Рыхлость металла что это

Рыхлость металла что это

Бурение скважин является широко популярной услугой, которая помогает не быть зависимым от централизованного водоснабжения, получить собственный источник чистой воды.

Как правило, для заведений общественного питания необходимо специальное оборудование. Без холодильного стола на кухни ни как не обойтись. Это оборудование объединяет в.

Незастекленный балкон является своеобразным бельмом на глазу современных апартаментов, заметно проигрывающим в своей эстетике тем балконным конструкциям, на которых уже.

Как только на рынке появились первые лампочки, они имели цоколь е27, они и сегодня пользуется очень большим спросом. Это стандартизация мирового масштаба, практически в.

Строительная сфера очень развита, сегодня можно увидеть объекты только на подготовленных сухих площадках, но и на воде. Обратите внимание на современный порт, большая.

Освещать промышленные помещения традиционными светильниками не получится. Причина довольно проста: если в производственном цехе установить простой светильник, он будет.

Для обработки земли, ухода за разными растениями аграрии часто используют полногабаритную технику (трактора), а также средства малой. Используется эта техника также в.

Антифриз – специальная охлаждающая смесь. В автомобиле ее заливают в систему охлаждения мотора. От двигателя лишнюю тепловую энергию жидкость отводит при циркуляции.

Источник

Дефекты исходного материала

Стальной слиток — кристаллическое тело неоднородное по плотности, неметаллическим примесям, химическому составу и строению. Неоднородности слитка могут быть физиче­ские, кристаллические и химические. Они ухудшают качест­во стали, а иногда являются причиной брака в прокатном производстве.

К физической неоднородности относят усадочную рако­вину, газовые пузыри и неметаллические включения. Кри­сталлическая неоднородность слитка вызвана условиями его затвердевания. К химической неоднородности слитка относят цокольную, объемную и дендритную ликвации.

Уменьшение объема жидкого металла при охлаждении приводит к образованию так называемой усадочной рако­вины (см. рис. 54), которая образуется в центре слитка, в верхней его части. Усадочная раковина может быть не­больших размеров, может быть вытянута вдоль слитка на большую глубину, имеет различную форму, может быть со­средоточена в одном месте или рассеяна. Для борьбы с усадочной раковиной применяют специальные утепленные керамические надставки — прибыли, которые затем среза­ют вместе с раковиной. После прокатки слитка отрезают конец полосы, соответствующий протяженности усадочной раковины. Чем больше усадочная раковина, тем больше металла идет в обрезь и тем меньше выход годного. При прокатке качественной и легированной стали обрезь дости­гает 20 % и более массы слитка.

Кроме усадочной раковины, в слитке могут образовать­ся следующие дефекты.

Усадочная рыхлость — мелкие пустоты, скапливающие­ся в центре слитка, причиной которых является также не­равномерное охлаждение и уменьшение объема слитка при охлаждении.

Ликвация — химическая неоднородность слитка, т. е. неравномерное распределение вредных примесей по сече­нию слитка. Она вызывается неравномерностью кристалли­зации. Вначале кристаллизуются зерна, содержащие меньше серы, фосфора, повышающих температуру плавления. В кристаллах, затвердевающих позднее, этих примесей зна­чительно больше. Химическая неоднородность отрицатель­но влияет на механические свойства металлов.

Газовые пузыри (раковины)— пустоты внутри слитка. Они образуются вследствие растворимости газов в жидком металле и располагаются по длине слитка под коркой и иногда выходят на поверхность. При прокатке газовые пу­зыри обнажаются и могут быть причиной брака. На гото­вом прокате образуются волосовины, похожие на трещины, иногда довольно глубокие. При прокатке листовой стали пузыри приводят к браку в виде изъеденной поверхности листа.

Трещины бывают наружные, внутренние, продольные и поперечные. Причиной трещин является неравномерность охлаждения металла. При заливке очень горячей стали в изложницы трещин получается больше.

Плены — приварившиеся капли стали, возникающие вследствие разбрызгивания металла при разливке в излож­ницы.

