книги из ГПНТБ / Производство шарикоподшипниковой стали М. И. Колосов, А. И. Строганов, И. Я. Айзеншток. 1960- 21 Мб

После прожигания струей алюминиевого листа герметичность

вакуум-камеры обеспечивается слоем металла, заполнившего приемную воронку. Уровень металла в приемной воронке до кон­ ца перелива должен быть максимальным.

При переливании стали этим способом со скоростью около

7—10 т!мин температура жидкой стали в нижнем ковше пони­ жается примерно на 30—40°.

На заводе «Днепроспецсталь» в процессе перелива темпера­ тура металла падала на 70—90е; при вакуумировании в ковше температура понижалась всего на 30—40° [161]. На этом заводе методом перелива из одного ковша в другой было обработано под вакуумом 10 плавок шарикоподшипниковой стали и 25 пла­ вок легированной конструкционной стали главным образом мар­

ки ЗОХГСНА. Было установлено, что при такой обработке во­ дород из металла удаляется в значительно больших количествах, чем при вакуумировании в ковше. Так, в стали марки ШХ15 и

ШХ15СГ среднее содержание водорода до обработки переливом составляло 6,37 сл3/100 г, а после обработки — 4,92 сж3/100 г,

т. е. при переливе в вакууме удалено 23% водорода от первона­ чального содержания его в металле. В конструкционной стали получено соответственно 5,58 и 4,49 сж3/100 а, следовательно, уменьшение содержания водорода в этой стали составило 19,5%, что примерно в два раза больше, чем при вакуумировании в ковше.

При обработке металла методом перелива загрязненность шарикоподшипниковой стали неметаллическими включениями нс уменьшается. Описанный способ вакуумирования стали при пе­ реливе из ковша в ковш неудобен тем, что требует очень высо­

кого перегрева металла в печи в связи с большим перепадом тем­

пературы металла за период перелива. Поэтому такой способ ва­ куумирования до сих пор не получил широкого применения.

Вакуумирование при разливке. Наиболее широкое применение получил третий способ вакуумирования металла —

при разливке сверху слитков, предназначенных для поковок. В этом случае изложницу помещают в вакуумную камеру, на ко­

торую устанавливают промежуточный ковш, обычно применяе­

мый при разливке крупных слитков.

Размер отливаемых слитков определяется только размерами вакуумных камер и ковшей. На рис. 46 показана установка Урал­ машзавода, в которой, по сообщению С. П. Замотаева, регулярно

разливают сталь в крупные слитки весом до 120 т.

Уплотнение стыка промежуточного ковша с крышкой и крыш­ ки с камерой производится специальной вакуумной круглой ре­ зиной диаметром 50 мм.

Для сохранения вакуума и регулировки разливки промежу­

точный ковш имеет стопорное устройство. Тщательной притир-

(ниже пробки) специальной пластинки толщиной 1,5—2,0 мм, обмазанной раствором жидкого стекла, удается получить доста­ точно качественное уплотнение.

Иногда алюминиевым листом перекрывается отверстие в крышке вакуум-камеры. 1 азы из акуум-камеры откачивают специ­ альными насосами (РВН-30;

ВН-6 и др.).

Обычно для откачки систе­ мы до заливки требуется 10— 15 мин. При разливке промежу­ точный ковш наполняют метал­ лом на достаточную высоту и затем открывают стопор. Ме­ талл расплавляет алюминиевую прокладку и струя попадает в разреженное пространство ка­ меры. Происходит интенсивное

раздробление струи на отдель­

ные капли или на тонкие нити.

Проведенные на Уралмашзаводе опыты при разливке стали мар­ ки 30XH3M показали, что слитки одной плавки без дегазации содержали водорода 5,6—6,4 см3/100 г, а слитки, разлитые в ва­

куум-камере (после дегазации), — 3,4—4,8 сж3/100 г, т. е. содер­ жание водорода снизилось примерно на 30%.

По данным, Уралмашзавода общее количество неметалличес­ ких включений в дегазированном металле составляет в среднем: 0,0059%, а в металле обычной разливки — 0,0110%. Опыты про­ водились при разливке кислого мартеновского металла.

