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

Результаты испытаний предела текучести обрабаты­ вали для блюмов 200X280 мм и кругов диаметром 180 мм совместно, а для квадратов 100X100 мм и круга диаметром 16 мм раздельно. Частотные кривые (рис. 107) и здесь показывают явную зависимость предела теку­ чести от суммарной степени деформации. Модальные значения предела текучести для блюмов 200X280 мм

22 23 24 25 2S 27 28 29 30 3 / 32 33

Рис. 107. Частотные кривые предела текучести <7Т:

а — свойства в продольном направлении; б — свойства в поперечном направлении (только для блюма 200X280 мм)

и кругов диаметром 180 мм выше норм ГОСТа пример­ но на 14%, для квадрата 100ХЮ0 мм на 27% и для

Интервалы значений

Рис. 108. Частотные кривые относительного удлинения б6:

а — свойства в продольном направлении; б — свойства в поперечном направлении (только для блюма 200X280 мм)

метить, что минимальные значения относительного удлинения для блюмов 200X280 мм оказались более высо­ кими, чем предусмотренные ГОСТом для круга 16 мм. Абсолютные значения относительного удлинения лежат в пределах 28—38%, модальные значения превышают нормы ГОСТа почти на 33%. Для блюма 200X280 мм исследовали также механические свойства в поперечном

242

направлении. Во всех случаях (см. рис. 107) они оказа­ лись высокими. Очень важно, что значения предела прочности в поперечном направлении удовлетворяли нормам ГОСТа для продольных образцов. Значения пре­ дела текучести для поперечных образцов колеблются в пределах 24—31 кгс/мм2. Здесь так же, как и по преде­ лу прочности, имеет место превышение значений преде­ ла текучести в поперечном направлении, которое состав­ ляет примерно 15%.

Механические свойства в заготовке 150X150, прока­ танной из литых слябов 800X150 мм, определяли для стали марок 10 и 20. По ГОСТ 1050—60 для этих ста­ лей в нормализованном состоянии гарантируются сле­ дующие свойства соответственно: 7тт= 23 и 25 кгс/мм2,

ав= 3 8 и 42 кгс/мм2, 6= 31 и 25%; ф= 55%. Фактиче­ ски оказалось, что во всех случаях эти свойства не толь­ ко обеспечиваются, но даже по зафиксированным мини­ мальным значениям превышают соответствующие нор­ мы ГОСТа. В частности для стали 20 это превышение равно: по пределу текучести 3,7 кгс/мм2, временному со­ противлению 6,5 кгс/мм2, относительному удлинению 5,4% и относительному сужению 6,5% •

Механические свойства всех сортовых профилей, прокатанных из слябов непрерывной разливки 950Х Х280 мм, полностью удовлетворяли предъявляемым требованиям (табл. 27). Они получились высокими и у цельнокатаных труб (табл.28).

Качество поверхности сортового проката из непре­ рывнолитых слябов. Качество поверхности проката из непрерывнолитых слябов 950X280 мм в горячекатаном состоянии и после травления исследовали путем осмот­ ра. От отдельных заготовок отбирали темплеты, которые подвергали горячей осадке. На недокатах и блюмах не были обнаружены какие-либо нарушения сплошности; полностью отсутствовали морщины или складки, кото­ рые можно было бы связать со своеобразными условия­ ми деформации. Качество поверхности заготовки во всех сечениях в целом было признано удовлетворитель­ ным. На двух сторонах заготовок, соответствовавших уз­ ким граням слябов, полностью отсутствовали дефекты; это можно объяснить значительной деформацией по этим граням, что характерно для нового процесса. На двух других сторонах заготовок, прокатанных из сля­ бов, отлитых в гладкие кристаллизаторы, имелись от-

Т абл и ц а 27

Механические свойства сортовых профилей, прокатанных из литых слябов 950X280 мм

дельные дефекты глубиной 0,1—0,3 мм. Заготовки, про­ катанные из слябов, отлитых в кристаллизаторы с вол­ нистыми стенками (шаг волны 10 мм, высота 2 мм) на этих двух сторонах имели дефекты в виде пучка волосо­ вин шириной 25— 100 мм и глубиной 0,2—0,4 мм. Воло­ совины расположены посредине двух сторон заготовок и представляют собой следы от гребней волн на боковых

24 4

Т абли ца 28

Механические свойства цельнокатаных труб, прокатанных из непрерывнолитых слябов 950X280 мм

поверхностях слябов. Ширина пучка волосовин и их глубина с уменьшением размеров заготовки заметно уменьшаются.

Сортовые профили, прокатанные из полученных за­ готовок, по всем свойствам полностью удовлетворяли требованиям стандартов на рядовой металл. Их под­ вергли испытаниям, исходя из требований на качест­ венный прокат. При холодной осадке сортового профи­ ля круг 16 мм (сталь Ст.Зсп) из литых слябов, блюмов и заготовки, не подвергавшихся зачистке, 60% образцов оказались годными. На осаженных темплетах от профи­ ля круг 28 мм обнаруживались раскрывавшиеся дефек­ ты в виде мелких, средних и грубых волосовин по одной, двум противоположным, двум взаимно перпендикуляр­ ным, трем и четырем сторонам. Это указывало на то, что дефекты располагаются в готовом профиле на сторо­ нах, соответствующих как широким, так и узким граням

245

исходных непрерывнолитых слябов. В образцах от про­ филя круг 16 мм дефекты располагались с одной сто­ роны.

