книги из ГПНТБ / Чижиков, Ю. М. Редуцирование и прокатка металла непрерывной разливки

соответствующих допустимых дефектов на слябах 175Х Х700 мм рельсовых слитках массой 10 т.

от формы и размеров исходных слитков и условий их де­ формации. Одни и те же дефекты, одинаково ориентиро­ ванные в исходных слитках по отношению к готовому профилю, могут выкатываться совершенно по-разному, в связи с чем допустимая глубина этих дефектов в ис­ ходных слитках может быть совершенно различной. По­ казано также, что из двух возможных сечений непрерыв­ нолитых слитков — литых слябов и литых квадратов — литые слябы благодаря своим большим размерам и бо­ лее интенсивной суммарной деформации обладают не­ сомненными преимуществами в смысле выкатки поверх­ ностных дефектов. Эти данные представляют интерес и в методическом плане. Составляя «топографию» пол­ ностью выкатываемых дефектов по аналогии с тем, как это сделано на рис. 94, можно во многих случаях пра­ вильно сформулировать требования к качеству поверх­ ности как слитков, так и обжатых заготовок. Это в ряде случаев помогает обеспечить высокое качество поверхно­

в процессе деформации и зависят от исходного качества слитков.

В связи с внедрением непрерывной разливки выяви­ лось одно очень важное обстоятельство, которое, не­ смотря на кажущуюся очевидность, пока еще не очень серьезно воспринимается не только металлургами, но и прокатчиками. Все привыкли к дефектам, свойственным металлу, отливавшемуся в обычные слитки. Эти дефек­ ты не только по виду, но и по размерам переносятся на слитки непрерывной разливки. При этом считается, как само собой разумеющееся, что, поскольку эти дефекты

191

при современной технологии в большинстве своем выка­ тываются и вообще как-то удаляются и, следовательно, являются как бы допустимыми, то они будут допустимы­ ми и на металле непрерывной разливки. В действитель­ ности же, это глубокое заблуждение. Дело в том, что исходные непрерывнолитые слитки, независимо от их се­ чения, типа заготовок, блюмов или слябов, отличаются от обычных слитков в первую очередь размерами.

Если, например, в сортовом производстве для блю­ минга сечение обычных слитков составляет 800X800 мм, то непрерывнолитые слитки — квадраты могут иметь размеры от 350X350 (максимум) до 50X50 мм. То же и в листовом производстве, где толщина литых слябов может быть только от 100 до 350 мм. А это означает, что, если дефекты на непрерывнолитых слитка имеют тот же вид, что на обычных слитках, то геометрические размеры их пропорционально меньше. Если они сохра­ нят те же размеры, что и в исходных слитках, то по из­ менившимся в неблагоприятную сторону условиям де­ формации при прокатке, неизбежно резкое ухудшение качества готового проката. Чтобы этого избежать, необ­ ходимо отливать непрерывнолитые слитки более высоко­ го качества, чем у обычных слитков. Каким это качество должно быть, видно по данным табл. 13. Допустим, что качество поверхности оценивается по ее состоянию при контроле заготовки сечением 50X50 мм, прокатанной как из обычных слитков, например 800X800 мм, приня­ тых на одном из самых современных заводов, так и из непрерывнолитых слитков •— квадратов, причем глубина допустимого дефекта составляет 0,4 мм (что еще весь­

например сечением 200X200 мм, всего 0,4 : [1 — (200— —50) : 200] = 1,6 мм.

Даже для наиболее крупного непрерывнолитого слитка — блюма сечением 350X350 мм допустимая глу­ бина исходного дефекта составит всего лишь 2,8 мм, что в 6,7 : 2,8=2,4 раза меньше, чем для обычного слитка. Если же исходный непрерывнолитой слиток — квадрат будет иметь сечение 100X100 мм, то по допустимой глу­ бине дефектов качество поверхности непрерывнолитого слитка должно быть в восемь раз лучше, чем качество

192

поверхности литого слитка обычной разливки сечением 800X800 мм, а глубина дефектов на литой заготовке 100ХЮ0 мм не должна превышать 0,8 мм.