Неметаллические включения могут быть в виде частиц шлака, попавших в изложницу из ковша вместе с металлом и не успевших всплыть кверху при застывании металла в виде химических соединений (Al₂O₃; SiO₂; MnO, FeO), об­разующихся при раскислении стали в ковше, а также соединений, химический состав которых соответствует составу огнеупорных материалов, применяемых для футеровки же­лоба, ковша и поддона. Все неметаллические включения ухудшают физико-механические свойства готовых изделий (проката) и могут привести к браку. Будучи на поверхно­сти слитков, они способствуют появлению поперечных тре­щин и рванин на поверхности блюмов, слябов, заготовок и ютового проката. Неметаллические включения остаются в стали после прокатки.

При раскислении стали (введении избыточного количе­ства раскислителей) создается недостаток кислорода. Вследствие перераскисления металла получается избыток газов, которые не успевают выделиться из слитка и обу­словливают его рост.

При сифонной разливке, если скорость разливки недо­статочна или изложницы высокие и узкие, металл в верх­ней части изложницы быстро остывает и густеет. Газы, на­ходящиеся в это время в металле, не могут выйти наружу, в результате чего происходит вспучивание верхней поверх­ности слитка с образованием нароста с поперечными рубцами, который называют рослостью.

В случае недостатка раскислителей в стали остается много несвязанного кислорода, который вызывает вспени­вание металла в изложнице. При последующем более быст­ром застывании периферийных слоев слитка центральная часть его подвергается усадке.

Если сталь разливают при высокой температуре, то в ней будет содержаться большое количество газов. Металл, находящийся у стенок изложницы, быстро остывает из-за отдачи тепла стенкам изложницы. В результате образуется корка металла, не поддающаяся усадке. Осевая часть слит­ка, более насыщенная газами, продолжает уменьшаться в объеме и опускается, вследствие чего верхняя часть слитка получается с большой усадкой в середине (такой порок на практике называют голенищем).

Рослость и усадка слитков приводят к увеличению рас­хода металла на обрезь и расслоению переднего конца при прокатке на обжимных станах.

К поверхностным дефектам слитков относят плены, поперечные и продольные трещины, поверхностные шлаковые включения, завороты, свищи, поры и др. Все эти дефекты связаны с качеством изложниц, скоростями разливки и ох­лаждения стали.

Дефекты блюмов, слябов и заготовок разделяют на две группы: а) дефекты литейного происхождения, которые обусловлены какими-либо дефектами слитков; б) дефекты прокатного происхождения, причинами которых являются нарушения в технологическом процессе прокатки полупро­дукта.

К дефектам блюмов, слябов и заготовок относят в пер­вую очередь нарушения целостности металла, трещины, во­лосовины, рванины, скворечники, закаты и др.

Причиной образования поверхностных нарушений це­лостности металла являются дефекты слитков: трещины и рванины, газовые пузыри, плены и завороты, неметалличе­ские включения, транскристаллическая структура, а также собственно процесс прокатки (величина обжатия за проход, система калибровки, температура, скорость прокатки и др.).

Волосовины в отличие от трещин представляют собой мелкие наружные трещины, вытянутые обычно в направле­нии прокатки. Причиной их образования являются подкор­ковые пузыри, если они близко расположены к поверхности слитков и если нагрев и деформация приводят к выходу этих дефектов на поверхность прокатываемого металла.

Рис. 56 “Скворечники” на блюмах

Рванины на поверхности блюмов представляют собой разрывы (надрывы) металла разнообразного очертания. Они часто переходят в скворечники — крупные разрывы, идущие от поверхности внутрь (рис. 56). Причиной образо­вания скворечников является быстрый и неравномерный нагрев, при котором могут получаться поперечные трещи­ны, расширяющиеся и углубляющиеся при прокатке.

Закаты по внешнему виду похожи на тонкую продоль­ную трещину и представляют собой вдавленный и закатан­ный заусенец. Если же вдавливаются и закатываются всяко­го рода возвышения, то закат в этом случае похож на плену, представляющую собой тонкое плоское отслоение. Об­разуются плены от брызг при разливке стали сверху, под­корковых пузырей, плохого раскисления металла, а также от наслоения на палках и от использования сильно выработанных калибров.

