книги из ГПНТБ / Сергеев, А. Б. Вакуумный дуговой переплав конструкционной стали
.pdfдальнейш ий рост идет при тем пературе ликвидус или ж е
близкой к ней |
с образованием |
структуры |
нормальной |
дисперсности . |
послойная кристаллизация |
вы зы вается |
|
Р егу л я р н ая |
|||
относительно короткими остановкам и роста, |
продолж и |
||
тельностью порядка десятков |
секунд . Т акие |
остановки |
не м огут вы звать заметного зонального перераспределе
ния примесей с перемещ ением их иа значительное |
р а с |
||
стояние. |
|
длительная зад ер ж ка |
|
П о -и н ом у влияет на процесс |
|||
кристаллизации , |
н аблю даем ая |
в периферийной |
зоне |
сли тка. И м енно |
она вы зы вает |
появление светлого |
кон |
тура; прямы м доказательством этого следует признать
рис. |
72. Н а |
этом серном |
отпечатке в верхней части слитка |
заф и кси р ован а ж и дкая |
ванна иа повышенной силе то |
||
ка. |
Н и ж е |
ванны виден |
светлый контур, совпадаю щ ий с |
вертикальны м участком фронта затвердевания, т. е. с участком , где скорость кристаллизации равнялась ну лю . Следовательн о , образование светлого контура свя зано с длительной, исчисляемой минутами и десяткам и минут, остановкой затвердевания, которая вызывается притоком больш ого количества тепла к фронту кристал
лизации |
в краевой зоне слитка и наруш ением |
контакта |
||||
м еж д у |
слитком |
и стенкой |
кристаллизатора. |
Д ли тел ь |
||
ность остановки |
определяется |
временем , |
необходимы м |
|||
для отвода избы тка тепла |
через образовавш ий ся зазор . |
|||||
К а к |
ж е влияет остановка |
фронта затвердевания на |
||||
процесс кристаллизации ? П ри |
обсуж дении |
влияния р аз |
личны х ф акторов на характер кристаллической структу ры были приведены данны е, свидетельствую щ ие об уменьш ении разветвленности кристаллов с ростом отно
шения градиента |
температуры |
к |
линейной |
скорости |
|||||
G/w. |
Р ассчи таем это отношение для условий появления |
||||||||
светлого контура. |
|
|
1— 2 мм форм ируется за |
||||||
О светленная зона шириной |
|||||||||
10— 20 мин, т. е. скорость роста |
во |
время остановки |
со |
||||||
ставляет |
примерно |
1,5— ІО-4 см/с. |
Температурны й |
гр а |
|||||
диент, вы зы ваю щ ий |
остановку |
(см . |
табл . 23), |
составл я |
|||||
ет около |
100°С . |
Следовательно |
G/w |
равно |
6 -1 0 5° С ’ |
||||
|
•с/см2.
