Основне дефекты слитков и влияние на их видоизменение обработки металлов давлением

Лекции № 13

Основне дефекты слитков и влияние на их видоизменение обработки металлов давлением.

Рассматриваемые возможные дефекты НЛЗ можно разделить на 3 группы:

1. Дефекты профиля.

2. Дефекты поверхности.

3. Дефекты внутренней структуры.

Дефекты профиля НЛЗ

Дефекты профиля НЛЗ - дефекты, при которых поперечное или продольное сечение заготовки деформировано относительно заданного геометрического. Данные дефекты могут быть связаны с повышенной скоростью или температурой разливки стали, с недостаточным, повышенным или неоднородным охлаждением слитка.

Ромбичность НЛЗ - данный тип искажения слитка является наиболее распространенным для квадратных заготовок малого сечения. Высокая ромбичность НЛЗ может вызвать проблемы при формировании профиля в валках клетей прокатного стана. Кроме того, повышенная ромбичность НЛЗ может вести к развитию других дефектов слитка (например, поверхностных и внутренних продольных трещин).

Измерение ромбичности НЛЗ выполняют по следующей формуле:

,                                           (4.3)

где D – длина большей диагонали заготовки, мм;

d – длина меньшей диагонали заготовки, мм.

Главной причиной, вызывающей развитие непрямоугольности НЛЗ, является неравномерное образование корки слитка в кристаллизаторе. На выходе из кристаллизатора ромбичность слитка не может быть более ромбичности самой гильзы, то есть, ее величина очень небольшая, однако, ввиду высоких напряжений, она может значительно развиться по мере продвижения НЛЗ вдоль технологической оси ручья МНЛЗ.

Разнотолщинная корочка слитка на выходе из кристаллизатора при дальнейшем интенсивном охлаждении слитка будет способствовать развитию высокой ромбичности заготовки.

Образование неоднородной корки слитка в кристаллизаторе может быть связано с неточной центровкой струи металла из промежуточного ковша, износом или деформацией профиля гильзы, неравномерным охлаждением слитка ввиду переменного зазора между обечайкой и гильзой кристаллизатора.

На выходе из кристаллизатора одни углы слитка будут острыми и более холодными, другие – тупыми (более горячими). Холодные углы будут охлаждаться быстрее чем горячие, и НЛЗ будет принимать ромбичную форму.

В случае высокого износа или деформации профиля гильзы кристаллизатора (а также наличии переменного кипения охлаждающей воды на внешних стенках гильзы) угловые участки слитка могут попеременно прилегать то к одной то к другой грани гильзы, что приведет к колебаниям величины теплоотвода по различным сторонам НЛЗ.

Данный эффект может вызвать изменение направления ромбичности НЛЗ в течение небольшого промежутка времени в ходе разливки плавки. Причиной данного феномена является переменный контакт корочки слитка со стенками гильзы ввиду неравномерного теплоотвода и образованного им газового зазора.

Для того, чтобы минимизировать газовый зазор в кристаллизаторе, гильзы выполняют многоконусными или с выпуклыми стенками.

Профиль гильзы "ВМ sin" (с выпуклыми стенками) способствует увеличению интенсивности и равномерности теплоотвода от слитка, обеспечивает меньшую разнотолщинность корочки и значительно ограничивает развитие ромбичности НЛЗ.

Для ограничения развития данного дефекта, под кристаллизатором иногда устанавливают, так называемые, поддерживающие или противоромбичные ролики.

Поддерживающие ролики оказывают положительное воздействие на уровень ромбичности НЛЗ, однако, они существенно усложняют обслуживание МНЛЗ. В случае прорыва металла подготовка ручья МНЛЗ значительно затягивается, так как требуется дополнительное время на очистку роликов, порезку и уборку «захоложенного» слитка. Кроме того, после прорыва слиток может застрять в кристаллизаторе из-за сцепления вылившегося металла с роликами, что не позволит осуществить перезапуск ручья МНЛЗ во время разливки серии плавок.

Другими причинами, влияющими на развитие ромбичности НЛЗ, являются:

— химический состав разливаемого металла;

— отклонения при вторичном охлаждении заготовок;

— разливка с повышенной температурой металла;

— не параллельность роликов ТПМ.

В случае, если не обеспечена соосность кристаллизатора и зоны вторичного охлаждения НЛЗ (особенно 1-й зоны), выставка коллекторов относительно оси слитка неудовлетворительная, часть форсунок ЗВО засорена или работает в неоптимальном режиме, то возможно развитие ромбичности отливаемых заготовок. В данном случае ромб НЛЗ будет односторонним.

Ромбичность заготовок наиболее выражена при производстве марок стали с содержанием углерода более 0,15 % .

Повышенное содержание примесей в стали P, S, Cu, Sn, также оказывает влияние на прочность корки слитка и ослабляет ее сопротивление ромбичной деформации.

При развитии ромбичности НЛЗ выше допустимых значений необходимо проведение следующих мероприятий:

— проверка износа и деформации гильз кристаллизаторов