Царапины (риски) на поверхности загото­вок образуются от при­менения изношенных проводок и выработан­ных калибров.

Дефекты на полу­продукте получаются при резке на ножницах (косом резе, загибе конца полосы, смятии кромок на торце, образовании заусенцев на торце). При недостаточ­ной обрезке концов на блюмах могут оставаться следы усадочной раковины и рыхлости.

Дефекты прокатного происхождения на блюмах, слябах и заготовках могут быть вызваны неправильными нагревом слитков, настройкой стана, калибровкой валков, низким качеством валковой арматуры и неправильной ее установ­кой, износом калибров, неправильными температурным ре­жимом прокатки, режимом охлаждения металла после про­катки и др.

При прокатке блюмов могут встречаться следующие де­фекты профиля (рис. 57). Блюмы ромбического сечения (рис. 57, а) получаются из-за неравномерного нагрева слит­ка; из-за смещения ручьев, при прокатке и калибре, ширина которого больше стороны задаваемого блюма, или при про­катке полосы на ребро с отношением сторон более 1,5, в особенности при малых сечениях. Подрез блюмов (рис. 57, б) возникает из-за смещения ручьев или задачи полосы на бурты. Лампасы (заусенцы) на блюмах (рис. 57, в) по­лучаются на двух противоположных сторонах в результате переполнения калибров металлом из-за недостаточного вы­пуска калибра, когда в нем производят несколько проходов. Блюмы-свертыши (рис. 57, а) получаются из-за смещения ручьев, перекоса валков, задачи полосы на бурты и нерав­номерного нагрева слитка. На образование свертышей мо­жет влиять выпуск калибров и обжатие. Разносторонность (рис. 57, д) и выпуск боков (рис. 57, е) происходит от не­равномерного зазора по крайним буртам валков.

При прокатке заготовок (на непрерывных заготовочных станах) могут быть следующие дефекты профиля (рис. 57).

Односторонний лампас (рис. 57, ж) образуется из-за несимметричной установки вводных проводок по отношению к вертикальной оси калибра. Двусторонний лампас (рис. 57, з) получается из-за переполнения калибра металлом. Подрез заготовок (рис. 57, и) образуется при смещении ручьев калибра, а также при недокантовке полосы, задава­емой в данный калибр. Невыполнение горизонтальных уг­лов у заготовки (рис. 57, к) наблюдается в том случае, если металл в недостаточном количестве поступает в данный ка­либр. Прямоугольное сечение вместо квадратного получа­ется при прокатке заготовки в квадратном калибре со сме­щенными ручьями (рис. 57, л). Выпуклые бока у заготовок (рис. 57, м) образуются в том случае, если стенки калибра значительно выработаны.

Источник

Усадочная раковина и усадочная рыхлость

Переход металла из жидкого состояния в твердое связан с формированием кристаллической структуры, при которой упаковка атомов более плотная, что приводит к уменьшению удельного объема металла и неизбежной усадке его от 2,0 до 5,3%.

Формирование усадочной раковины в спокойном металле видно из приведенной схемы (рис. 132). Усадка проявляется в виде ворон­кообразной пустоты как результат кристаллизации последова­тельных слоев металла в каждом случае из жидкости пониженного уровня. Эта усадка приводит к образованию сосредоточенной уса­дочной раковины в верхней центральной части слитка. Неизбежная усадка металла при кристаллизации создает осевую рыхлость (пористость) и рассеянную пористость по всему сечению слитка. В большинстве случаев осевая рыхлость располагается под уса­дочной раковиной на расстоянии 250—350 мм от нее и распространяется вниз на значительную глубину второй и третьей четверти высоты слитка.

Осевая рыхлость образуется в случае недостаточности питания жидким металлом при кристаллизации осевой области слитка. На макроотпечатках травленых продольных разрезов слитков осе­вая рыхлость выявляется в виде конической V-образной формы, с вершиной, обращенной вниз.

