книги из ГПНТБ / Шнееров, Я. А. Полуспокойная сталь

П р и м е ч а н и е . В числителе — средние значения; в знаменателе — предельные .

П р и м е ч а н и е . В числителе — средние значения, в знаменателе — предельные.

ные дефекты, связанные с наличием пузырей. Дефекты такого происхождения могут не образовываться и на раскате слитка полуспокойной стали в том случае, ког­ да ширина зоны подкорковых пузырей (включая «здо­ ровую» корку) в слитке не превышает толщины слоя окалины, образующейся и удаляемой в процессе его на­ грева и прокатки (3—4 мм). При прокатке слитков по­ луспокойной стали на фасонные и сортовые профили или при огневой зачистке металла в потоке обжимных

мо от массы слитка и марки стали периферийная зона, особенно при сифонной разливке, характеризуется на­ личием по всей высоте подкорковых пузырей длиной 2—10 мм, переходящих в верхней части слитка (15— 20% от головного торца) в сотовые длиной 15—30 мм. В связи с этим головная часть, а при неблагоприятных условиях — и нижележащие горизонты раската слитка полуспокойной стали характеризовались наличием рва­ нин, вызванных вскрытием и окислением пузырей.

Необходимо было установить условия получения та­ кого слитка полуспокойной стали, после прокатки кото­ рого не повышается трудоемкость зачистки промежуточ­ ного проката по сравнению со слитками спокойной ста­ ли при одновременном обеспечении минимальной го­

8,5 т., т. е. в наименее благоприятных условиях, так как при прокатке листовых слитков наружные дефекты, свя­ занные со вскрытием пузырей, получают наибольшее развитие.

При проведении этой серии опытных плавок полу-

43

спокойной стали Ст.Зпс на Коммунарском заводе были отобраны пробы металла в изложницах для определе­ ния общего содержания кислорода методом вакуум-

Рис. 17. Зависимость продолжительности искрения металла в изложнице после закрытия стопора от общего с о д е р ж а н и я кислорода в полуспокойной стали

44

еле наполнения изложницы довольно четко характеризо­ вала степень раскисленности полуспокойной стали и дли­ ну подкорковых пузырей в слитке.

Повышение степени раскисленности полуспокойной стали, приводившее к уменьшению длины подкорковых пузырей, способствовало уменьшению количества сля­ бов с рванинами от их вскрытия. Однако при значитель­

5!

ном повышении степени раскисленности, которое осу­ ществлялось путем увеличения расхода алюминия (при постоянном содержании кремния), наблюдалось полу­ чение слитков с недостаточно изолированной усадочной

45

раковиной, что сопровождалось увеличением головной обрези и расходного коэффициента металла (табл. 9).

Кроме того, с повышением степени раскисленности стали увеличивалось количество слябов, пораженных рванинами от трещин, поэтому минимальное общее ко­ личество дефектных слябов соответствовало оптималь­ ному, а не максимальному расходу раскислителей (рис. 18). Оптимальному расходу раскислителей соот­ ветствовала и наименьшая величина брака на первом переделе (~0,3%) . При расходе раскислителей ниже оптимального брак увеличивался из-за рванин от пузы­ рей, а выше оптимального — из-за трещин.

Таким образом, степень раскисленности полуспокой­ ной стали существенно влияет на уровень и однород­ ность физико-механических свойств и характер распо­ ложения пузырей и усадочной раковины в слитке, а сле­ довательно, на качество поверхности раската, трудоем­ кость зачистки и расходный коэффициент металла при прокатке слитка.

Представление, что слиток полуспокойной стали дол­ жен застывать с образованием ровной или слегка вы­ пуклой поверхности головы является недостаточным кри­ терием для визуальной оценки нормальной раскислен­ ности полуспокойной стали во время разливки, так как этим признаком охватывается широкая группа струк­ тур, включая и слиток перераскисленной стали. Продол­ жительность искрения металла после наполнения из­ ложницы более четко отражает степень ее раскислен­ ности. Если металл после наполнения изложницы искрит на протяжении 10—40 с, застывая с образованием ров­ ной или слегка выпуклой головы, без больших свищей и наплывов, можно рассчитывать на получение слитка полуспокойной стали, при котором обеспечивается ми­

ность искрения металла характеризует степень раскис­ ленности полуспокойной стали и рекомендует оптималь­ ные ее пределы 20—60 с.

Эта характеристика получила подтверждение в прак-

46

тике отечественных металлургических заводов и вошла в качестве обязательного критерия оценки нормально раскисленной полуспокойной стали в типовую инструк­ цию по ее производству.

Однако выполнение этого требования не гарантиро­ вало от образования дефектов, связанных со вскрытием подкорковых пузырей. В связи с этим возникла необхо­ димость изыскания способов уменьшения размеров под­ корковых пузырей без увеличения степени раскисленно­ сти стали сверх оптимальной.

Г л а в а 3 ВЛИЯНИЕ СКОРОСТИ РАЗЛИВКИ

НА СТРУКТУРУ СЛИТКА ПОЛУСПОКОЙНОЙ СТАЛИ И КАЧЕСТВО ПРОКАТА

Скорость разливки существенно влияет на структуру слитка, выход годного проката и качество поверхности

верхности промежуточного профиля, так как уменьшает пораженность корковой зоны слитка пузырями [10, 51,

Авторы [161] считают, что минимальная поражен­ ность раската слитка дефектами, связанными с подкор­ ковыми пузырями, получается при соблюдении следую­ щего соотношения между содержанием кислорода в пробах металла из изложницы ( [ % 0 ] „ з Л ) и скоростью разливки сифоном (ир , м/мин);

vp = 69,2 [ % 0 ] и э л - 0,54.

