слитки массой 2,0 - 2,5 т выдерживают 2 - 3 часа.
Сколы. В изломе встречаются, как правило, в крупных профилях заготовок (для квадрата и круга более 150 мм) конструкционных сталей 12Х2Н4А, 18Х2Н4ВА и др. Увеличение обжатия (уменьшение сечения заготовки) ликвидирует дефект. Сколы представляют собой вытянутые в направлении деформации светлые площадки, обнаруживаемые в поперечном изломе. Установлено, что образование дефекта скола связано с присутствием в стали, как и в случае трещин, повышенных количеств алюминия (выше 0,04 %) и азота, а также с их неравномерным распределением в слитке. Можно полагать, что в целом механизм образования сколов аналогичен вышеприведенному механизму образования трещин.
Проблема сколов решается путем применения исходного металла с низким содержанием азота (0,0090 - 0,0010 %), в частности, выплавленного в мартеновских печах и конвертерах с содержанием алюминия 0,02 - 0,03 %.
Разнозернистость. В промышленности величина зерна контролируется по десятибалльной шкале (ГОСТ 5639-75). Мелкое зерно оценивается пятью и выше баллами.
Размер зерна регулируется количеством присаженного алюминия. Действие алюминия объясняется тем, что он образует дисперсные частицы Al2O3 и AlN, которые являются центрами кристаллизации при затвердевании металла. С другой стороны, указанные соединения, скапливаясь на поверхности растущих кристаллов, препятствуют росту зерна. При ЭШП происходит очистка металла от неметаллических включений и, следовательно, снижение центров кристаллизации.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.