Высказанные соображения остаются неизменными независимо от глубины допустимых дефектов в готовых изделиях, но сами требования к качеству поверхности исходных слитков ужесточаются. Таким образом, приве­ денный небольшой анализ, который в равной мере от­ носится как к литым заготовкам, так и к литым слябам, показывает, что при переходе на непрерывную разливку неизбежно повышаются требования к качеству поверх­ ности отливаемых слитков. Требования эти весьма же­ сткие и удовлетворить их нелегко. Очевидно только, что выполнение этих требований облегчается с увеличением размеров сечений непрерывнолитых слитков, считая по стороне, где дефекты должны быть удалены, и, наоборот, затрудняется с уменьшением этих размеров.

Напрашивается также вывод о том, что для повыше­ ния качества поверхности непрерывнолитых слитков — слябов и заготовок желательно создать при непрерыв­ ной разливке условия максимального благоприятствова­ ния, т. е. применять постоянную и устойчивую техноло­ гию разливки, как, например, при разливке унифициро­ ванных сечений на установках с минимальным количест­ вом ручьев-кристаллизаторов.

Известное положение о том, что качество поверхно­ сти готового проката определяется качеством исходных слитков, как показали проведенные исследования, пол­ ностью подтверждается и при производстве прокатной продукции из металла непрерывной разливки. Однако это положение до последнего времени многими специа­ листами, в первую очередь по непрерывной разливке, не признается. Существует мнение, что при непрерывной разливке могут быть созданы такие условия, при кото­ рых поверхность литых слябов будет получаться на­ столько «идеальной», что на готовом прокате, получен­ ном из них, если и будут дефекты, то только прокатного происхождения. К сожалению, это не только мнение, но и практика. На основании такой посылки построен, ра­ ботает и испытывает серьезные трудности непрерывный

В свете сказанного представляют интерес следую­ щие данные, показывающие, как значительно влияют ус­ ловия выплавки и непрерывной разливки стали на ка­ чество поверхности готового проката. Из непрерывноли­ тых слябов сечением 950X280 мм углеродистой стали прокатали трубную заготовку круг 140 мм. Затем из этой заготовки изготовили цельнокатаные трубы диа­ метром 45X4 и 83X4 мм. Качество поверхности труб тщательно контролировали поплавочно; при этом выя­ вилась любопытная картина, которую покажем на при­ мере четырех плавок 0655, 12253, 0606 и 625. По этим четырем плавкам по поверхностным, наружным дефек­ там забраковали 50,5; 41,0; 21,5 и 2,18% труб.

Чтобы как-то объяснить эти результаты, обратились

кплавочным картам и установили следующее:

1)плавка 625, брак 2,18% — без замечаний; темпе­

«В начале разливки — неорганизованная струя, прожи­ гания, изменения скорости разливки»;

«Додувка. На УНРС № 4 из-за задержки при смене ков­ ша предыдущей плавки застыл металл в промежуточ­ ном ковше, поэтому плавку после начала разливки пере­ дали на УНРС № 5».

По этим записям нетрудно сделать выводы о причи­

194

нах большого брака по поверхностным дефектам. Они, очевидно, были следующими: 1) разливка холодного ме­ талла, 2) изменение скорости разливки в процессе раз­ ливки, 3) неорганизованная струя.

Приведенные примеры показывают, что качество по­ верхности металла и при непрерывной разливке в силь­ ной степени, по-видимому даже более значительной, чем при разливке в изложницы, зависит от самого про­ цесса разливки. Имеется и еще одно очень важное об­ стоятельство, связанное с качеством поверхности метал­ ла. Дефекты поверхности, образующиеся на металле при разливке, естественно, концентрируются на самой по­ верхности слитков. Очевидно, что при прочих равных условиях этих дефектов будет тем больше, чем больше сама поверхность, на которой эти дефекты локализу­ ются.