Услови е устойчивости плоского фронта (46) с учетом
вы раж ения (49) мож но представить в следую щ ем виде:
— > ^ д р . |
(52) |
11— 995 |
161 |
Д л я стали 12 Х 2 Н 4 А , особенно склонной к о б р азо в а
нию |
|
Ткр |
контура, температурны й интервал затвер |
|||
светлого |
||||||
девания |
|
5- |
|
|
равны м 20° С . Е сл и д о п у с |
|
D =м ож но принять |
||||||
тить, |
что |
|
|
ІО-5 |
см 2/с, |
то Д7',ф/Е> = 4 -1 0 5° С -с / с м 2. |
С д ел ан н ая |
оценка |
свидетельствует о том , что при о б |
разовании светлого контура приближ енно вы полняется
услови е устойчивости |
плоского |
ф ронта. Ф ор м и р уем ая в |
|||||
этом случае структура |
м ож ет |
|
представлять |
собой либо |
|||
м онокри сталл, |
либо (с учетом |
возм ож ной погреш ности |
|||||
оценки) следую щ ую |
после |
м онокристалла р азн ови д |
|||||
ность по степени разветвленности, ячеистую |
структуру. |
||||||
К ри сталлы ячеистого типа |
отчетливо о б н ар у ж и в аю т |
||||||
ся при исследовании деталей |
строения |
светлого |
контура |
||||
(см . рис. 71). |
|
м еханизм а следует, что |
вероят |
||||
И з рассм отренного |
|||||||
ность образования светлого контура и степень |
его р а з |
||||||
вития долж ны |
увеличиваться |
с ростом |
продолж и тельн о |
||||
сти остановки |
затвердевания, |
|
которая |
в свою |
очередь |
растет с увеличением силы тока. В то ж е время при п ро чих равны х услови ях появление светлого контура дол ж н о
зависеть |
и от свойств |
переплавляем ого м атер и ал а: |
у в е |
|
личение |
тем пературного |
интервала затвердевания |
м о |
|
ж е т привести к том у, |
что |
в ш ироком ди ап азон е значений |
Gи w их отнош ение будет оставаться значительно м ень
ше дроби ATjtp/D, в результате чего плоский и ячеистый
фронт о к аж ется неустойчивы м . В этом сл учае неизбеж но образован и е разветвленной двухф азн ой зоны , из которой
примеси д а ж е за длительное время не успеваю т д и ф ф у н ди ровать в ж идкий м еталл , поэтом у у ж е в среднеуглеро-
дистой |
стали светлый контур |
встречается |
очень |
редко. |
|
Р ан ее отм ечалось |
зам етное влияние вращ ения |
ванны |
|||
на обе |
разновидности |
слоистой |
структуры : |
оно- о сл аб л я |
ет и светлы й контур и послойную кристаллизацию . П р и чина этого, видимо, заклю чается в сниж ении тем п ератур ного градиента на фронте затвердевания. В результате
становятся невозм ож ны м и как длительны е, |
так и к р ат |
||
ковременны е остановки ф ронта. |
|
|
|
Д о сих пор |
ПОДКОРКОВЫЕ ДЕФЕКТЫ |
однородно |
|
мы рассм атри вали |
наруш ения |
||
сти структуры |
слитков В Д П , так |
или иначе связанны е с |
услови ям и затвердевания м еталл а. С ущ ествую т , однако , деф екты , возникаю щ ие независим о от этих услови й . К их
162
числу следует отнести подкорковые дефекты — ш л ако вые вклю чения и свищ и, наруш аю щ ие физическую одно
родность |
слитка и сни ж аю щ ие |
вы ход |
годного |
м еталла. |
||||||||||||||||
Шлаковые загрязнения |
(рис. |
76) |
представляю т собой |
|||||||||||||||||
пленку ш л ак а , |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
образую щ егося из неметаллических вклю |
||||||||||||||||||||
чений, н акапли ваю щ и хся |
на |
поверхности ж идкой |
ванны |
|||||||||||||||||
в процессе |
п ереплава. |
Э т а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
пленка |
|
время |
от |
времени |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
м ож ет |
прилипать к |
короне |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
и зали ваться ж идким |
м етал |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
лом . |
Т огда |
она и о казы ва |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
ется |
в теле сли тка. |
К оличе |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
ство |
ш л ак а |
увеличивается |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
с ростом ди ам етра и массы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
сли тка. |
|
Д л я |
предупреж де |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
ния |
появления такого деф ек |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