Рассеянная или рассредоточенная рыхлость образует общую по­ристость в раскате слитка. Основной причиной образования рас­сеянной рыхлости является замедленное охлаждение слитка в процессе кристаллизации металла. Развитие крупнодендритных равноосных кристаллов может увеличить рассеянную рыхлость, так как при формировании каждого кристалла повторяется про­цесс местной усадки.

Образование усадочной раковины в какой-то мере взаимосвя­зано с выделением газов из металла. Усадочные процессы разви­ваются при переходе металла из жидкого состояния в твердое, при этом же переходе резко снижается растворимость газов, что не может не оказать влияния на усадку стали. Усадочная раковина заполнена газами при давлении до 0,3 Мн/м 2 (3,0 ат). В составе газа преобладает водород до 93%.

Сумма пустот в слитке, образованных в результате усадки, должна быть постоянной, зависящей от начальной температуры и физических свойств металла, определяющихся его составом:

Суммарная объемная усадка ε_v слагается из суммы трех усадок: в жидком состоянии, при затвердевании и в твердом состоянии:

Анализируя эти два уравнения, можно сделать вывод, что влия­ние температуры на сумму пустот невелико, так как температура жидкой стали практически меняется в небольших пределах и два последних слагаемых второго уравнения постоянны и не зависят от температуры.

Однако влияние температуры может сказаться на распределении и перераспределении пустот при неизменной сумме всех пустот. Так, например, при разливке горячего металла будут лучше за­полняться микропоры, создающиеся при твердении металла, но будет в большей мере развиваться усадочная раковина. При раз­ливке холодного металла слиток будет менее плотен, но с меньшей усадочной раковиной. Очевидно, если нет особых требований к плотности металла, то экономически выгоднее разливать его при умеренных температурах, определяющихся технологическими ус­ловиями. К разливке металла при высокой температуре следует прибегать тогда, когда производится сорт стали, требующей повышенной плотности металла с тщательным контролем макро­структуры.

Меры борьбы с усадочной раковиной и рыхлостью

Развитие усадки по высоте слитка, а также осевой рыхлости нарушают сплошность металла и этим может быть вызван расслой при прокате. В приусадочных областях, а следовательно, у уса­дочной раковины металл кристаллизуется в условиях недоста­точности металла, поэтому могут быть недостроенные кристалли­ческие ячейки. Это явление и повышенная загрязненность металла у усадочной раковины формируют металл пониженных механи­ческих свойств и подверженность его коррозии. Эти обстоятельства заставляют отрезать головную часть слитка, где локализуется усадочная раковина, и тем терять до 15% и более металла на каж­дом слитке.

Так как получить слиток спокойной стали без усадочной раковины невозможно, то борьба с усадочной раковиной может быть в направлении создания таких условий кристаллизации, чтобы усадочная раковина была наивыгоднейшей формы, наиболь­шей концентрированности с наивыгоднейшим расположением в го­ловной части слитка. С этих позиций может быть оценено влияние формы изложницы, определяющей расположение усадочной ра­ковины в слитке. Рис 133 представляет схемы кристаллизации слитка в расширяющейся книзу и расширяющейся кверху излож­ницах.

В прямой или цилиндрической изложнице с высоким отношением высоты к поперечному размеру Н/В формируется слиток с узкой углубленной усадочной раковиной. Обычно этому невыгодному расположению раковины сопутствует сильное развитие пористости (осевая рыхлость). В изложнице,расширяющейся книзу,возможно формирование слитка с вторичной усадочной раковиной. Изложница, расширяющаяся кверху, позволяет формироваться слитку
с более концентрированной выведенной вверх усадочной раковиной с меньшим развитием осевой рыхлости слитка, чем в предыдущих двух случаях.

Таким образом, изложница, расширяющаяся кверху, является более приемлемой для формирования здорового слитка спокойной стали. Это связано с тем, что в слитке, расширяющемся кверху, тепловой центр размещается в верхней трети слитка в более уширенной части. В соответствии с этим в верхней части дольше сохраняется жидкое состояние и кристаллизация, происходящая под жидким металлом, получает более длительное и полноценное питание.