Исследованиями [169] установлено, что при повыше­ нии скорости разливки полуспокойной стали уменьшает-

47

ся глубина залегания и протяженность зоны подкорко­ вых пузырей по высоте слитка.

Вместе с тем авторы [155] отмечали, что скорость разливки значительно влияет на структуру слитка и ка­ чество поверхности промежуточного профиля только для недораскисленной полуспокойной стали.

Некоторые авторы [13, 14, 50, 77, 106, 118, 170] вы­ сказали соображения, что скорость разливки полуспо­ койной стали следует в той или иной степени ограничить

бов разливки стали для различных видов стали не может рассматриваться как рациональная практика. На заво­ дах США, Японии, ФРГ, Индии и др. сталь, в том числе

вание подкорковых пузырей получает большее развитие (их количество и размеры больше, а зона — шире). В то же время Е. Нечко и И. Тейндл [44] считают, что при сифонной разливке обеспечивается лучшая поверхность проката, а М. Грушка и Я. Уржичарж [48] отмечают, что возможность осуществления при сифонной разливке подкачки металла (при заливке верха слитка водой) поз­ воляет получать более высокий выход годного проката. Кроме того, по их мнению, разливка сверху вынуждает производить полуспокойную сталь со степенью раскис­ ленное™ ниже оптимальной.

По данным отечественной практики, качество по­ верхности промежуточного проката из полуспокойной стали при разливке сифоном, как правило, хуже, чем из спокойной [165, 172], а при разливке сверху — наоборот [160].

По данным [23], на ММК при разливке сверху тру­

койной стали при разливке сифоном на Коммунарском

48

металлургическом заводе были примерно в 1,4 раза вы­ ше, чем для спокойной.

Способ разливки может влиять на структуру слитка через скорость наполнения изложниц, а также темпера­ туру стали на выпуске, которая при сифонной разливке,

разливки отрицательно влияет на качество слитка полу­ спокойной стали. В частности, отмечается [14, 177], что высокая температура разливки неблагоприятно влияет

ход годного проката уменьшается независимо от степени раскисленное™ полуспокойной стали.

Для полуспокойной стали так же, как и для других видов стали, высокая температура разливки способст­ вует образованию трещин на слитке и повышению изно­ са изложниц и поддонов. Однако отмечается, что полу­ спокойная сталь менее чувствительна к отрицательному влиянию температуры на образование горячих трещин, чем спокойная [123].

Полуспокойную сталь, как правило, разливают в сквозные изложницы, которые применяют и для кипя­ щей стали, поэтому масса слитков полуспокойной стали различна (от 0,3 до 20 т и более). Общая тенденция к увеличению массы слитка наблюдается и для полуспо­ койной стали. Поэтому данные по заводам США в 1946 г.

[31]несколько изменились [178].

Вначале пятидесятых годов считалось [56, 179], что полуспокойную сталь следует разливать на небольшие слитки, так как быстрая кристаллизация металла в этом случае способствует получению плотного коркового слоя, улучшению качества поверхности и высокой химической однородности слитков. Существовало также мнение [45, 74, 75], что в крупных слитках образование подкорковых

исотовых пузырей получает меньшее развитие.

Авторы [75] установили, что переход на отливку крупных слитков (20 т вместо 4 т) способствовал стаби­ лизации степени раскисленное™ полуспокойной стали вследствие меньшего развития явления вторичного окис­ ления во время наполнения изложниц, что позволяет

снизить расход раскислителей. Кроме того, при увели­ чении массы слитка и сопутствующего этому увеличению отношению площади поперечного сечения к высоте уменьшается объем усадочной раковины, которая в боль­ шей мере компенсируется крупными пузырями. Авторы [180] показали, что, чем больше отношение высоты слит­ ка к толщине и чем меньше отношение ширины к толщи­ не, тем меньше (при определенной степени раскисленности стали) глубина усадочной раковины. «Мост» ме­ талла над усадочной раковиной в крупных слитках обычно толще, чем в мелких.

Авторы [169, 181] отмечают, что с увеличением пло­ щади сечения изложницы увеличивается длина подкор­ ковых пузырей и их расстояние от поверхности, а с уве­ личением толщины п высоты слитка полуспокойной ста­ ли уменьшается толщина «моста».

Установлено [182], что при увеличении толщины слитка низкоуглеродистой полуспокойной стали несколь­ ко уменьшается протяженность по высоте зоны сотовых пузырей, их количество и длина.

В. Ф. Поляков ', сравнивая макроструктуру слитков полуспокойной стали нормальной степени раскисленностп массой от 0,25 до Ют, установил, что в мелких слит­

усадочной раковины, протяженность зоны сотовых пузы­ рей в головной части слитка, а также ширина поражен­ ного подкорковыми пузырями слоя заметно меньше, чем в 4-т слитках.

Установлено, что степень ликвации элементов в круп­ ных слитках полуспокойной стали невелика, с этих по­ зиций увеличение массы слитка не должно встречать возражений [75,88].

Внутренние стенки сквозных изложниц, применяю­ щихся для разливки кипящей и полуспокойной стали, большей частью имеют гладкую поверхность.

1 П о л я к о в В. Ф. Исследование некоторых факторов выплавки полусиокойной стали с целью совершенствования технологии ее про­ изводства. Автореф. канд. дис. М., 1964.

50