та ц елесообразно применять |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
в качестве электродов м е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
талл |
с минимальной за гр я з |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
ненностью |
нем еталлически |
Р и с . |
76. |
Ф р а гм е н т |
м а к р о ст р у к т у р ы |
|||||||||||||||
ми вклю чениями. |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
Г азовы е |
поры — свищи |
12 Х 2 Н 4 А |
с о |
ш л а к о в ы м |
в к л ю ч е н и е м . |
|||||||||||||||
иногда обн аруж и ваю тся при |
сл и т к а |
д и а м е т р о м |
400 |
|
м м ст а л и |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
X I |
|
|
|
||||||||||||
обточке |
поверхности |
слит |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
ков |
В Д П . |
Д и ам етр |
|
свищ ей, |
|
|
|
|
|
|
проникнове |
|||||||||
как |
правило, составляет |
3— 7 мм, глубина |
||||||||||||||||||
ния |
в тело слитка от нескольких миллиметров до 20— |
|||||||||||||||||||
70 мм |
и более |
(рис. |
77). |
|
В се свищ и |
начинаю тся |
в кор |
|||||||||||||
ковой |
зоне |
слитка, |
|
у |
сам ой |
короны . |
Р асп ол ож ен и е их |
|||||||||||||
по высоте слитка носит случайны й характер . |
|
|
|
|||||||||||||||||
В среднелегированной конструкционной стали свищи |
||||||||||||||||||||
встречаю тся |
сравнительно редко. |
Гораздо чащ е |
их о бн а |
|||||||||||||||||
р уж и вали |
в чистом низкоуглеродистом |
ж елезе и, |
особен |
|||||||||||||||||
но, в теплостойкой |
стали |
|
1 3 Х 1 2 Н В М Ф А . Степень |
р азви |
||||||||||||||||
тия |
деф екта |
в этой |
|
стали, |
как |
показали |
специальны е |
|||||||||||||
и сследован и я 1, не зависит ни от длины дугового |
пром е |
|||||||||||||||||||
ж у т к а |
(в п ределах от 20 до 50 м м ), |
ни от силы тока пе |
||||||||||||||||||
реплава |
и |
(4,5— 7,0 |
к А |
в |
|
кристаллизаторе |
диам етром |
|||||||||||||
280 |
мм |
|
|
5,5— 7,5 |
|
к А |
в |
|
кристаллизаторе |
диаметром |
||||||||||
380 |
м м ). |
|
Сви щ и наблю дали |
и в |
слитках, |
наплавленны х |
с вращ ением ж идкой ванны с помощ ью соленоида, а так
ж е двойны м вакуум ны м переплавом . |
и зуч ен ы |
со в м е стн о |
1 П р и р о д а и м е х а н и зм о б р а зо в а н и я сви щ ей |
|
|
с И . И . Х м е л е в ы м . |
|
|
11* |
163 |
ем |
П роведенны м в лабор аторн ы х усл ови ях и ссл ед ован и |
|||
[103] было |
установлено , что |
па пораж ен н ость |
стали |
|
1 3 Х 1 2 Н В М Ф А |
сви щ ам и влияет |
содер ж ан и е в ней |
тита |
|
на. |
Н ебольш ой |
добавки этого элем ента о казал ось |
д о ст а |
|
точно для ликвидации деф екта. |
|
|
Р и с . 77. |
Ф р а гм е н т м а к р о ст р у к т у р ы с л и т к а ст а л и |
02— В Д |
д и а м е т р о м |
320 |
м м с п о д к о р к о в ы м и с в и щ а м и ( у м е н ь ш е н о |
в д в а |
р а з а ) |
Д л я выяснения м еханизм а образован и я свищ ей в р а с ходуем ы е электроды отдельны х плавок ввели добавки
азота, |
а т ак ж е азота и титана. |
П о сл е |
осты вания слитков |
|||
в вакуум е были собраны |
образцы тонкого конденсата со |
|||||
стенок |
располож енного |
над |
кристаллизатором |
водо |
||
о хл аж д аем о го п атрубка |
и короны со |
слитков. С о д е р ж а |
||||
ние в этих о б р азц ах |
титана и азота зави сит от исходной |
|||||
концентрации обоих элементов |
(табл . |
4 0). Б ол ьш е |
всего |
|||
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 40 |
|
|
С о д е р ж а н и е а з о т а и т и т а н а в и с х о д н о м м е т а л л е , |
|
||||
к о р о н е и к о н д е н са т е (п е р е п л а в ст а л и 1 3 Х 1 2 Н В М Ф А ) , % |
||||||
И с х о д н ы й м ет ал л |
|
К о н д е н са т |
К о р о н а |
Т і |
||
N |
Т і |
|
N |
Т і |
N |
|
0,14 |
__ |
0,20 |
__ |
0,05 |
0,05 |
|
0,04 |
— |
|
0,05 |
|||
|
0,22— 0,32 |
0,05 |
0,09— 0,15 |
|
||
0,12 |
0 , 1 1 |
0 , 3 0 - 0 , 6 0 |
0 , 1 0 |
0,26— 0,33 |
0,10 |
164
азота о казал ось в короне п конденсате плавок с повы ш енным содерж анием титана; при металлограф ическом исследовании в такой короне были обнаруж ены нитри ды титана.