Формированию здорового плотного слитка спокойной стали способствует направленная кристаллизация от периферии к оси слитка и снизу вверх. Утолщенные стенки в нижней трети изложницы и массивный поддон ускоряют и усиливают теплоотвод по крайней мере в первые моменты отвердевания слитка, что повышает интенсивность затвердевания слитка
снизу и с боков и уменьшает глубину распространения осевой рыхлости.

Потери тепла зеркалом жидкого металла в верхней части слитка приводят к затвердеванию металла сверху (образуется мост). Замораживанию металла сверху слитка способствует расширение изложницы кверху, так как в этом случае открытое зеркало жидкого металла будет наибольшим. Применение прибыльных надставок нейтрализует это явление, уменьшает теплопотери лучеизлучением открытой поверхности жидкого металла, сохраняя большие массы жидкого металла более длительное время.

Главное назначение прибыльных надставок — сохранение запаса жидкого металла для компенсации усадки при кристаллизации стали в изложнице. Соответственно этому усадочная раковина оказывается в большей степени концентрированной и выведенной в прибыльную часть слитка.

Прибыльные надставки конструируются из соображений создания достаточного запаса жидкого металла для питания им затвердевающего слитка, сохранения этого запаса металла в жидком состоянии до окончательного отвердевания тела слитка и уменьше­ния открытой поверхности жидкого металла.

Обычно эти задачи обеспечиваются, если масса прибыльной части составляет 15—16% массы слитка, диаметр или поперечный размер низа прибыли к свету меньше на 40—50 мм тех же размеров верха изложницы. Для уменьшения теплопотерь и сохранения металла прибыльной части в жидком состоянии в течение более продолжительного времени надставки футеруют с внутренней стороны.

Надставка (рис. 134) квадратного или прямоугольного сече­ния обычно футерована шамотным кирпичом. Форма этой над­ставки нерациональна тем, что металл быстро затвердевает в углах прибыли. Для компенсации этого приходится увеличивать объем прибыли, из-за чего увеличивается обрезь слитка, доходя до 16 и даже до 20% от массы слитка.

Надставка круглого или овального сечения более рациональна по сравнению с предыдущей, в результате чего головная обрезь уменьшается до 15—16%. Надставки этого типа обычно футеруются набивной массой, состоящей из шамотного боя и шамот­ного порошка с добавкой 10% глины на связке из жидкого стекла. Такая футеровка может выстоять до 80 разливок.

Надставка плавающего типа нижним основанием входит в из­ложницу. До разливки надставки опираются на деревянные брусья или клинья, которые по окончании разливки выбиваются, и надставка опускается с твердеющим металлом. Это уменьшает обрезь металла, так как расход металла на прибыль составляет всего 13—14%. Надставка футерована специальным кирпичом, так что между футеровкой и телом надставки создается воздуш­ный зазор, что значительно сокращает большие потери тепла.

Поскольку сохранение жидкого металла в прибыльной части до полного затвердевания слитка способствует сокращению уса­дочной раковины, уменьшению обрези слитка, формированию более здорового слитка, целесообразно обогревать прибыльную часть слитка.

Однако предложения и попытки осуществления электродугового или газового обогрева не нашли применения из-за сложностей оборудования и организации.

В настоящее время большое распространение имеет применение термитных (люнкеритовых) смесей для обогрева верха прибыли. Эти смеси состоят из экзотермических восстановителей алюминия, кремния, углерода, богатого кислородоносителя, обычно берут боксит, богатая марганцевая руда, окалина и т. д., шамот выпол­няет роль наполнителя. Смеси составляются такими, чтобы кало­рийность их была не ниже 2,3—2,5 Мдж/кг (550—600 ккал/кг) и зажигались они при температуре не выше 400—600° С. Состав применяющихся люнкеритов весьма разнообразен и различается в зависимости от марки выплавляющейся стали и от завода, на котором была разработана и применяется смесь. Люнкериты трех передовых заводов приведены в табл. 31.

Следует заметить, что в настоящее время разработан способ утепления прибыльной части слитка, применяют люнкериты в ка­честве экзотермических обмазок внутренней футерованной поверх­ности надставки или смеси для набивки футеровки. В последнем случае головная обрезь слитков уменьшается до 8 %.

Источник