![]() КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Специальный раздел. Разработка технологии противофлокенной обработки прокатываемого металла
Склонность стали к флокенобразованию, обусловленная наличием в металле диффузионно-подвижного водорода, в конечном итоге приводит к образованию несплошностей в готовом прокате, проявляющихся при проведении ультразвукового контроля. Наличие в металле диффузионно-подвижного водорода способствует образованию флокенов за счет резкого снижения растворимости водорода при переходе стали из жидкого состояния в твердое. Образование зон с повышенной адсорбцией водорода, где зарождаются флокены, стимулируют внутренние напряжения, которые возникают в стали при пластической деформации, неравномерном охлаждении. Возникновению флокенов также способствует сопротивление металла разрушению в местах концентрации напряжения около скоплений дефектов макроструктуры, неметаллических включений, ликвационной неоднородности. В связи с ужесточением требований по чистоте стали в настоящее время предъявляются повышенные требования к содержанию в ней водорода. Уже на протяжении многих лет ведётся работа по поискам новых способов борьбы с этим видом дефектов. Известен способ производства стального проката, который включает протифлокенную обработку путем замедленного охлаждения листов в стопах. В ЛПЦ-3000 технологический процесс производства толстолистового проката ответственного назначения включает противофлокенную обработку путем замедленного охлаждения листов в штабелях в течение 48 часов и более, независимо от концентрации водородав сталии толщины проката. Данный способ обеспечивает требуемое качество проката,однако имеет ряд недостатков, а именно: существенно увеличивается цикл производства толстолистового проката, повышает трудоёмкость, что ограничивает возможность наращивания его производства. Попробуем сдвинуться с мёртвой точки и определить более современный способ борьбы с флокенами на базе лабораторных разработок мариупольских металлургических комбинатов им. Ильича и Азовстали. 3.7.1.Влияние режимов противофлокенной обработки на десорбцию водорода и качество толстолистового проката из непрерывнолитой стали
В сортаменте сталей, выплавляемых на "Азовстали", содержание водорода, определяемое системой ГИДРИС в расплаве в промежуточном ковше МНЛЗ, колеблется в широких пределах (от 3-4 до 10-11 ррm) и зависит от трудно контролируемых факторов (влажность атмосферы, шлаков, ферросплавов и др.). Противофлокенная обработка (ПФО) слябов, используемая на комбинате и заключающаяся в вылеживании их в термосах (под колпаками) в течение 96 ч независимо от концентрации водорода, обеспечивает требуемое качество проката, однако является экономически неэффективной и научно необоснованной. Целью настоящей работы является исследование связи между содержанием водорода в металле, продолжительностью ПФО слябов и свойствами толстолистового проката для определения оптимальной продолжительности ПФО, обеспечивающей необходимый уровень качества стали в зависимости от исходной концентрации водорода. Материалом исследования служила конструкционная низколегированная сталь А 572.50 опытной и промышленной выплавки следующего химического состава: 0,18-0,21 С; 1,42-1,48 Мп; 0,003-0,006 S; 0,015-0,019 Р; 0,03-0,05 Ni; 0,032-0,038 Аl; 0,022-0,028 Ti. Опытная серия выплавлялась в лабораторных условиях в индукционной печи; расплав после выдержки 10-15 мин при 1600 °С и продувкой с различной интенсивностью осушенным водородом разливался в изложницы размером 15x90x400 мм. Полученные литые образцы, рассматриваемые как модель промышленных слябов в масштабе 1:20, охлаждались в изложницах до 900°С, извлекались и помещались стопами по 10 шт. от каждой плавки в печь для медленного охлаждения. Скорость охлаждения составляла 20 град/ч в интервале температур 900-400°С; 5 град/ч — в интервале 400-200 °С; 1,5 град/ч — в интервале 200-150 °С. Общая продолжительность охлаждения составила около 100 ч, т. е. в лабораторных условиях был смоделирован процесс реального ПФО, применяемой в конвертерном цехе "Азовстали". Для детального исследования были выбраны три лабораторные плавки с различным содержанием водорода — 4,2; 7,8; 11,7 ррm. В процессе охлаждения через каждые 10 ч извлекали по одному слитку от каждой плавки, из которого специальным кольцевым сверлом вырезались цилиндрические образцы, подвергаемые закалке в жидком азоте. Содержание водорода определяли стандартной методикой на газоанализаторе LЕКО. На рис. 3.7.1. приведены результаты по кинетике десорбции водорода в образцах опытных плавок, анализ которых показывает, что десорбция водорода существенна в течение первых 30-40 ч в диапазоне температур 900-300 °С, а в дальнейшем практически прекращается.