Отсутствие закономерности в расположении дефек­ тов так же, как и различное качество профилей, полу­ ченных из слябов разных плавок, свидетельствует о том, что они образовались из дефектов исходных непрерывно­ литых слябов. Такие дефекты обнаруживались на по­ верхности слябов. Эти дефекты преимущественно распо­ лагаются на широких гранях и ребрах непрерывнолитых слябов.

Осуществили также прокатку партии непрерывноли­ тых слябов 950X280 мм из углеродистой стали марок 30 и 45, на сортовые профили 19 и 20 мм, предназначенные для холодной высадки. При испытании на холодную осадку оказалось, что профиль круг 19 из стали 45, по­ лученный из литых слябов, в 1,4— 1,8 раза лучше, чем эти же профили, полученные из обычных слитков. По отдельным плавкам 100% проб на холодную осадку ока­ зались годными. Круглую заготовку диаметром 140 мм из слябов 950X280 мм прокатали на цельнокатаные трубы размерами 45X4, 57X4,5 и 83X4 мм. Полученные трубы подвергли контролю в соответствии с требования­ ми ГОСТ 8731—66. Металлографические и механические испытания показали, что все трубы удовлетворяли тре­ бованиям указанного ГОСТа и не отличались от труб из обычных слитков. Макроструктура труб оказалась плотной, без пористости и трещин, зона повышенной травимости отсутствовала.

Испытания труб из литых слябов на сплющивание, раздачу конуса, бортование, загиб на 180° также дали удовлетворительные результаты. При сортировке труб установлено, что качество внутренней поверхности их высокое, брак по внутренним пленам в трубах из литых слябов по сравнению с трубами из обычных слитков снизился в 2,5—3 раза. Это очень важное обстоятель­ ство, показывающее, что макроструктура трубной заго­ товки из литых слябов, обладает высокой плотностью по всему сечению. Качество наружной поверхности труб из литых слябов было различным в зависимости от плавки.

Проведенный анализ показал, что отбраковка сор­ товых профилей и труб из литых слябов по поверхност­ ным дефектам находится в прямой зависимости от тех­

246

нологических параметров выплавки и разливки стали. Во всех случаях, когда разливка происходила при «неор­ ганизованной струе», частых прожиганиях стаканов, колебаниях скорости разливки, пониженной температу­ ре, качество поверхности проката неизменно ухудша­ лось. В тех случаях, когда выплавка и разливка стали шла без явных отклонений от заданной технологии, ка­ чественные показатели получались наилучшими. При нарушениях технологии выплавки и разливки ухудша­ лось качество не только внешней, но и внутренней по­ верхности труб. Такая же связь наблюдалась и в плав­ ках, проведенных при строгом соблюдении технологии — улучшалось качество и внешней, и внутренней поверх­ ности.

Г л а в а И ПРОКАТКА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ РЕЛЬСОВ

ИЗ НЕПРЕРЫВНОЛИТЫХ И КАТАНЫХ СЛЯБОВ

НОВЫЕ СПОСОБЫ ПРОКАТКИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ РЕЛЬСОВ [51]

Железнодорожные рельсы по современной техноло­ гии получают из блюмов, прокатываемых из слитков, которые отливают в изложницы. По опыту одного заво­ да, железнодорожные рельсы Р-50 прокатывают из блю­ мов сечением 270X280 мм. Эти блюмы изготавливают из слитков массой около 10 т сечением (875Х770)/(735Х Х640) мм. Слитки, нагретые в колодцах, прокатывают на блюминге 1100 по режиму, приведенному в табл. 29. Блюмсы 270X280 мм после нагрева в методических пе­ чах прокатывают в черновой клети 900 рельсобалочного стана за пять проходов. Затем из раската в двух клетях трио и одной клети дуо чистовой линии стана за семь проходов получают готовые рельсы. Общее число прохо­ дов составляет 12.

В связи с появлением непрерывной разливки возник­ ли новые возможности производства железнодорожных рельсов. Например, рельсы можно изготавливать по обычной технологии из блюмов сечением 270X280 мм (рельсы Р-50) или 280X320 мм (рельсы Р-65) с тем отличием, что сами блюмы получаются не прокаткой из слитков на блюминге, а отливкой. По этой технологии рельсы делают непосредственно из литых слитков-квад-

247

Т а бл и ц а 29

Схема прокатки блюмов сечением 270X280 мм из слитков массой

10 т сечнием 875X770/735X640 на блюминге 1100

ратов типа блюмов, а не из обжатых блюмов того же сечения. По другой технологии, предложенной автором, рельсы получают из непрерывнолитых слябов, отличаю­ щихся от обжатых и литых блюмов сечением и размера­ ми, которые определяются возможностями рельсобалоч­ ных станов. Эти размеры литых слябов должны быть такими, чтобы готовые рельсы получались из них в один нагрев, т. е. так же, как и при прокатке из обжатых или литых блюмов. Для условий рельсобалочного стана рас­ сматриваемого завода оказались пригодными литые слябы сечением 175X700 мм. Возможна была также и прокатка рельсов из слябов сечением 150X800 мм.

