1. ОСОБЕННОСТИ ПРОИЗВОДСТВА И ОБРАБОТКИ КРУПНЫХ
ПОКОВОК
Строение слитка — основа качества
крупных поковок. Качество крупных поковок в значительной степени
определяется металлургическими факторами производства стали, степенью
развития пороков стальных слитков. Чем крупнее слиток, тем больше
время его затвердевания, тем сильнее развиваются ликвациои-ные процессы.
Хотя последующий передел слитков (ковка и термическая обработка)
несколько уменьшают микро- и макронеоднородность, особенности первичной
структуры могут в той или иной степени сохраняться,
Осевая зона и верхняя часть слитка
в наибольшей степени обогащены ликви-рующими элементами (С, Мп, Si, S, Р)
и газами, в первую очередь водородом (зональная ликвация). Значительная
ликвация наблюдается в пределах дендри-тов (дендритная ликвация) [9]. Так
для слитка массой 200 т из смешанной роторной стали максимальный
коэффициент ликвации углерода составляет 34,4%, наибольшее содержание его
установлено на расстоянии V3 высоты от верха слитка.
Максимальная отрицательная ликвация углерода 15,6% наблюдается в нижней
части слитка, максимальная положительная ликвация серы в осевой зоне
слитка на расстоянии V3 высоты от верха и вблизи дониой части.
Элементы Si, Мп, Мо, Cr, Ni, V несколько ликвируют в верхнюю осевую часть
слитка [12].
Шлаковые включения могут следовать
за перемещениями твердожидкого фронта в процессе кристаллизации и
задерживаться между дендритными ветвями и на границах кристалла, образуя
междендритную сегрегацию неметаллов. Загрязнение неметаллическими
включениями приводит к снижению механических свойств поковок, особенно в
поперечном и радиальном направлениях. Наиболее вредное влияние
оказывают твердые и хрупкие включения, расположенные по границам
зереи, например включения А1203; внутри зерен они
менее опасны.
Включения с меньшим, чем у основы,
температурным коэффициентом линейного расширения
(А1203) создают поля внутренних напряжений и
вызывают концентрацию приложенного извне напряжении вследствие различия в
модуле упругости. Расчет суммарного напряжения на границе такого включения
с основой показывает, что оно равно удвоенному приложенному
напряжению. Это приводит к образованию острых трещин [13]. Около включений
с большим, чем у основы, температурным коэффициентом линейного расширения
(MnS) образуются поры.
Дефекты слитков (зональная и
дендритная ликвация, газы и неметаллические включения) наследуются
поковками, создавая неоднородность структуры и свойств по сечению,
особенно в поперечном и радиальном направлениях, облегчая возникновение и
развитие трещии и других дефектов.
В последнее время внедрены новые
способы производства и внепечной обработки стали, резко сокращающие
содержание газов, неметаллических включений, улучшающие строение
слитков: электрошлаковый, вакуумно-дуговой, вв-куумно-иидукционный,
электроино-лучевой и плазменный переплавы, вакуумн-рование в ковшах,
камерах, специальных установках (RH, DH, ASEA—SKF и др.), обработка
синтетическими шлаками, продувка инертными газами, введение РЗЭ и др.
[18], что позволило существенным образом повысить качество поковок из
слитков.
