Дефекты валков

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Общие сведения о дефектах валков

дефект электросварка валок

1. Вся, изготовляемая заводом, продукция должна соответствовать требованиям нормативно-технической документации и чертежам.

2. Продукция, удовлетворяющая всем установленным требованиям, считается годной.

3. Каждое отдельное несоответствие продукции установленным требованиям называется дефектом. Термин «дефект» применяется при контроле качества продукции на стадии ее изготовления, а также при ее эксплуатации и ремонте. Дефекты бывают устранимыми, неустранимыми и скрытыми.

Устранимый дефект - это дефект, устранение которого технически возможно и экономически целесообразно. В приложении №1 приведен классификатор возможных устранимых дефектов.

Неустранимый дефект - это дефект, устранение которого механически невозможно или экономически нецелесообразно. В приложении 2 и 3 приведен классификатор возможных неустранимых дефектов.

4. Продукция, передача которой потребителю не допускается из-за наличия дефектов - является браком.

5. Не всегда можно визуально или применяя, средства и методы контроля, обнаружить дефект. Такие дефекты могут быть выявлены в процессе эксплуатации или при ремонте продукции. Такие дефекты называются скрытыми. Для них в нормативно-технической документации, обязательной для данного вида контроля не предусмотрены соответствующие правила, методы и средства.

6. В дополнение к требованиям нормативно-технической документации настоящая ТИ устанавливает требования к качеству отливок валков и отливок кокилей.

7. В соответствии с требованиями нормативно-технической документацией и дополнительными требованиями, установленными ТИ контролерами отдела технического контроля, осуществляется приемочный контроль отливок. По результатам приемочного контроля отливки разделяются на годны, с устранимыми дефектами и браком. В свою очередь годные отливки и отливки с устранимыми дефектами классифицируются по сортности (годные - 1-й сорт, с устранимыми дефектами - 2-й сорт). При передаче отливок и в соответствии с таким разделением вальцелитейный цех является по отношению к вальцемеханическому поставщиком, а вальцемеханический - потребителем.

2. Исправление дефектов валков

1. При осмотре валков после разборки в процессе механической обработки, а также по результатам лабораторных испытаний обнаруживаются литейные дефекты, по которым начальником ОТК принимается решение о возможном их исправлении или отнесение продукции в брак.

2. Дефекты могут быть устранены путем дополнительной механической обработки, путем заварки электросваркой, приваркой (разваркой) жидким металлом, путем "передела". Каждый из перечисленных способов влечет за собой дополнительные трудовые и материальные затраты.

3. Часть литейных дефектов, расположенных в пределах припусков, могут быть устранены путем дополнительных затрат на механическую обработку.

4. Исправление дефектов заваркой электросваркой.

Заваркой электросваркой исправляются на шейках и приводных элементах валков такие дефекты, как отдельные газовые раковины, заносы песка шлаковые заносы, корольки 3-х штук и площадью 1 см² и глубиной до 8 мм, а также усадочные раковины в торце, расположенные вне центрового отверстие глубиной не более 15 мм.

Исправление электросваркой необходимо производить до окончательной механической обработки.

Исправление дефектов не допускается:

на участках, расположенных ближе 30 мм от галтелей;

на участках, подлежащих окончательной механической обработке у потребителя (заварку производить с согласия потребителя);

в местах канавок и шпоночных пазов, а также в других местах, имеющих сложную конфигурацию и точные размеры.

Прежде, чем приступить к заварке дефектов имеющих земляные, шлаковые заносы и корольки, необходимо их вырубить до чистого металла. Вырубленные места обезжирить бензином.

Места заварки больших дефектов предварительно разогревают газовой горелкой до температуры 450-500°С. Для заваривания малых дефектов разогрев не требуется.

Заварку дефектов производить электродами марки ЦЧ-4. Места заварки при температуре 800°С расклепывать молотком. Не ранее, чем через 10 мин после заварки, места заварки зачистить переносным наждачным точилом, либо шлифовать на шлифовальном станке.

Небольшие дефекты в местах, имеющих сложную конфигурацию и не подлежащих воздействию больших механических нагрузок, допускается заваривать медно-никелевыми, железо-никелевыми электродами или другими электродами из монельметалла способами "холодной" сварки. Места заварки расклепывать при помощи фигурных оправок. Зачистку заваренных мест производить на вальцетокарных, либо на фрезерных станках.

В случае наличия небольшой рыхлости или усадочной раковины в месте центрового отверстия, то необходимой:

в дефектной части расточить отверстие;

запрессовать в отверстие чугунную пробку;

обварить пробку электросваркой;

зачистить места заварки переносным наждачным точилом;

изготовить в пробке центровое отверстие.

Диаметр пробки не должен превышать 60 мм для валков 5 и 6 групп и не более 90 мм для валков остальных групп. Длина пробок должна быть соответственно 40-90 мм. Конкретные размеры пробок подбираются по нормалям на изготовление центровым отверстий.

5. Исправление дефектов приваркой (разваркой) жидким металлам.