По рассмотренным двум технологическим схемам исключается передел на блюминге — железнодорожные рельсы получаются непосредственно на рельсобалочном

248

стане. Однако не исключается возможность производ­ ства железнодорожных рельсов из таких непрерывноли­ тых слитков, которые прокатать непосредственно на рельсобалочных станах существующих типов в силу больших размеров исходных литых слябов невозможно. В этом случае появляется необходимость в двойном пе­ ределе: 1) прокатка на блюминге или обжимном стане исходных непрерывнолитых слябов до нужных размеров обжатых слябов и 2) дальнейшая их прокатка со второ­ го нагрева на рельсобалочном стане. Здесь уместно от­ метить, что аналогичная технология прокатки железно­ дорожных рельсов возможна и в существующих услови­ ях. На блюмингах слитки прокатывают не до сечения, например 270X280 мм (для рельсов Р-50), а до сечения обжатых слябов, например 165X650 мм, из которых затем получают сами рельсы [52].

ПРОИЗВОДСТВО РЕЛЬСОВ ИЗ НЕПРЕРЫВНОЛИТЫХ СЛЯБОВ

Рельсовую сталь марки М75 выплавляли в 140-т мар­ теновской печи. Химический состав стали (табл. 30) со­ ответствует ГОСТ 6944—54. В печи металл раскисляли ферромарганцем, а в ковше — силикокальцием (3 кг/т), алюминием 0,1 кг/т и 45%-ным ферросилицием по рас­ чету. Сталь разливали частично в обычные изложницы на рельсовые слитки сечением 875X770 мм, массой око­ ло Ю ти частично на вертикальной установке непрерыв­ ной разливки, на которой одновременно получали сече­ ние 175X750 и 200X800 мм. Разливку стали в изложни­ цы и на УНРС осуществляли через стакан диаметром 45—50 мм с подводом струи на расстоянии 150—200 мм от узкой грани кристаллизатора. Расход воды на кри­ сталлизатор составлял 180—240 м3/ч, на вторичное охлаждение 25—28 м3/ч. После разливки слябы, разре­ занные на длины 4 м, охлаждали в штабелях, укрытых асбестовыми одеялами.

Рельсовую сталь впервые разливали непрерывным способом, поэтому разливка проходила с определенными трудностями. Скорость разливки достигала 0,5 м/мин и колебалась в довольно широких пределах ■— вплоть до 0,1 м/мин. Это, естественно, сказалось в первую очередь на макроструктуре слябов, которая в целом характери­ зовалась баллами 3—5 по пятибалльной шкале (лучший

24 9

балл 1). Поперечная макроструктура имела четко вы­ раженную полосу повышенной травимости вдоль боль­ шой оси сечения. Зона равноосных кристаллов была очень незначительной с заметной пористостью. Качество поверхности литых слябов по целому ряду причин полу­ чилось также не совсем удовлетворительным.

Слитки массой Ю т и слябы сечением 175X700 и 200X800 мм одних и тех же плавок прокатали на же­ лезнодорожные рельсы Р-50. Слябы 700X175 мм прока­ тали непосредственно на рельсобалочном стане на гото­ вые рельсы. Слитки и слябы сечением 800X200 мм пред­ варительно прокатали на блюминге 1100 мм: слитки — на рельсовую заготовку сечением 270X280 мм, а слябы 800X200 мм — до сечения 165X650 мм. Рельсовую заго­ товку и катаные слябы затем прокатали со второго на­ грева на рельсобалочном стане на рельсы Р-50.

Для упрощения дальнейшего анализа различным плавкам присвоили шифры, в частности рельсам Р-50 из слитков массой 10 т плавки № 5718 — шифр Д 1, из сля­ бов 700X175 и 800X200 мм той же плавки — НР1

иНР2; то же, плавки № 5721 соответственно Д2, НРЗ

иНР4 и т. д. Рельсам, прокатанным из литых слябов 800X150 мм, присвоены шифры НЛ1, НЛ2.

Прокатка рельсов Р-50 из непрерывнолитых слябов

700У(175 мм. При прокатке по обычной технологии в клети 900 рельсобалочного стана делается пять прохо­ дов (табл. 31). За три прохода из блюма 270X280 мм

вящичном калибре получают полосу сечением 140Х ХЗЗО мм, которую затем последовательно прокатывают

вдвух разрезных (тавровых) калибрах. Чтобы получить ту же полосу 140X330 мм из плоского слитка — сляба

250