скрыть подразделы

Главная страница » Краткая характеристика технологии производства и качества трубных слитков


Краткая характеристика технологии производства и качества трубных слитков

Трубные слитки используются для изготовления труб диаметром более 140 мм на установках с пилигримовыми станами в связи с трудностью получения круглой катаной заготовки большого диаметра. Применяют слитки круглого или многогранного сечения с конусностью около I % и массой до 3.5 т.

Спокойную сталь разливают снизу (сифоном) и сверху в изложницы. уширяющиеся кверху, с прибыльными надставками, а кипящую в изложницы, уширяющиеся книзу.

Характеристики готовых труб, производимых на предприятиях России, и исходных слитков приведены в табл. 1.

Схемы разливки представлены на рис. 1.

Рис. 1. Схемы разливки стали сверху (а). сифоном (б): 1 - ковш; 2 - изложница; 3 - поддон; 4 - «центровая»; 5 - сифонный кирпич

Особенности разливки стали сверху

Разливку сверху производят как непосредственно из сталеразливочного ковша, так и через промежуточные ковш и воронки. При разливке сверху струя металла должна быть направлена строго но центру изложницы. Во избежание разбрызгивания металла при ударе струн одно изложницы разливку начинают медленно при неполностью открытом стопоре разливочного ковша. После образования «подушки» жидкого металла разливку ведут полной струей. Скорость разливки при этом зависит от диаметра разливочного стакана. Прибыльную часть слитка заполняют медленно, что способствует выводу усадочной раковины в прибыль. Обычно время заполнения прибыльной надставки составляет 50...70%от времени заполнения тела слитка. Скорость разливки сверху изменяется в пределах от 0,3 до 1,0 м/мин. Длительность наполнения тела слитков массой от 2 до 20 т составляет 2...8 мин.

Особенности сифонной разливки

При сифонной разливке низ изложницы также заполняют медленно. В дальнейшем скорость разливки регулируют в зависимости от вида поверхности металла в изложнице. Обычно на поверхности металла образуется окисленная корка, завороты которой у стенок изложницы вызывают ухудшение качества слитка (см. ниже раздел 3.2.3). Толщина корки возрастает при малой скорости разливки, недостаточной температуре металла и в особенности при наличии в стали легкоокисляющихся элементов (алюминия, титана, хрома). Для предотвращения заворотов корки разливку стараются вести с «чистым зеркалом» или так, чтобы между коркой и стенкой изложницы был рант жидкого металла (при разливке сталей, содержащих алюминий, титан и повышенное количество хрома, избежать заворотов корки путем увеличения скорости разливки обычно не удается).

Скорость разливки стали сифоном обычно находится в пределах от 0.15 до 0,6 м/мин. Прибыльную часть слитка, как и при разливке сверху, наполняют замедленно (время наполнения составляет 50...70% от времени наполнения тела слитка). Длительность наполнения тела слитков массой oт 1 до 13 т изменяется в пределах от 1,5 до 9 мин.

После окончания наполнения слитка спокойной стали поверхность металла в утепленной прибыльной надставке засыпают люнкеритом или теплоизолирующими смесями. Платформы с затвердевающими слитками выдерживаю! в разливочном пролете без движения от 40 мин до 2 ч (в зависимости от марки стали и массы слитка). Необходимость длительной выдержки до начала транспортировки вызвана тем, что сотрясение кристаллизующегося слитка вызывает резкое усиление внеосевой ликвации.

Характеристика слитков, применяемых для производства труб

Вил труб

Завод

Челябинский трубопрокатный

Таганрогский металлургический

Размер труб DT×ST, мм

Диаметр слитков (заготовок). мм

Вес слитков, кг

Размер труб DT×ST, мм

Диаметр слитков (заготовок), мм

Вес слитков. кг

Обсадные для трубо­проводов

325 х 10...12 351 х 10...12
377 х 10...12
426 х 11.„12

490 / 475
490 / 475
547 / 531
615 / 600

2320
2320
2632
3100


146 х 7...12
68x7...14


345 / 330
345 / 330


950...1250
1160...1280

Баллонные:
- из слитка
с прибылью

 

325
426
465

 

566 / 583
566 / 583
566 / 583

 

3510
3510
3510

 

141 х 8...11*
168 x 8... 12*

 

345 / 330
345 / 330

 

975... 1250
975... 1200

- из заготовки центробежной
отливки

435 х 25
426 х 30

625/610
650 / 630

3980
3800

 —

— 

— 

Толстостенные:
- из слитка

5661583

 

3510

112 X 19**

345 / 330

950

- из заго­товки

 

351
377
426
465
508

540 / 500
540 / 500
600 / 510
600 / 510
650 / 510

2780
3125
3430
3430
3445

 —


 —









*   Бурильные трубы.