По данным А. Тикса, содержание водорода в жидкой стали

при разливке в вакуум-камере снижается на 50%. Данные о со­

держании водорода в пробах жидкой стали до и после дегаза­

ции приводятся на рис. 47 [162].

На рис. 48 показана зависимость содержания водорода в жид­

Данные, приведенные на рис. 47 и 48, подтверждают, что при вакуумной разливке содержание водорода в стали почти дости­ гает равновесного.

Наряду с процессом дегазации, происходит возгонка летучих металлов и окислав, скопляющихся на фильтрах насосов. Хими­ ческий состав этого осадка на фильтрах следующий: 17,9% FeO;

47,0% МпО; 0,5% СаО; 1,1% SiO2; 1,4% Zn; 2,6% Си; 0,2% Эпи

1,0% РЬ. По-видимому, марганец, цинк, медь и олово, а возмож­ но и другие металлы, испарились из жидкой стали вследствие высокого давления их паров.

Влияние дегазации на свойства стали. При дега­ зации стали в период разливки макроструктура слитка улуч­

шается и брак поковок по внутренним порокам и другим дефек­ там, обнаруживаемым ультразвуковым дефектоскопом, резко

снижается. Отсутствует заметная разница в содержании водо­ рода в поковках среднеуглеродистой стали, изготовленных из головной, средней и донной частей слитка, а также между коркой и осевой зоной. В противоположность этому в поковках из конт­ рольных слитков, отлитых на воздухе, наблюдаются более вы­ сокие колебания в содержании водорода. На поковках, изготов­ ленных из аустенитной стали, разница как по сечению, так и по высоте слитка значительная [162]. Распределение водорода в поковках из слитков, отлитых на воздухе и в вакууме, приводит­ ся на рис. 49. Содержание водорода в поковке определялось ме­ тодом горячей экстракции.

Тике [162] указывает, что флокеночувствительность вакууми­ рованной стали резко снижается. Дегазированная сталь имеет несколько более высокие пластические свойства, чем сталь, отли­

тая обычным методом.

Рассмотрим преимущества и особенности разливки стали в вакууме.

1. Значительным преимуществом разливки стали в вакууме

является предотвращение окисления струи и зеркала стали, по­ скольку в вакуумной камере практически не содержится кисло­ рода. Заплески металла на стенках изложницы при этом способе

разливки не представляют опасности, поскольку они не окис­ ляются, и поэтому не являются причиной возникновения дефек­ тов поверхности слитка.

2. Накопленный опыт показал, что при разливке стали в вакууме можно обойтись без смазки изложниц. Благодаря этому

исключается возможность поглощения сталью водорода из

а

Ск3b~75Mn3~75Mn3~75Mn3G-X20№3G-X20M3 5

2 — проба из слитка после дегазации: б — отливка слит­ ка в атмосфере и вакууме: / — проба слитка, отлитого в атмосфере, 2 — проба слитка, отлитого в вакууме

Д авление, мм рт. ст

Рис. 48. Содержание водорода в стали после об­ работки в вакууме

материала смазки. Срок службы несмазываемых изложниц при отливке слитков в вакууме превышает срок службы таких же, но смазываемых изложниц при разливке стали в атмосферных условиях [162]. Кроме того, было установлено, что кипение на

талкивает плавающие на поверхности выделения, как и при

наличии смазки. Следует, впрочем, отметить, что такие выделе­ ния редко образуются при отливке слитка в вакууме.

3. Обработка изложницы с прибыльной надставкой в вакуу­ ме до разливки имеет существенное значение, особенно для над­ ставки, которая все же имеет влагу в огнеупорной футеровке и

обмазке.

-208 Разливка стали

4. Для достижения полной дегазации желательна небольшая скорость разливки, обусловливающая возможность более дли­ тельной обработки в вакууме большей поверхности жидкой ста­ ли. Следует иметь в.виду, что дегазированная сталь имеет боль­

шую жидкотекучесть, чем разлитая в обычных атмосферных ус­ ловиях-

5. Дегазированная сталь имеет меньшую флокеночувстви-

тельность, повышенные пластические свойства и меньший боак по внутренним дефектам.

Разливка стали сифоном под вакуумом в литературе не описа­ на. Практически разливка стали сифоном под вакуумом воз­ можна по схеме, разработанной на металлургическом заводе в г. Кладно (Чехословакия) и представленной на рис. 50 и 51.