Исправление дефектов шеек и приводной части валков приваркой разваркой (в дальнейшем приваркой) жидким металлом применяется в тех случаях, когда невозможно их исправить другими способами и когда это экономически целесообразно. Исправлению подлежат такие дефекты как усадочная раковина, несоответствие размеров длин шеек, перекос шеек.

Исправление приваркой применяется в том случае, когда дефектная часть может быть отрезана не более чем на 1/3 общей длины шейки и приводной части.

Исправление приваркой производится под руководством старшего мастера (мастера) и выполняется следующим образом:

дефектную часть отрезать на вальцетокарном станке. Если назначено исправление разваркой, то дефектная часть не отрезается;

заформовать опоку по размерам навариваемой части с учетом припусков на механическую обработку и получения прибыли для закрепления валка в патроне валцетокарного станка. В нижней части формы предусмотреть сливное отверстие;

высушить опоку по установленным для нее режимам;

подлежащий приварке валок нагреть в сушильной камере до температуры 450-500°С. Подъем температуры производить со скоростью не более чем 30-40°С в час. До начала приварки (разварки) подогревать горелкой ту часть, которая подлежит наплавке. К моменту приварки температура должна быть не менее 900°С.

Рис. 1. Форма для приварки (разварки) шеек

нагретый валок установить в сборочно-заливочный кессон вертикально, опустив его нижней шейкой в соответствующий по диаметру бочки кокиль;

обмазать смесью для огнеупорной кладки торец кокиля и установить на него опоку или рамку и подогнать ее так, чтобы нижняя часть сливного отверстия формы была ниже на 30 - 40 мм наплавляемой поверхности;

прикрепить к сливному отверстию желоб и обмазать его слоем Часов - Ярского песка. Установить под желобом нагретую до 400 - 500°С мульду для слива металла;

чугун готовить соответствующего химического состава;

подать к подготовленной форме ковш с жидким расплавом, имеющим температуру 1350-1400°С. Извлечь из формы ранее установленную горелку;

с высоты 1,5-2 метра направить струю металла в центр торца шейки;

постепенно перемешать ковш так, чтобы струя чугуна попадала в различные точки наплавляемой поверхности. Расход металла для размягчения привариваемой поверхности составляет 2-3 тонны в зависимости от массы валка. Размягчение поверхности контролируется щупом. При обнаружении отдельных твердых участков продолжать размягчение. После размягчения поверхности уменьшить сечение струи металла, заделать сливное отверстие и залить опоку. Для лучшей наплавки допускается подсыпать на прогреваемую часть, поваренную соль или бронзовую стружку.

поверхность жидкого расплава присыпать древесным углем или экзотермической смесью.

Форму разобрать после полного охлаждения валка.

Очистить приваренную часть от формовочной смеси и предъявить для приемки контролеру ОТК.

Принятый и замаркированный валок передать в валцемеханический цех.

6. Исправление дефектов путем «передела».

Дефекты выявлены при осмотре, на операциях вальцетокарной обработке, а также по результатам лабораторных испытаний, могут быть устранены путем «передела».

Решение о возможности «передела» принимают контролеры ОТК совместно с технологами и старшими мастерами смен, а в спорных вопросах - начальник ОТК.

Обязательным требованием для назначения «передела» является соответствие качественных параметров переделываемого валка качественным параметрам валка подобранного на передел.

«Передел» не назначается:

если на валках выявлены такие дефекты, как несоответствие формы графита, цементит в шейках, малая глубина отбеленного слоя, большая переходная зона, трещины и спаи на шейках;

если выход годного составит менее 75 %. Если выход годного менее установленной цифры, то окончательное решение принимает начальник ОТК.

Существуют следующие виды «передела»:

«передел» валков с дефектами, выявленными на поверхности бочки;

«передел» валков с дефектами, выявленными на шейках;

«передел» валков по твердости;

«передел» валков по химическому составу;

Первые два вида осуществляются путем переточки на другой размер, последние два - путем замены производственной карточки на другую позицию (исполнение) по договору поставки.

Прежде, чем приступить к выполнению «передел» путем переточки на другой размер, необходимо проверить возможность удаления дефекта:

за счет минусового допуска, как по длинам, так и по диаметрам;

за счет изменения места отбора образца (кольца) для замера твердости;

за счет разметки бочки валка таким образом, что бы дефект (отдельная раковина размером не более 10 мм) находился на расстоянии, допускаемом нормативно-технической документацией.

Вопросы движения и учета «переделанных» и приваренных (разваренных) валков регулируются Положением о порядке выполнения приварок и передела валков утвержденным директором завода.

3. Причины возникновения и меры предупреждения дефектов валков

1. На возникновение дефектов могут влиять:

применяемые шихтовые и формовочные материалы;

подготовка производства;

состояние литейной оснастки;

наличие и состояние контрольно-измерительных приборов;

квалификация рабочих и инженерно-технических работников, их исполнительская дисциплина;

работоспособность технологического и подъемно-транспортного оборудования;

согласованность работы всех участков вальцелитейного цеха, что в конечном результате приводит к изменению режимов технологического процесса и нарушению установленной технологии.

2. Причины возникновения основных видов дефектов, связанных с невыполнением требований настоящего Сборника.