** Квадратные штанги.

Характерные дефекты трубных слитков

К основным дефектам стальных слитков относятся рассмотренные выше усадочная раковина в слитках спокойной стали, химическая неоднородность слитков, плены на их поверхности. Качество слитка определяется также наличием других дефектов, образующихся при заполнении сталью изложницы и при затвердевании стали. Остановимся на описании наиболее существенных дефектов.

Осевая рыхлость. В осевой части слитка спокойной стали обнаруживаются скопления мелких усадочных пустот, называемые осевой рыхлостью.

Прокатка металла не всегда обеспечивает заваривание осевых нор. особенно при производстве заготовок крупного сечения вследствие меньшей степени обжатия. Наличие осевой пористости обнаруживают при контроле макроструктуры прокатанных заготовок. При выявлении недопустимой центральной пористости металл не используют для изготовления деталей ответственного назначения.

Увеличению осевой рыхлости способствую! понижение температуры разливаемого металла, увеличение массы слитка, наличие в стали элементов, способствующих усадке при затвердевании (в особенности углерода), наличие элементов, повышающих вязкость жилкой стали (хрома, титана).

На развитие осевой рыхлости большое влияние оказывает конусность слитка. Чем больше конусность, тем больше затвердевает вышележащий слой по сравнению с нижележащим, что улучшает питание жидким металлом нижележащих слоев осевой части слитка и уменьшает осевую пористость.

Однако обычно конусность слитков ограничивают 2...4 %, так как большая конусность затрудняет прокатку слитков.

Улучшение обогрева верхней части слитка приводит к уменьшению осевой пористости.

Заворот корки. Это наиболее часто встречающийся дефект поверхности слитка. Причиной его возникновения является окисление и охлаждение открытой поверхности жидкого металла в изложнице.

При сифонной разливке поверхность поднимающегося в изложнице металла покрывается пленкой окислов, образующихся в результате окисления составляющих стали кислородом воздуха. Затвердевающий под пленкой металл образует вместе с ней корку, которая поглощает также всплывающие в жилкой стали неметаллические и шлаковые включения. Толщина и размеры корки зависят от температуры металла, скорости разливки и состава стали. Пониженная температура разливаемой стали, уменьшение скорости разливки и в особенности наличие в стали легкоокисляюшихся элементов ведут к ускоренному образованию и росту корочки.

Растущая корочка может покрыть всю поверхность металла и прилипнут!» к стенкам изложницы. Поднимающийся снизу металл прорывает корочку, заворачивает и заливает ее, продолжая двигаться вверх. В месте за ворога корочки в слитке обнаруживаются скопления неметаллических включений и газовые пузыри, которые образуются и результате взаимодействия окислов корочки с содержащимся в стали углеродом. При прокатке в местах заворота корки возникают рванины. При разливке сталей, содержащих легкоокисляющиеся элементы - хром, алюминий, титан, заворотами корки может быть поражена вся поверхность слитка.

Поверхность слитков, пораженных заворотом корки, необходимо зачитать перед прокаткой. Слитки зачищают с помощью абразивных кругов, огневым методом, вырубкой пневматическими молотками и обдиркой на токарных станках. Зачистка усложняет производство и вызывает значительные потери металла. В связи с этим в последние годы все более широкое распространение получили различные методы защиты поверхности жидкого металла от окисления в изложнице.

Поперечные горячие трещины. Образование наружных поперечных трещин вызвано зависанием слитка в изложнице в процессе кристаллизации. При наличии выбоин в стенках изложницы или зазора между изложницей и прибыльной надставкой жидкий металл заполняет эти углубления и застывает в них. В дальнейшем полузатвердевший слиток зависает в этом месте, так как его длина уменьшается вследствие усадки стали. При недостаточной прочности корочки затвердевшего металла она может разорваться под действием веса слитка.

