Металлоизделия в Луганске и области

Металлокострукции, входные двери, заборы, оградки,
решетки, лестницы, ковка, модули,
вальеры, декоративная мебель

Качество поверхности и структура непрерывного слитка

 

 

В качестве примера для выяснения влияния состояния поверхности на выход годного и экономию расходов приведены сравнительные исследования слитков аустенитнсй стали CU (0,08% С; 18,48% Cr; 9,29% Ni; 0,51% Nb и 0,04% Ta). Непрерывный слиток подвергался проковке на заготовку квадрат 45 MMi поверхность которой затем зачищалась на наждачных станках, а обычный слиток подвергался предварительной обдирке, строжке поверхности, после чего проковывался на заготовку квадрат 45 мм. Выход годного из обычного слитка составил 73%, а из непрерывных слитков 81 %9 т. е. на 8% выше. Экономия в расходах от применения слитков непрерывной разливки составила в среднем 5% стоимости заготовки, несмотря на то, что на шлифовку заготовки, полученной из незачищенного непрерывного слитка, было затрачено вдвое больше работы, чем на обычных слитках.

 Продукция из стали.

в                                                       s

Рис. 108. Микроструктура в центре обычного (В) и непрерывного (S) слитков стали марки WlO (0,8% С; 4,3% Cr; 0,7% Mo; 2,0% V; 11,0% W) в литом состоянии X 120

Для уточнения вопроса о качестве слитков непрерывной разливки считаем необходимым привести материалы Спейта и Бунгерота, сообщение В. Раутеркуса об исследованиях непрерывных слитков из различных марок стали, проведенных им в 1944—1945 гг. в Виттене на опытной установке Акционерного Общества Руршталь, и главного инженера завода Жакоб Гольтцер М. Д. Селерона.

На основании данных Спейта и Бунгерота следует, что круглые и квадратные слитки непрерывной разливки имеют ясно выраженную осевую рыхлость (рис. 111 и 112).

На рис. 113 показана макроструктура поперечного и продольного сечений слитка 140x180 мм, имеющего указанные выше недостатки структуры, и макроструктура поперечного и продольного сечения круга диаметром 100 мм, прокатанного из этого слитка с 3,2-кратным обжатием, без указанных недостатков.

Согласно имеющемуся опыту обработки легированных и нелегированных конструкционных сталей этого обжатия вполне достаточно для получения плотного материала с высокими технологическими свойствами не только для профилей, но и труб при соответствующем режиме прокатки.

Однако для твердых и высоколегированных марок стали нельзя быть уверенным в том, что дефекты осевой части слитка будут полностью исправлены в результате последующей горячей деформации. В отношении размера первичного зерна, распределения карбидов и сегрегации слитки непрерывной разливки выгодно отличаются от обычных слитков.

Таким образом, Спейт на основании результатов многочисленных исследований установил, что качество структуры слитков непрерывной разливки значительно выше, чем у слитков, разлцтых в обычные изложницы без надставок, и несколько ниже, чем у слитков, разлитых в изложницы с надставками. Спейт указывает, что качество осевой части слитка зависит от марки стали, скорости

 

 Продукция из стали.

 

разливки и температуры разливки и что улучшению качества осевой части слитка может в известной степени содействовать правильный тепловой режим затвердевания слитка и выбор выгодного очертания поперечного сечения (профиля) слитка. Представляет интерес способ Юнганса—Шабера, заключающийся в том, что в процессе непрерывной разливки слиток проходит через электромагнитное поле, приводящее во вращение жидкую осевую часть слитка и уплотняющее ее. На рис. 114 представлен круглый слиток диаметром 130 мм из стали марки 14МоЗ до (слева) и после (справа) прохождения электромагнитного поля; на рис. 115 показан прямоугольный слиток 140x180 мм из стали марки 37 Mn SiS до (слева) и после (справа) прохождения электромагнитного поля. Как видно, этим способом можно получить в осевой зоне структуру мелких равноосных кристаллов; такое явление имеет место и при разливке ферритных марок стали, для которых мелкозернистость первичной структуры имеет важное значение. Этот способ еще не вышел из опытной стадии, однако можно предполагать, что при надлежащем управлении скоростью вращения электромагнитного поля возможно значительное уплотнение осевой части слитка.

На рис. 116 и 117 показаны сечения прямоугольного слитка  140x180 и квадратного 300x300 мм, отлитых из кипящей стали марки МК7 непрерывным способом. Справа (рис. 116) показано продольное и поперечное сечения круга 100 мм и сечение уголка- 70 х70х9 мм, прокатанных из этого же слитка с обжатием 2,3.