Н есм отр я на повышенное содерж ание азота, при про греве короны и конденсата с титаном на установке в ак у умной экстракции из них вы делялось значительно мень ше га за , чем из образцов без титана (табл. 41).
В л и я н и е д о б а в к и н а со б р а н н о го при
Т а б л и ц а |
41 |
т и та н а в с т а л ь 1 3 Х 1 2 Н В М Ф А к о л и ч еств о г а за , п р о гр ев е короны и к о н д е н са та
П р и с а д к а |
О б ъ е к т и ссл ед о ван и я |
О б щ е е со д е р ж а н и е |
г а за |
(мл/100 |
г) п р и |
|
в и сход н ы й |
т е м п е р а т у р е |
эк ст р а к ц и и , |
° С |
|||
м ет ал л |
|
20— 1030 |
1000— 1150 |
1150— 1450 |
||
|
К о р о н а |
295 |
255 |
|
108 |
|
0 ,0 5 % А1 |
К о р о н а |
81 |
74 |
|
73 |
|
|
К о н д е н с а т |
2053 |
282 |
|
596 |
|
0 ,2 0 % Т і |
К о р о н а |
28 |
17 |
|
|
61 |
К о н д е н с а т |
305 |
44 |
|
|
97 |
|
|
|
|
В се эти данны е свидетельствую т о том , что о б р азо ва |
||
ние свищ ей в слитке В Д П |
связано с вторичным газовы - |
|
делением из короны при прогреве ее ж идким |
м еталлом . |
|
Д ополнительны м ф актом , |
подтверж даю щ им |
что такое |
выделение адсорбированны х короной газов, действитель но имеет место, является неоднократно зарегистри рован ное повыш енное давление в зазоре м еж д у слитком и кри
сталлизатором |
[105, |
106]. |
|
к а х |
Вероятнее |
всего, |
что свищи образую тся в тех у ч аст |
краевой зоны слитка, где интенсивное выделение га |
|||
зов |
начинается ещ е до полного отхода слитка от стенки |
кри сталли затора. П ри этом вы ход газов вдоль стеикн з а
труднен, и они |
образую т полость в затвердеваю |
щ ем м е |
|||
талле. П р и сад к а в исходный |
металл небольш ого |
количе |
|||
ства титана, который при |
В Д П |
частично |
испаряется |
||
(в конденсате |
его содерж ится |
столько ж е , |
сколько в |
электроде) ведет к связы ванию азота в стойкие нем етал лические вклю чения и предупреж дает его выделение при последую щ ем прогреве.