Рисунок 3.7.1. Кинетика десорбции водорода при его различных исходных содержаниях в стали лабораторной выплавки
Как следует изграфиков, приведенных на рис. 8, степеньдесорбцииводорода зависит от его исходного содержания и составляет порядка 41, 36 и 25 % для образов с 11,7, 7,8 и 4,2 ррm водорода соответственно. Водород при противофлокенной обработке углеродистых и легированных сталей ферритно-перлитного класса выделяется при охлаждении до 250-300 °С. При более низких температурах выделение водорода настолько затруднено вследствие замедления диффузии, что дальнейшее медленное охлаждение нецелесообразно. Кроме того, растворимость водорода в железе скачкообразно меняется лишь пои аллотропических превращениях, которые при температурах ниже 300 °С не наблюдаются. Результаты лабораторного эксперимента позволили без риска нарушения технологии перейти к опытно-промышленному исследованию влияния времени ПФО непрерывнолитых слябов на качество толстолистового проката. Материалом исследования служили три серии промышленных плавок конструкционной низколегированной стали А-572.50. Плавки были разбиты на три условные группы: с низким (3-5 ррm), средним (6-8 ррm) и высоким (9-11 ррm) содержанием водорода. Слябы от каждой из трех групп проходили ПФО (охлаждение под колпаками) различной продолжительности. Опытные слябы после фракционной ПФО были сформированы в одну партию и прокатаны в ТЛЦ "Азовстали" по принятой технологии с полистным ультразвуковым контролем (УЗК). Для исследования влияния водорода была применена специально разработанная методика оценки качества толстолистового проката посредством определения структурно-чувствительных характеристик металла в области осевой ликвации. Зона осевой ликвации, являясь как бы стоком неметаллических включений, примесей и газов, способна порождать микротрещины, поры и другие виды несплошностей. Поэтому ее свойства по сравнению со свойствами вдоль и поперек прокатки будут более чувствительны к содержанию водорода и продолжительности ПФО, особенно в направлении толщины проката (z-направление). Усредненные результаты определения структурно-чувствительных характеристик (
Рисунок 3.7.2. Зависимость Оценка влияния водорода и времени ПФО на качество проката по УЗК проводилась по ТИ 232-133-88 (класс 1). Определяли значение S, представляющее общую площадь в квадратных сантиметрах, занимаемую всеми видами несплошностей на 1 м2 листа. В соответствии с требованиями 1-го класса сплошности толстолистовой прокат считается удовлетворяющим требованиям, если значение S не превышает 200 см2. Усредненные результаты определения S в зависимости от концентрации водорода и времени ПФО приведены на рис. 3.7.3. Рисунок 3.7.3. Зависимость общей площади несплошностей по УЗК в толстолистовом прокате от времени ПФО Полученные результаты показывают, что существует определенная зависимость между содержанием водорода в расплаве, определяемым системой ГИДРИС в промежуточном ковше МНЛЗ при разливке, временем выдержки непрерывнолитых слябов под колпаками и качеством толстолистового проката. Статистический анализ позволил определить минимальную продолжительность ПФО с уровнем достоверности 0,9 для каждого из определяемых параметров ( Таблица 3.7.1.
|