Из табл. 14 видно, что степень развитости поверхно­ сти находится в прямой зависимости от размеров сече­ ния отливаемых слитков. Чем это сечение больше, тем меньше поверхность, отнесенная к 1 т металла литой заготовки, сляба или слитка. Наименьшими значениями удельной поверхности характеризуются слитки, отливае­ мые в изложницы, в современных условиях производст­

благоприятные условия по величине удельной поверхно­ сти имеются и при отливке слябов, предназначенных для производства сортовой продукции. Как видно из табл. 14, соответствующие значения удельной поверхно­ сти равны 0,74 и 1,08 м2/т.

По мере уменьшения сечений удельная поверхность существенно растет и составляет 8,6 м2/т для заготовки 60X60 мм. Для современных условий это по существу означает ухудшение качества литого металла в 8,6:0,74=11,5 раза. Если для сравнения принять литой сляб сечением 315ХЮ50 мм, который, как уже отмеча­ лось, может подвергаться прокатке на блюминге наря­ ду с обычными слитками сечением 700X700 мм, то ука­

литой заготовки дефектами поверхности объективно бу­ дет увеличиваться, что неизбежно приведет к ухудше­ нию качества готовой продукции. Из сказанного следу­ ет, что для улучшения качества поверхности готового проката необходимо для прокатки использовать слитки возможно больших сечений. Это становится тем более убедительным, если учесть, что и требования к допускам по дефектам поверхности ужесточаются по мере умень­ шения литой заготовки.

ЗАЧИСТКА МЕТАЛЛА НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ

Понятие «поверхностные дефекты» применительно к исходным слиткам не совсем определенное. К поверх­ ностным дефектам относятся не только те дефекты, ко­ торые можно обнаружить на собственно поверхности слитков, но и те дефекты, которые на слитках не обнару­ живаются, но могут выйти на поверхность при дефор­ мации, когда происходит обновление поверхности за счет выхода на нее глубинных слоев металла, в которых дефекты находились в скрытом виде. К таким дефектам относятся всевозможные внутренние загрязнения, шла­ ковые включения, пузыри, трещины и т. д.

Чем больше суммарная деформация, тем больше глу­ бинные слои металла выходят на поверхность. Однако, как показывает опыт, больше всего загрязнений, помимо самой поверхности, в слоях, сравнительно близких к по­ верхности. Именно поэтому, если исходные литые слит­ ки подвергнуть сплошной зачистке, при которой удаля­

196

ется весь поверхностный слой на определенную глубину, качество получаемого проката из зачищенных слитков повышается. При достаточной глубине зачистки, когда удаляются и глубинные дефекты, качество получаемого проката будет наилучшим. Вопрос при этом сводится к тому, какой должна быть глубина зачистки. Сплошная зачистка в литых слитках связана с большими потерями металла, поэтому такой вид зачистки применяется только в особых случаях. Например, обдирку слитков делают лишь при производстве высоколегированных сталей некоторых марок. В массовом же производстве такая зачистка считается либо нецелесообразной, либо невозможной. Она, например, невозможна для слитков кипящей стали из-за наличия в них подкорковых пузы­ рей, являющихся нормальными для этого вида металла. Вскрытие при зачистке подкорковых пузырей приводит металл в полную негодность.

При контроле качества поверхности непрерывноли­ тых слябов обратили внимание на то, что на них имеют­ ся некоторые дефекты, которые при выборочной зачист­ ке обычно не удаляются. К таким дефектам в первую очередь относятся сравнительно неглубокие на вид «по­ ры». Однако, как оказалось, некоторые из них довольно глубокие и по существу представляют собой «свищи» — открытые с поверхности пузыри, причиной образования которых часто является неправильно применяемая смаз­ ка при разливке металла. Дефекты такого вида харак­ терны для всех сталей, в том числе и спокойных.