Вакуумная обработка жидкого металла при разливке приме­ няется обычно при производстве конструкционных сталей для тяжелого машиностроения и трансформаторной стали. При раз­ ливке шарикоподшипниковой стали в производственных мас­ штабах этот вид обработки металла до настоящего времени не применяется, так как эту сталь разливают обычно в слитки небольшого развеса.

210 Разливка стали

жений в связи с превращением аустенита в зернистый перлит в

точке Агь Замедленное охлаждение достигается путем охлаж­ дения металла вместе с печью; скорость охлаждения в этом слу­ чае составляет примерно 20°/час. Замедленное охлаждение с пе­ чью достаточно вести до 600°, после чего можно охлаждать слит­ ки на воздухе.

Рекомендуемый в литературе [163] изотермический отжиге целью повышения производительности печей себя не оправдал и не получил применения при отжиге слитков шарикоподшипнико­ вой стали.

При отливке шарикоподшипниковой стали в слитки небольшо­ го развеса (1,2—1,5 т) образование внутренних трещин можно устранить замедленным охлаждением в неотапливаемых колод­ цах или ямах. Слитки сажают в колодцы при температуре не ниже 700° и охлаждают до 200—300° в течение 20—24 час.

В исключительных случаях при недостаче площадей в цехе малые слитки (развесом 1,2 т) стали ШХ15 и ШХ15СГ охлаждают в из­ ложницах в течение 6 час. Слитки стали ШХ6—9 (по опыту Челябинского металлургического завода) нельзя охлаждать в изложницах, так как стали этих марок больше предрасположе­ ны к образованию трещин.

В прокатные цехи слитки поступают в холодном или горя­ чем состоянии; холодные слитки предварительно подвергаются исправлению с целью удаления поверхностных дефектов.

На некоторых зарубежных заводах до сих пор практикуется сплошная обдирка слитков на станках. Такое исправление слишком дорого и малопроизводительно, ио для слитков неболь­ шого развеса, отлитых сверху, эта операция обеспечивает вы­ сокое качество поверхности слитков.

При разливке стремятся получить хорошую поверхность слитка (путем сифонной разливки) и производят лишь местное удаление дефектов с помощью пневматических зубил, огневых резаков и наждачных станков. При удалении дефектов зубилами необходимо следить, чтобы места вырубки не имели резких переходов, так как в противном случае при прокатке могут образоваться закаты. Крупным недостатком пневматической

вырубки является малая производительность, не превышающая

0,30—0,35 пог. м/мин, и трудность удаления глубоко лежащих пороков (глубже 5 лш).

При огневой зачистке металл в месте зачистки нагревается до температуры воспламенения и сгорает в струе кислорода.

Это приводит к большому температурному перепаду металла на ограниченном пространстве, что может вызвать появление тре­ щин. Напряжения увеличиваются в месте нагрева и в результа­

те структурных превращений. С целью снижения напряженно­ сти металла слитки шарикоподшипниковой стали приходится

Глава 13

ПРОКАТКА И ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА СТАЛИ

Нагрев слитков под прокатку

Слитки под прокатку нагревают в методических печах или нагревательных колодцах. В нагревательных колодцах очень

трудно выдержать определенный режим нагрева в низкотем­ пературном интервале, поэтому в нагревательные колодцы в любом случае целесообразно подавать горячие слитки.

Продолжительность пребывания слитков в колодцах, как

правило, определяется температурой слитков перед посадкой. По сообщению Я. С. Гинцбурга и К. К- Андрацкого [164], на одном из отечественных заводов одно время применяли следую­ щий режим нагрева мелких слитков шарикоподшипниковой ста­ ли (табл. 98).

Таблица 98

Режим нагрева слитков

Продолжительность нагрева, час. — мин.

Во второй период нагрева температура поверхности и центра слитка выравнивалась, а целью третьего периода являлось дове­ дение температуры до заданной.

Однако скорость нагрева можно увеличить без ухудшения качества стали. В частности, для слитков развесом 2,65 т можно рекомендовать следующую минимальную продолжительность на­ грева (по данным Челябинского металлургического завода).