165
А налогичны м образом п ри садка |
титана и |
алю миния |
||||||
м ож ет |
сказы ваться п на |
поведении ки слорода, роль ко |
||||||
торого |
в образовании |
свищ ей, по -ви дим ом у, |
растет |
|||||
с уменьш ением степени |
легирования стали и, в частн о |
|||||||
сти, содерж ан и я в ней хр о м а . |
Т а к , низкоуглеродистое ж е |
|||||||
лезо, о бл ад аю щ ее заметной |
склонностью |
к образован и ю |
||||||
свищ ей , характери зует в отличие от стали |
1 3 Х 1 2 Н В М Ф А |
|||||||
сравнительно небольш ая |
доля азота |
в составе |
газов , вы |
|||||
деляю щ ихся |
2из короны : |
для |
стали |
1 3 Х 1 2 Н В М Ф А |
отно |
|||
шение C O / N |
составляет 0,78, для стали Н Ж — |
3,66. |
||||||
Сл ед ует |
предполож ить, что в образовании |
свищ ей в |
||||||
ж елезе |
ведущ ую роль играет не азот, а кислород. |
|
ОСНОВНЫЕ УСЛОВИЯ ПОЛУЧЕНИЯ СЛИТКА С ОДНОРОДНОЙ СТРУКТУРОЙ
П редставленны е в преды дущ и х р азд ел ах м атериалы
свидетельствую т о том , |
что структура слитка вакуум ной |
|||
дуговой плавки |
зависит |
от |
ряда ф акторов , и опти м аль |
|
ные результаты |
м огут |
быть |
обеспечены |
лиш ь при и с |
пользовании правильно |
вы бранны х реж и м ов пер еп лава . |
|||
К онечной целью |
такого |
вы бора является |
получение м е |
тал л а с наилучш им и технологическим и и служ ебн ы м и свойствам и при достаточно вы сокой производительности
агрегатов. Н о , как будет показано в |
следую щ ей |
главе, |
|||
уровень |
свойств м еталла |
в значительной |
степени |
зав и |
|
сит от |
однородности и |
дисперсности |
его |
структуры , а |
|
т а к ж е от загрязненности |
нем еталлическим и вклю чени я |
ми, поэтом у есть все основания для того, чтобы опред е лять условия п ереп лава, исходя из необходим ости п о л у
чения |
здорового |
сл и тка. В опросы производительности |
||||||||
на этом |
этапе |
долж н ы , |
по-видим ом у, |
играть |
второсте |
|||||
пенную |
роль. |
|
частью |
технологического |
реж и м а |
|||||
Н еотъ ем лем ой |
||||||||||
В Д П |
конструкционной |
стали следует |
считать |
контроль |
||||||
и сниж ение уровня магнитного |
поля |
в зоне плавления , |
||||||||
повы ш аю щ его |
загрязненность |
слитка |
крупны ми |
вклю |
||||||
чениями и приводящ его к образован и ю |
пятнистой л и к ва |
|||||||||
ции. У п р авл ен и е |
этим ф актором следует вести |
с учетом |
||||||||
влияния |
па него |
исходной |
нам агниченности |
р а схо д у е |
||||||
мы х |
электродов, |
а т а к ж е |
магнитного |
состояния |
сам и х |
|||||
печей. В |
то ж е |
врем я |
необходим о считаться |
и с |
неод |
нозначны м влиянием вы зы ваем ого магнитным полем вращ ения ж и дкой ванны на м акр остр уктур у стали раз-
166
1' а б л и ц а 42
Режимы компенсации на отдельных вакуумных дуговых печах
|
Р а с п о л о ж е н и е |
|
С и л а то к а к о м п е н са ц и и , м А , на р а з н ы х п е ч а х |
5 |
||||||
|
сол ен ои д а |
|
|
|
2 |
|
3 |
4 |
|
|
Н а |
к а м е р е |
печи . |
— |
400 |
+ 1 0 2 0 |
|
+ 4 0 0 |
+ 8 6 0 |
+ 1 2 0 0 |
|
1 |
|
|
|
|||||||
Н а |
к р п с т а л л и з а - |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т о р е ........................................ |
— 40 |
+ 7 0 |
|
+ 4 0 |
+ 6 5 |
+ 7 0 |
||||
личного хим ического со става . |
Д л я |
м алоуглеродисты х |
||||||||
конструкционны х |
сталей |
слабое |
вращ ение м ож ет в |
от |
||||||
дельны х сл у ч ая х |
оказаться полезны м , |
так как оно пре |
||||||||
д у п р еж д ает чрезм ерное |
развитие |
слоистой структуры . |
||||||||
но |
Собственное магнитное поле печи, |
как было |
п о к аза |
|||||||
в табл . |
36, м ож ет сущ ественно |
различаться, |
что, |
по- |
||||||
видим ом у, |
определяется |