При вырубке пневматическими зубилами некоторые из таких дефектов удалось удалить только после снятия третьей стружки (рис. 95,а), что указывает на то, что они достаточно глубокие. Как потом удалось устано­ вить, такие и аналогичные им дефекты на поверхности непрерывнолитых слябов при их прокатке на сортовую заготовку превращаются в волосовины различной глу­ бины и протяженности (рис. 95, б—г). Большинство дефектов после прокатки имеет сравнительно небольшую длину — от 2 до 100 мм. Глубина дефектов в заготовке 150X150 мм, полученной из слябов с Н/В= 4, составля­ ла от 0,5 до 5 мм. При осадке некоторые из этих дефек­ тов раскрывались, как трещины. Самым важным было то, что аналогичные дефекты обнаруживались не на всех заготовках, а там, где их находили, отсутствовал какой-либо закономерный характер распределения. Для

197

изводстве зачищают катаную заготовку и блюмы перед поступлением их на сортовые станы.

Зачистка катаных слябов, блюмов и заготовки может быть как сплошная, так и выборочная. С появлением непрерывной разливки принятую на металлургических заводах практику зачистки полупродукта ■— катаных слябов, блюмов, заготовки — полностью перенесли на непрерывнолитые слитки, т. е. на литые слябы, литые блюмы и литую заготовку. Совершенно очевидно, что такая технология могла быть оправдана, если бы каче­ ство поверхности литых слябов, блюмов и заготовки было бы таким же, как и качество катаных слябов, блюмов и заготовки тех же размеров. В действительности это не так. Качество литого металла по поверхностным де­ фектам пока еще много хуже, чем качество обжатого металла, особенно одинакового с литым по сечению и размерам. Именно поэтому качество поверхности гото­ вой продукции, полученной из литых и катаных слябов, блюмов или заготовки, также значительно хуже. Это подтверждается и производственным опытом. В табл. 15 приведены сравнительные данные о качестве листов спо­ койной стали, прокатанных на одном заводе из непре­ рывнолитых слябов и обжатых слябов, прокатанных из слитков на слябингах. Как литые (А), так и катаные (Б) слябы зачищали до полного удаления всех дефек­ тов, обнаруженных простым глазом на их поверхности. Как это следует из табл. 15, несмотря на то, что слябы тщательно зачищали, на готовых листах было обнару­ жено еще значительное количество дефектов. Эти дефек­ ты удаляли при зауистке готовых листов. Как оказалось, по группе А дополнительно зачищалось 28,65% всех листов, по группе Б 12,21%, т. е. в 2,35 раза больше. Больше всего листов в обеих группах имели дефект «пе­ сочные включения» (соответственно 15,51 и 4,16%). Эти дефекты характерны для глубинных слоев металла. Тот факт, что их оказалось в 3,73 раза больше у листов

группы А, указывает на то, что эти дефекты вышли из глубинных слоев на поверхность и поэтому при зачист­ ке слябов в литом состоянии не были обнаружены. Этим обстоятельством подтверждается и то, что объем «большой» зачистки по этому дефекту у листов группы А был в 5,6 раза больше, чем у листов группы Б. Важно отметить также, что не только общее количество зачи­ щавшихся листов по группе А больше, но и то, что объ­

199

ем «большой» зачистки был в три раза выше в этой группе. Отбраковка листов по различным видам дефек­ тов в группе А также была в 3,5 раза выше, чем в груп­ пе Б.

Таблица 15

Сравнительное качество поверхности листов спокойной стали, прокатанной из зачищенных слябов непрерывной разливки (А) и из зачищенных обжатых слябов из обычных слитков (Б)

При производстве штучных листов такая отбраковка хотя и приводила к убыткам, но, поскольку имелась возможность при разрезке удалять дефектные места, удавалось использовать нестандартные по длине листы

20 0