Отсюда следует, что и кипящие стали можно разливать непрерывным способом. Разливка непрерывным способом томасовской стали вряд ли возможна в настоящее время, поскольку с точки зрения качества, а также условий конвертерного процесса допустимо лишь незначительное превышение температуры ликвидуса.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Продукция из стали.

 

 

 

Рис. 118. Серный отпечаток круглого слитка 150 мм непрерывной разливки (0,28% С; 0,034% S)

 

 

 

 

В. Раутеркус в своем сообщении показал, что многочисленные исследования подтвердили значительное преимущество процесса непрерывной разливки, заключающееся в быстром затвердевании стальных слитков небольших сечений. Это обусловливает мелкозернистость (рис. 118) даже у слитка с сильной транскристаллизацией, повышает такие свойства стали, как удлинение, сжатие сечения и ударную вязкость. В качестве характерных примеров влияния мелкозернистой структуры на свойства стали он приводит следующие результаты исследований.

Штамповая сталь, содержащая 12,0% Cr и 2,0% С, как и все ледебуритные стали, особенно склонна к образованию скоплений карбидов по границам зерен в виде участков первичной ледебурит- ной структуры и даже после ковки имеет неоднородное строение. Изменение образующейся при затвердевании структуры путем термической обработки невозможно. Поэтому стремятся получить мелкое зерно путем инокуляции или создания определенных условий охлаждения или раздробляя глубокой проковкой скопления ледебурита, чтобы распределить их более равномерно. На рис. 119 показана осевая часть непрерывного круглого слитка диаметром 150 мм, а на рис. 120 —осевая часть круглого слитка диаметром 150 мм, отлитого обычным способом (12,0% Cr; 2,0% С); из сопоставления снимков ясно видно измельчение структуры в слитке непрерывной разливки.

На рис. 121 наглядно показано содержание ледебурита в структуре. В круглом слитке диаметром 60 мм, отлитом обычным способом, содержится около 30%, а в осевой зоне —свыше 35% эвтектической смеси, что соответствует увеличению содержания этой смеси в результате сегрегации не менее чем на 16%. В круглом слитке диаметром 150 мм, отлитом обычным способом, содержится в краевой зоне до 35%, а в осевой части —до 46% эвтектической смеси, что соответствует увеличению на 25%. В круглом же слитке непрерывной разливки диаметром 150 мм содержание ледебурита (эвтектической смеси) в краевой зоне равно 15%, а в осевой части — 20% всей площади.

 

На рис. 122 представлена диаграмма состояния тройных сплавов системы Fe-Cr—С, а также состав тройной эвтектики  ( -J- + (Fe; Cr)7 C3 + (Fe; Сг)3С. Согласно этим данным, при равномерном затвердевании в стали с 12,0% Cr и 2,0% С содержится 38% ледебурита. Отсюда следует, что в стали, отлитой непрерывным способом, далеко не достигается равновесная структура и даже осевая часть слитка затвердевает по типу более низколегированного сплава. Видимо, основная масса структуры пересыщена атомами углерода и хрома за пределы равновесия, следствием чего и является изменение свойств стали.

На рис. 123 и 124 показаны результаты исследований прокаливаемости слитков, отлитых обычным и непрерывным способом из стали следующего состава:

Образцы размером сечения 26x26 мм закаливались от различных температур (от 800 до 950°) в воде при 20° и 10%-ном растворе едкого натра. При этом твердость поверхности образца из непрерывного слитка, закаленного в более резко действующем растворе, едкого натра, достигала 50 Rc что отвечает прочности 200 кг/мм2, а при закалке в воде твердость достигала 44 Rct что отвечает прочности около 150 кг/мм2. Оптимальная температура при закалке в растворе едкого натра была 880°, а в воде 900°. Однако указанная выше весьма значительная твердость обнаруживается лишь в очень узкой краевой зоне толщиной 1 —2 мм. Затем она резко снижается

в направлении осевой зоны, твердость которой колеблется в зависимости от температуры закалки. У слитка, отлитого обычным способом (рис. 124), не достигается столь высокой твердости в краетой зоне; снижение твердости по направлению к осевой части провекает менее круто, а в осевой части твердость повышается, что подтверждается металлографически наличием мартенсита. Прокаливаемость весьма мелкозернистого металла, полученного при непрерывной разливке, снижается вследствие значительного увеличения количества центров кристаллизации, имеющих значение при образовании перлита. Поэтому нелегированные слитки непрерывной разливки особенно пригодны в тех случаях, когда требуется большая твердость поверхности при небольшой толщине закаленного слоя.

Форма заказа

Цветная металлургия

Горная проммышленность