Для предупреждения образования этого дефекта необходимо обеспечивать плотное соприкосновение изложницы е прибыльной надставкой и отбраковывать изложницы с дефектными стенками.

Продольные горячие трещины. Продольные наружные горячие трещины появляются в результате разрыва тонкой корочки затвердевшего металла при кристаллизации слитка. Длина продольных трещин может быть значительной: I м и более, ширина обычно составляет 1...3 мм.

Трещины образуются следующим образом. В результате усадки корочки затвердевающего слитка и теплового расширения изложницы между слитком и изложницей образуется зазор. Жидкий металл оказывается как бы в сосуде, стенками которого служит затвердевшая корочка. Тонкая корочка может не выдержать ферростатического давления жидкого металла, в результате чего и могут образоваться продольные трещины. Обычно продольные трещины располагаются по углам слитка.

Возможно образование горячих продольных трещин и на гранях слитка в результате неправильного центрирования струн металла при разливке сверху. Если при заполнении изложницы струя металла отклонится от оси изложницы, она будет размывать наружную корочку затвердевшего металла и последняя может быть разорвана и месте наименьшей толщины.

Склонность стали к образованию продольных трещин возрастает при повышении температуры стали и скорости разливки, так как в этом случае медленнее нарастает толщина корочки затвердевшего металла. Склонность к трещинообразованию зависит также от формы поперечного сечения слитка и изложницы. Слитки, отливаемые в круглые изложницы, в большей мере, чем слитки другой формы, склонны к образованию продольных трещин. Это связано с тем, что при круглом профиле образуется наименьшая поверхность соприкосновения слитка и изложницы и медленнее увеличивается толщина корочки затвердевшего металла. Наименьшей склонностью к образованию продольных трещин обладают слитки, отливаемые в прямоугольные изложницы е вогнутыми и волнистыми гранями.

Уменьшение скорости разливки, исключение чрезмерного перегрева стали, применение изложниц с вогнутыми и волнистыми стенками обычно позволяют снизить образование горячих продольных трещин.

Продольные холодные трещины. Холодные наружные продольные трещины образуются в процессе охлаждения затвердевшего слитка на его гранях при температуре ниже 600 °С. Они возникаю! при слишком быстром охлаждении слитков в результате термических и фазовых напряжений. Для предотвращения образования этих трещин следует применять замедленное охлаждение слитков. Наиболее действенное средство против образования термических трещин посадка слитков в нагревательные колодцы в горячем состоянии.

Склонность стали к образованию холодных трещин возрастает при легировании хромом, марганцем, кремнием, а также при содержании в стали более 0.4 % углерода.

Подкорковые газовые пузыри. В слитках спокойной стали иногда встречаются пузыри, расположенные вблизи поверхности слитка. Их называют подкорковыми. Причиной появления подкорковых пузырей может служить излишне толстый слой смазки изложниц. Она не успевает выгореть до подхода жидкого металла, и газы, образующиеся при возгонке смазки, задерживаются в кристаллизующемся металле, образуя пузыри. Пузыри образуются и мри слишком высоком (более 0,5 %) содержании влаги в смазке в результате ее испарения.

Подкорковые пузыри возникают также при разливке недостаточно раскисленной стали вследствие образования пузырьков СО при ее кристаллизации.

Образуются подкорковые пузыри и в результате разбрызгивания стали при разливке ее сверху. Приставшие к стенкам изложницы капли металла окисляются с поверхности. Попав к жидкую сталь, окислы капель реагируют с углеродом стали, образуя пузырьки СО. По этой же причине газовые пузыри образуются в местах заворота окисленных пленок и корочки.

Подкорковые пузыри ведут к образованию при прокатке волосовин - мелких тонких трещин.

Рослость слитки и внутренние газовые пузыри. Причиной этого дефекта слитков спокойной стали является повышенное содержание в ней водорода. Во время кристаллизации избыточный водород выделяется из металла, что вызывает «рост» металла в изложнице, а также наличие пузырей в слитке. Наиболее часто этот дефект поражает слитки кремнистой стали.

Просмотров: 4509    Создан: 2012-12-12    Источник: Трубные технологии

Оцените статью: 1 2 3 4 5


Система Orphus