Непрерывная разливка стали
СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛ 4.3.3

Дефекты внутренней структуры непрерывнолитой заготовки

Основными дефектами макроструктуры заготовок являются: ликвационные полосы и трещины по сечению; угловые трещины; трещины в осевой зоне; центральная пористость; осевая ликвация; газовые пузыри; скопления неметаллических и шлаковых включений.

Внутренние трещины по сечению непрерывнолитой заготовки (перпендикулярные граням) (рисунок 4.14) представляют собой надрывы, располагающиеся по межосным пространствам кристаллической структуры, обогащенной ликватами.

Трещины по сечению непрерывнолитой заготовки

Рисунок 4.14 – Трещины по сечению непрерывнолитой заготовки (поперечный темплет)

Это трещины кристаллизационные и образуются на границе твердой и жидкой фаз в интервале температур, при которых металл имеет минимальную пластичность и прочность. Трещины могут располагаться в несколько рядов по сечению заготовки. Одна из причин образования таких трещин – высокие термические напряжения вследствие неудовлетворительного режима охлаждения. Так, трещины по сечению могут возникать из-за повышенной скорости разливки металла или чрезмерном отводе тепла в некоторых секциях ЗВО. При интенсивном вторичном охлаждении затвердевающие наружные слои слитка препятствуют усадке внутренних, в которых развиваются внутренние напряжения.

Угловые внутренние трещины (рисунок 4.7), также как и поверхностные, определяются отклонениями геометрической формы НЛЗ (ромбичность, выпуклость граней). Данные трещины располагаются по стыкам кристаллов слитка против его тупых углов.

Осевые трещины (рисунок 4.15) образуются под действием растягивающих напряжений, возникающих в конце затвердевания слитка.

Осевая трещина в непрерывнолитой заготовки

Рисунок 4.15 – Осевая трещина в непрерывнолитой заготовки (поперечный темплет)

Напряжения в данной зоне, в основном, обусловлены скоростью разливки металла, режимом и работой системы вторичного охлаждения. К развитию осевых трещин может, например, привести повышенное обжатие заготовок в тянуще-правильной клети.Центральная пористость представляет собой сосредоточение крупных и мелких пор вдоль теплового центра слитка (рисунок 4.16).

Причинами образования центральной пористости являются специфические условия формирования непрерывнолитого слитка, связанные с образованием относительно глубокой лунки жидкого металла. Фронт кристаллизации по высоте слитка, ввиду значительной протяженности лунки жидкого металла, сходится к концу затвердевания под очень малым углом, что определяет наличие мостов и перехватов в центре слитка, при которых образуются усадочные раковины.

Центральная пористость в непрерывнолитой сортовой заготовке

Рисунок 4.16 – Центральная пористость в непрерывнолитой сортовой заготовке: а - поперечный темплет; б - продольный темплет

В зависимости от величины и скорости усадки металла в осевой зоне, а это, в свою очередь, определяется маркой стали, скоростью разливки, интенсивностью вторичного охлаждения, размерами сечения слитка и рядом других факторов, усадочные полости приобретают различные формы и размеры. Повышенная температура и скорость разливки спо- собствуют развитию центральной пористости, так как при этом увеличивается длина жидкой лунки металла.

Наибольшее развитие явление центральной пористости получает при отливке заготовок малого сечения с высокой скоростью. Она также имеет тенденцию к увеличению при разливке высокоуглеродистых марок стали.

Существует определенная зависимость между видом пористости и кристаллической структурой заготовки. Сосредоточенная пористость обычно обнаруживается при развитой столбчатой структуре и концентрируется вдоль вертикальной оси в виде прерывистых пустот. Рассеянная пористость получает развитие в зоне равноосных кристаллов и ограниченной зоне столбчатых дендритов. При таком строении непрерывнолитой заготовки усадочная пористость образуется в виде многочисленных небольших пор.

Осевая ликвация обусловлена двумя факторами: ликвационным обогащением центральных зон примесями и усадкой осевой зоны при затвердевании (рисунок 4.4). Скорость разливки не оказывает прямого влияния на величину осевой ликвации в заготовках (за исключением случаев, когда возникают нарушения геометрической формы слитка). Влияние интенсивности вторичного охлаждения заготовок также носит ограниченный характер, так как при толстой корке охлаждение воздействует преимущественно на наружную поверхность слитка.

Значительно снизить степень развития осевой ликвации позволяет ужесточение технологических требований к подготовке металла для разливки, снижение содержания серы и фосфора в стали, а также стабильный процесс литья. Наиболее эффективной мерой против развития осевой ликвации является снижение температуры перегрева металла в промковше. При приближении температуры разливаемого металла к температуре ликвидуса зона равноосных кристаллов наиболее развита, и осевая ликвация будет минимальной.

Подкорковые пузыри (рисунок 4.17) образуются в результате скачкообразного снижения растворимости газов (кислорода, водорода, азота) при кристаллизации стали. При деформации пузыри, близко расположенные к поверхности, в результате окисления при нагреве слитков могут не свариваться и вызывать образование волосовин и плен на поверхности проката (в случае единичных пузырей) или рванин (в случае группового расположения крупных пузырей).

Пузыри в подкорковой зоне непрерывнолитой заготовки

Рисунок 4.17 – Пузыри в подкорковой зоне непрерывнолитой заготовки (поперечный темплет)

Возникновение подкорковых пузырей в непрерывнолитых слитках чаще всего связывают с недостаточной степенью раскисления стали. К образованию газовых пузырей также могут привести повышенное содержание влаги в смазке кристаллизатора, завороты окисленной корки слитка, прожигания дозатора промковша.

Скопления шлаковых и неметаллические включения в непрерывнолитых заготовках обусловлены, прежде всего, всплытием и коагуляцией неметаллических включений в кристаллизаторе, а также захватом частиц шлака непосредственно с зеркала металла вследствие всплесков и конвективных потоков. В непрерывнолитых заготовках встречаются те же виды неметаллических включений, что и в слитках: оксиды, сульфиды и нитриды. Они могут располагаться по всему сечению заготовки.

При оценке чистоты непрерывнолитых заготовок на практике используют такой оценочный параметр, как краевые точечные загрязнения (КТЗ). Краевые точечные загрязнения проявляются в виде точечных скоплений ликватов (в основном сульфидов и оксидов) по сечению НЛЗ и определяются величиной точек и плотностью их расположения. Для радиальных МНЛЗ, например, весьма характерно сосредоточение точечных загрязнений по грани заготовки, соответствующей малому радиусу.

Весьма важным фактором появления оксидов является вторичное окисление стали, которое происходит в ходе технологических переливов при непрерывной разливке. Еще одним значимым источником неметаллических включений в стали является эрозия огнеупоров, применяемых для футеровки сталеразливочных и промежуточных ковшей.

На загрязненность стали неметаллическими включениями, также, могут оказывать влияние точность и быстрота выполнения технологических операций в процессе разливки стали на МНЛЗ: наполнение промежуточного ковша металлом; количество шлака, попадающего из сталеразливочного ковша в промковш; минимизация уровня падения стали в промковше при замене сталеразливочного ковша и т.п.

СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛ 4.3.3

СТАТЬИ

ПОПУЛЯРНОЕ

КОНФЕРЕНЦИИ

КНИГИ