МАКРО- И МИКРОДЕФЕКТЫ СТАЛЬНЫХ СЛЯБОВ

АННОТАЦИЯ

В статье рассматриваются основные виды макро- и микродефектов, которые могут возникнуть при изготовлении стального сляба. Указываются причины их образования, что может помочь при корректировке технологического режима выплавки стали.

Ключевые слова: слябы; макродефекты; микродефекты.

ВВЕДЕНИЕ

На любом производстве есть выходной и промежуточный контроль качества изготавливаемой продукции. К каждому изделию, в т.ч. к литой заготовке (в данном случае – слябу), предъявляется ряд требований. Часто контролируются макродефекты сляба, а также несовершенства микроструктуры, которые говорят о нарушении режима выплавки. Такой контроль позволяет:

1. Не допустить некачественную продукцию на продажу;

2. Усовершенствовать технологию изготовления, изменив параметры режима.

Целью работы было описание наиболее распространенных макро- и микродефектов слябов с указанием причин их возникновения. Это должно помочь более глубокому пониманию проблем, возникающих при изготовлении слябов. В свою очередь, это должно способствовать своевременному устранению дефектов.

ОБЗОР

Основными типами макродефектов являются трещины, шлаковые включения, газовые пузыри, осевая химическая ликвация.

Трещины – нарушение сплошности материала на поверхности или в объеме металла в виде линий, ориентированных относительно оси вытягивания слитка [1]. Параметры трещины: длина – от нескольких сантиметров до метра; ширина – 5-10 мм. Относительно оси заготовки трещины могут быть поперечными, продольными, а также могут образовываться в виде сетки. Вид трещины существенно зависит от температурного интервала, в котором они образуются. Так, разделяют горячие и холодные трещины. Горячие трещины покрыты окалиной; холодные – без окалины. Главной причиной появления трещин является рост растягивающих напряжений при термической обработке, усадке и других операциях и явлениях [2].

Шлаковые включения – это частицы шлака или материала огнеупоров в объеме или на поверхности заготовки. Могут быть в виде одиночных включений или в виде их групп. Они образуются при попадании шлака или огнеупорного материала в сплав в период кристаллизации при образовании мелкозернистой зоны [2].

Газовые пузыри – это несплошности округлой формы на поверхности литой заготовки диаметром 1-5 мм [2]. Они образуются в результате разливки недораскисленной стали и пересыщения жидкого металла водородом. Газовые пузыри образуются и по причине повышенной влажности шлака.

Осевая химическая неоднородность – обогащение примесями центральной зоны заготовки. Ликвация образуется при неравновесной кристаллизации и усадки центральной зоны.

Названные выше дефекты устранить термической обработкой практически невозможно. Поэтому способом борьбы с ними является их предотвращение на этапах выплавки.

Помимо макродефектов, как было уже отмечено, есть ряд микродефектов. Главное отличие микро- от макродефектов в том, что их можно увидеть только с помощью специальных приспособлений, которые могут дать увеличение более ×50. Конечно, речь о микроскопах.

К возможным дефектам микроструктуры стали после выплавки относятся:

1) видманштеттовая структура (видманштетт) (рис.1, а) – игольчатое строение избыточной фазы (в доэвтектоидных сталях – феррита; в заэвтектоидных – цементита). Причина образования такой структуры – перегрев при термической обработке, после которого происходит ускоренное охлаждение. Образование видмаштетта снижает весь комплекс механических свойств. Особенно резко снижается ударная вязкость стали. Данный дефект можно исправить при помощи нормализации;

2) дендритная ликвация (рис.1, б) – это следствие неравновесной кристаллизации в высоколегированных сталях и сплавах. Высокое содержание легирующих элементов увеличивает температурный интервал кристаллизации и усложняет процессы диффузии. В качестве исправляющей операции для высоколегированных сталей применяется гомогенизационный (диффузионный) отжиг при 1000-1200 ℃; для низколегированных – совмещают этот отжиг с временем нагрева перед прокаткой;

3) скопления неметаллических включений (рис. 1, в). Неметаллические включения – это оксиды, силикаты, сульфиды и нитриды. Их объемная доля в качественной стали не должна превышать 0,1 %. Наиболее опасными с точки зрения эксплуатации являются вытянутые включения, т.к. они повышают степень анизотропии стали. Появление неметаллических включений приходится на этап литья, при последующей прокатке их нельзя устранить. Поэтому, как и в случае макродефектов, их лишь можно предотвратить, но не исправить. Помимо этого, на этапе литья можно применить модифицирование для придания благоприятной формы металлическим включениям.

Рисунок 1. Микродефекты литья: а) видманштеттовая структура в низкоуглеродистой стали ×100; б) дендритная ликвация; в) особо большая концентрация оксидов, ×100

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе были рассмотрены самые распространенные макро- и микродефекты стальных слитков. Помимо них, существует еще целая их номенклатура. Каждый дефект имеет свою причину образования, которую стремятся устранить, т.к. каждое уважающее себя предприятие стремится к повышению качества своей продукции.

Список литературы:

1. Ботников, С.А. Современный атлас дефектов непрерывнолитой заготовки и причины возникновения прорывов кристаллизующейся корочки металла // Волгоград, 2011. – 97 с.
2. Романцев, Б.А. Трубное производство: учебник / Б.А. Романцев [и др.] // М.: Изд. Дом МИСиС, 2011. – 970 с.