степенью |
намагниченности |
де |
талей конструкции, а т ак ж е состоянием контактов на отдельны х у ч аст к ах токоподвода. Это необходимо учи
ты вать при |
назначении реж и м а |
компенсации м агнитно |
||||
го поля. П ри ходи тся |
считаться |
и с заметной |
неравно |
|||
мерностью |
поля |
по |
высоте |
кри сталлизатора. |
Д л я ее |
|
устранения |
был |
применен |
дополнительны й соленоид 1, |
нам аты ваем ы й на нижний патрубок рабочей кам еры пе чи. С о зд ав аем ое им поле разм агничивает верхню ю часть расходуем ого электрода в н ачале плавки и обеспечи ва ет примерно одинаковы й уровень поля в зоне плавления
по |
мере ее |
перемещ ения |
снизу вверх. |
подбора |
ре |
|||||
|
Н еобходи м ость |
диф ф еренцированного |
||||||||
ж и м а |
ком пенсации видна из табл . 42, в которой приве |
|||||||||
дены |
значения |
силы тока |
в |
обеих катуш ках |
для |
пяти |
||||
одинаковы х |
по |
конструкции |
печей типа |
Д С В -3 ,2 -Г 1 . |
||||||
Р азл и ч ает ся |
не только абсолю тная величина |
си ла тока, |
||||||||
но |
и |
направление. В процессе эксплуатации печей ре |
||||||||
ж и м |
ком пенсации |
м ож ет корректироваться в связи с из |
менением магнитного состояния печей. С л едует , по-ви
ди м ом у , |
стремиться |
к |
стандартизации |
этого состояния |
с одной |
стороны и |
к |
автоматизации |
его контроля — с |
другой . Э то тем более необходим о, если учесть, что для некоторы х сталей , например для 12 Х 2 Н 4 А , целесооб разно применять не полную , а лиш ь частичную ком пен
сацию магнитного |
поля. |
1 Р а б о т а п р о вед ен а |
со в м е стн о с Б . К . К а р а в а ш к и и ы м и В . Д . Д у д |
к и н ы м . |
|
167
|
Д р у ги м |
|
важ нейш им |
компонентом |
технологии |
пере |
||||||||||||
плава |
является |
электрический |
р еж и м . |
И тоги |
и ссл ед о |
|||||||||||||
вания |
его |
|
воздействия |
на м акр о стр уктур у |
слитков |
кон |
||||||||||||
струкционной стали м ож но сум м ир овать |
в виде гр аф и к а |
|||||||||||||||||
(рис. |
7 8), |
|
на котором |
п оказан о , |
как |
меняю тся |
с ростом |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
д и ам етр а |
сли тка |
зн а |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
чения силы тока , при |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
водящ ие |
к о б р а зо в а |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нию тех или ины х о со |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
бенностей |
структуры |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
[1 07 ]. |
К а ж д а я п рям ая |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
соответствует |
опреде |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ленной |
линейной |
плот |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ности |
тока и р азгр ан и |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
чивает области с прин |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ципиально различны м и |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
услови ям и |
ф о р м и р о ва |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ния |
сл и тка. |
Т а к , |
при |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
линейной |
плотности |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
< 1 5 0 |
А /см |
по |
всем у |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сечению |
слитка |
со зд а |
|||||
|
|
20 |
|
|
50 |
|
40 |
50 |
SO |
ю тся |
предпосы лки |
для |
||||||
|
|
Диаметр cpucmaeeujamopa, см |
|
дического |
п р оцесса |
з а |
||||||||||||
Р н с . |
|
осущ ествлен и я |
перио |
|||||||||||||||
78. В л и я н и е |
си л ы т о к а |
и |
д и а м е т |
твердевания |
с о б р азо |
