20. Нагрев Ме перед прокаткой. Окалинообразование и обезуглероживание

Нагрев стали выше верхнего предела температурного интервала t сопровождается интенсивным ростом зерна. Это явление называется перегревом.

Перегрев снижает механические свойства стали, особенно ударную вязкость. Перегрев можно исправить отжигом или нормализацией.

Пережог – протекание хим. реакций на границе зерен. Пережог явл не исправимым видом брака.

При высоких температурах происходит активное хим. взаимодействие стали с окр. газами, в результате чего ее поверхностные слои окисляются и обезуглероживаются. Окисленный слой представляет собой окалину. Окалина состоит из окислов железа Fe2O3, Fe3O4, FeO. Окалинообразование начинается около 700°С .

На величину угара влияет: температура нагрева, атм рабочего пространства, продолжительность, хим. состав. Чтобы устранить угар: применяются методы ускоренного нагрева, нагрев металла в покрытиях, нагрев в нейтральной или восстановительной атм.

Обезуглероживание заключается в выгорании углерода из ее поверхностных слоев. Обезуглероживание зависит от тех же факторов что и угар.

21. Охлаждение Ме после прокатки. Дефекты Ме, связанные с его охлаждением. Отделка металлопроката.

Охлаждение – ответственная операция, опред. качество гот. продукции.

Оно обеспечивает:

1.Возможность дальнейшей обработки проката (правка, удаление дефектов)

2. Минимизация внутренних напряжений, исключает образование трещин, флокенов.

3.Отсутствие отрав и искривлений

4.Необ. структ и заданные мех. св-ва

Главной задачей, решаемой при охлаждении, является определе­ние скорости охлаждения, так как она определяет:

а) величину внутренних напряжений, а следовательно, возможность появления дефектов в виде закалочных и холодных трещин, флокенов, коробления и т.д.;

б) время охлаждения; затраты на оборудование; физико-механические свойства стали.

Внутренние напряжения при охлаждении проката образуются в результате:

а) упрочнения (наклепа), возникающего в процессе прокатки вследствие взаимодействия отдельных элементов деформируемого тела при пластическом изменении формы. С повышением содержания углерода, степени, скорости и неравномерности деформации и снижении температуры деформации степень упрочнения возрастает. Процесс рекристаллизации (разупрочнения), протекающей одновременно с упрочнением, снижает уровень напряжений только частично;

б) неравномерности снижения температуры по сечению охлаж­даемого профиля иди по отдельным его элементам. С увеличением разности температур наружных и внутренних слоев металла тепловые напряжения возрастают. В отличие от процесса нагрева, где знаки тепловых напряжений сохраняются, в процессе охлаждения они меняются во времени. В первый период охлаждения поверхностные слои растягиваются, а внутренние сжимаются. С момента прекращения усадки наружных, интенсивность охлаждаемых слоев знаки тепловых напряжений меняются на обратные, т.к. теперь уже наружные слои тормозят продолжающуюся усадку еще горячих внутренних слоев. Этим объясняется "остаточное" удлинение проката, т.е. фактическая длина проката оказывается на 10...12% больше, чем полученная расчетом [2];

в) структурных превращений, связанных с изменением объема и вызывающих объемное напряженное состояние. Структурные напря­жения при охлаждении более опасны, чем при нагреве, т.к. поло­жение критического интервала при этом значительно снижается (колеблется в пределах 250...780°С), что способствует потере пластичности стали и росту внутренних напряжений. Структурные напряжения возрастают с увеличением скорости превращений ж температуры предварительного нагрева.

В зав-ти от газонасыщенности шл. и неметаллических включений, а так же деф. в виде плен, можно расм. их как факторов способ. образованию дефектов. К таким же факторам могут относится зачистка на наждаках для сталей закалив. на воздухе(ползуны). Особым видом внутренних трещин явл. флокены, имеющие в прод. изломе вид серебр. пятен круглой или овальной формы.

Грамотная разработка режимов охл. залог хорошего качества проката:1) замедленное охл. в термостатах, в колодцах, в печах или вместе с печью; 2) охл. на воздухе; 3) Ускоренное охл в жидкостях.

Цель замедленного охл – за счет снижения скорости снижается температурный перепад по сечению, обеспечивается более полный процесс рекристаллизации, снижаются остаточные напряжения, что предотвр. образ. трещин, обеспечивает полный выход водорода и предупреждение образ. флокенов. К флокеночувств. сталям относ. перлитные, перлитномартенс. стали и др.

К недостаткам ямы замедленного охл. относ: сложность и трудоемкость операции по загрузке и выгрузке; значит. время охл; необх. комплект плавок электропечей (помарочно).

Охл. на воздухе. По сущ-ву это процесс нормализации. Различают в зав-ти от скорости охл – охл. на холодильниках, стеложах и охл в штабелях. Может применяться для увеличения скорости охл. принудительное обдувание. Для еще большей интенсивности процесса обдувание может произв. водовоздушной смесью.

Ускоренное охлаждение в воде. Скорость охл до 300-400⁰С/сек, по сути это закалка с прокатного нагрева, способ применим к сталям не дающим никаких пороков при др. скоростях. Регулирование прод. выдержки в воде, или ее давлением и темпер.

Цели: 1) получение чист. от окалины пов-ти. Дает некоторую экономию Ме за счет подавления процесса окалинообразования и обезуглероживания.

2) получение ст. с довольно равном. структ. имеющей мелкозернистое строение.

3) предотвращение образ. карбидной сетки.

4) сокращение произв. площадей, снижение себестоимости проката

5) повышение физико- мех. хар-к, отказ от патентирования, пов. пластичности для аустенитных и ферритных сталей

Помимо воды может использ. раствор натриевой соли или масла различные, выбор жидкости опред. повед. «паровой рубашки».

Дефекты при охлаждении:

а) Трещины (поверхностные и сквозные), образующиеся в процессе охлаждения, зачистки или хранения на складе - вызываются накоп­лением внутренних напряжений.

б) Флокены - зигзагообразные макро- и микротрещины интеркристаллического характера длиной до 25 мм, имеющие в изломе вид белых пятен. Их появление связывают с понижением растворимости водорода в сплавах с понижением температуры при охлаждении. Неокисленная поверхность флокенов способствует их завариванию при перекате на более мелкие профили с вытяжкой 12 и более.

в) Карбидная сетка - выделение избыточного цементита – снижает ударную вязкость и ухудшает обрабатываемость сталей. Быстрое охлаждение в интервале температур выделения карбиров (ШХ15 – при 825°С) уменьшает вероятность дефекта.

г) Коробление несимметричных профилей.

д) Значительный разброс механических свойств по длине бунта или рулона.

е) Неудовлетворительные механические свойства.