|||||||||||||
рмаа к ркорсит сртуаклтлуирзыа т осрлаи т кнаа кпоонрсатжреункнцоисотнь |
ванием регулярной сл о |
|||||||||||||||||
1 |
|
с т а л и |
|
В Д П |
р а зл и ч н ы м и ф о р м а м и |
истой структуры . |
П л о т |
|||||||||||
ной |
|
ность |
тока |
> 2 0 0 |
А/см |
|||||||||||||
|
|
|
3 — |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
н е о д н о р о д н о ст и : |
|
|
2 — св ет л ы й |
ведет |
к длительной |
о с |
||||||||||||
4 |
— о с е в а я |
|
п о р и ст о ст ь ; |
|||||||||||||||
к о н т у р ; |
|
|
р е г у л я р н а я |
с л о и ст о ст ь ; |
||||||||||||||
|
— н е ст а б и л ь н ы й |
р е ж и м п л а в к и |
|
|
тановке |
|
к р и стал л и за |
|||||||||||
в краевой зоне светлого контура, |
ции |
и |
возникновению |
|||||||||||||||
а при очень вы соких то |
||||||||||||||||||
к а х |
( > 2 7 0 |
А/см ) |
в сли тках |
н аблю дается |
осевая |
пори |
||||||||||||
стость. |
|
|
|
отметить, |
что |
приведенные |
критические |
|||||||||||
Н еобходи м о |
значения линейной плотности тока постоянны лиш ь в
относительно |
узком ди ап азон е разм еров |
кри сталли зато - |
||
ра — от |
200 |
до 400— 500 м м . Д л я более |
крупны х |
сли т |
ков все |
эти |
значения оказы ваю тся зам етно вы ш е, |
да и |
сам хар ак тер м акроструктуры несколько м еняется: при пониженной силе тока в связи с ум еньш ением тем п ер а турного градиента в осевой зоне слитка вы глядит менее контрастной послойная кр и сталл и заци я , зато при повы ш е н н ы х — развивается гр убая внеосевая неоднородность.
IG8
И з |
излож енного в этой главе следует, что токовый |
|
реж им |
переплава |
влияет т ак ж е и на детали кристалли |
ческого |
строения |
м еталла — характер и дисперсность |
дендрнтов. О тносительно плотное строение обеспечи ва ется при пониженной силе тока, и это позволяет вы би рать реж и м ы , гарантирую щ ие одновременно не только плотность и дисперсность структуры , но такж е и ее м ак роскопическую однородность. Такие реж им ы , в целом
благоприятны |
и |
с точки |
зрения |
полноты удаления из |
|||
м еталла |
газов |
и |
нем еталлических |
вклю чений и р аспр е |
|||
деления |
остаточны х |
включений |
в |
слитке В Д П . Е ди н ст |
|||
венное возникаю щ ее |
при |
этом |
затруднение состоит в |
||||
том , что |
при низкой |
силе |
тока |
больш ее развитие полу |
чает регулярная послойная кристаллизация . Н есм отря
на сущ ествование области токовы х реж им ов, |
при ис |
пользовании которы х послойная кристаллизация |
о сл аб |
л яется , на практике возникает противоречие |
м еж д у |
стремлением обеспечить м аксим альную дисперсность структуры и возм ож ностью появления рисунка слоис
тости. |
П о -ви ди м ом у, в этом |
случае вопрос |
следует |
ре |
|||||
ш ать |
в |
пользу |
дисперсности , |
так |
как послойная крис |
||||
талли заци я , |
за |
исклю чением сам ы х крайних |
ее ф орм , не |
||||||
сказы вается |
отрицательно на свойствах м еталла. |
яв |
|||||||
В аж н ы м |
моментом получения |
здорового |
слитка |
||||||
ляется |
|
наплавление его |
нижней |
и верхней |
части . |
Н из |
|||
слитка |
В Д П |
чащ е всего |
пораж ен |
различны ми д еф екта |
ми м акроструктуры , что обусловлено целы м рядом о б стоятельств. О бразован и ю слоистой структуры сп особ ствует м ал ая глубина ванны и высокий, как следствие этого, температурны й градиент. Это усугубляется пони ж енной стабильностью электрического реж и м а в н ач а л е плавления и неравноценным контактом в разны х точ
к ах торца слитка |
с поддоном , благодаря |
чем у наряду |
||
с |
регулярной послойной |
кристаллизацией, |
образуется |
|
и |
нерегулярная , |
сам ой |
различной формы |
и интенсив |
ности развития.
К ром е того, в начале плавки особенно вероятно воз никновение пятнистой ликвации, так как в этот период в зоне плавления действует м аксим альное магнитное поле. В озм ож н о такж е появление дополнительны х полей в связи с неизбежной неравномерностью распределения тока по ванне в период ее форм ирования: вначале ток течет в вертикальном направлении к отдельным у ч а ст кам контакта с поддоном , затем по мере накопления
169
ж идкого м еталла |
все больш ая |
часть тока ответвляется |
||||||
на кри сталли затор , но не во |
всех |
н ап равл ен и ях |
одно |
|||||
временно. И нтенсивном у |
« раскручи ван и ю » ванны |
и пе |
||||||
редаче |
вращ ения |
слоям |
м етал л а , грани чащ им с |
д в у х |
||||
ф азной |
областью |
способствует |
и м ал ая |
м а сса |
р асп л а в а . |
|||
В се это |
приводит к том у, |
что в ниж ней |
части |
слитка н а |
||||
ряду с |
грубой слоистостью иногда |
м ож н о н аблю дать |
ипятнистую ликвацию .
Часто наиболее радикальны м м ероприятием , га р а н
тирую щ им качество м еталла в готовы х издели ях, я в л я ется правильное определение норм технологической об-
рези. |
К а к |
правило, эти нормы у стан авл и ваю тся эм пи ри |
||
чески |
и для инжней части слитка зави сят от |
многих |
||
ф акторов: |
состава стали , магнитного состояния |
печей, |
||
ди ам етра |
слитка и т. д. Вели чина обрезн от верха сли т |
|||
ка в основном определяется глубиной залеган и я |
у са д о ч |
|||
ной раковины и подусадочпой |
пористости. |
|
||
|
|
Г Л А В А |
6 |
|
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТАЛИ, ПЕРЕПЛАВЛЕННОЙ В ВАКУУМНОЙ ДУГОВОЙ ПЕЧИ
Гл уб ок ое |
раф инирование м еталла от газов |
и нем е |
таллических |
вклю чений в процессе вакуум н ого |
п ер еп л а |
ва , уменьш ение дендритной и общ ей хим ической |
неодно |
родности слитка — все это созд ает благоприятны е пред
посы лки для повыш ения |
уровня и сокращ ен и я р азб р оса |
||
м ехан и чески х свойств стали |
в деф орм и рованном |
состоя |
|
нии. П о ск о л ь к у именно |
это |
и является конечной |
целью |
В Д П , целесообразно рассм отреть, как этот способ п л ав ки влияет на различны е показатели м ехан и чески х свойств конструкционной стали и в какой мере его влия
ние зави сит от основны х |
п арам етров |
плавки , а т а к ж е от |
|||||||
ха р а к т е р а м акроструктуры |
сли тка. |
К р о м е |
того, |
имеет |
|||||
см ы сл |
оценка вкл ада в |
улучш ение |
свойств |
к аж д о го из |
|||||
д в ух основны х ф акторов |
о б л агор аж и ван и я |
м еталл а при |
|||||||
В Д П : |
раф инирования его от |
газов и вклю чений |
и у л у ч |
||||||
ш ения |
структуры . |
м ехан и чески х |
свойств м еталла |
в зн а |
|||||
|
И ссл ед о ван и я |
||||||||
чительной своей |
части |
были |
выполнены |
совм естно с |
|||||
М . |
Б . |
Б ал ахо в ск о й , С . П . А ртем овой , А . В . |
Ш ел гаево й , |
||||||
Е . |
Б . К ачан овы м . |
|
|
|
|
|
|
|
170