3. Порядок выявления причин возникновения дефектов и своевременное их устранение, является составной частью системы управления качеством, действующей на заводе.

4. Дефектная продукция ежедневно предъявляется на осмотр комиссии по качеству. Подготовку к осмотру производит ОТК.

5. В осмотре дефектных валков принимают участие начальник ОТК, главный металлург, главный технолог, начальник ЦЗЛ, начальники и технологи основных цехов.

6. По результатам осмотра и обмена мнениями специалистами, устанавливаются причины возникновения дефектов на предъявленных валках.

Начальник ОТК принимает решение об устранении цехами выявленных причин, либо, о проведении контроля определенных технологических операциях в соответствии с п. 56.5.2. Инструкции 56. По итогам осмотра оформляется протокол.

4. Причины возникновения дефектов

4.1 Трещины

Этот вид брака самый распространенный и всегда составляет четверть общего брака. Борьба с этим видом брака очень трудна, требует большего практического опыта ИТР и рабочих ведущих профессий ВЛЦ, аккуратности и точности в соблюдении технологического процесса и качества модельно-опочной и кокильной оснастки.

Трещины могут образовываться сразу после заливки валка и в этом случае их называют «горячими». Чаше всего это раскрытые с черной окисленной поверхностью и возникают они при температуре, по данным А.Е. Кривошеева, выше 350°С. Большая часть «горячих» трещин образуется при температуре 1000 градусов, когда механическая прочность чугуна очень низкая. «Холодные» трещины возникают, видимо, при температуре ниже 550 градусов, т.е. уже в области упругих деформаций металла и иногда даже при комнатной температуре. В таких трещинах часто видны цвета побежалости.

4.1.1 Продольные трещины

Эти трещины возникают чаще всего на отбеленных валках. Образующийся по стенкам кокиля отбеленный слой нарастает очень быстро, но обладает малой прочностью. Через 10 секунд после заливки валка застывший слой составляет 10 мм, через 30-40 секунд 15-20 мм. Достаточно в период образований белого слоя легкого сотрясения, чтобы застывшая чугунная оболочка дала трещину иногда во всю длину бочки валка. Поэтому устанавливать в кессоне форму валка следует устойчиво, оберегать ее от случайных, даже слабых, толчков. Отбеленный валок представляет отливку, застывшую в условиях кристаллизации различных по размерам и условиям охлаждения частей. Поэтому, рассматривая вопрос возникновения на отбеленных валках горячих, продольных трещин, следует учитывать факторы, которые обуславливают предпосылки для возникновения этих трещин. «Мост» в прибыли, т.е. застывание верхней шейки при сифонной заливке валков появляется в результате того, что жидкий металл, проходя через форму, подходит к прибыли валка охлажденным. В этом случае, вследствие роста чугуна при эвтектической кристаллизации графита, возникающее внутреннее давление может разорвать затвердевшую корку отбеленного слоя, часто в глубине трещины видны «слезки» - выделение легкоплавкой фосфидной эвтектики, выжатой в трещину при затвердевании центральной зоны валка.

Наилучшим способом борьбы с перехватом прибыли является соблюдение режима направленного затвердевания, т.е. надлежащий уход за прибылью - доливка прибыли чугуном с содержанием углерода более 3,5% при температуре не ниже 1300 градусов и утепление прибыли.

Различие коэффициентов усадки белого и серого чугуна, так как усадка отбеленного слоя (за счет увеличения объема графитизации) в валке создается давление жидкого чугуна на затвердевший отбеленный слой. Это давление обуславливает возникновение продольной трещины. Повышение содержание фосфора в отбеленном валке имеет большое значение для предупреждения горячих, продольных трещин, т.к. образующаяся в расплаве фосфидная эвтектика имеет температуру плавления 950 градусов и обладает свойством, будучи в жидкой фазе, проникать в твердожидкую окружающую массу и как бы «запаивать» возникающие трещины, не давая им дальнейшего развитии.

Практика показала, что в расплавах с содержанием фосфора от 0,25 до 0,35% наиболее вероятно образование трещин, с дальнейшим повышением его содержания склонность к трещинам значительно уменьшается. Однако повышение содержания фосфора в любом валке резко ухудшает его прочность и термоустойчивость. Поэтому при производстве многих типов отбеленных валков принято оптимальное содержание фосфора 0,45-0,5%.

Большое влияние на образование трещин оказывают всякого рода местные утепления и охлаждения. Застывшая оболочка валка наполнена еще жидким чугуном и находится под давлением столба металла, большим у нижнего обреза бочки и меньшим у верхнего. Местное утепление на стыке кокиля с шейкой создает уменьшенную толщину отбела в этом месте. Происходит небольшой разрыв отбела и от этого места трещина развивается вдоль валка на большую или меньшую длину. «Заделкой» для такого утепления может быть неровная кромка, образующая галтель валка или замазанная выбоина на краю кокиля. Особенно часто это бывает на верхней части бочки валка, край которой ограничивается заделкой в кокиле верхней шейки валка.

При очистке кокиля вращающими щетками кромка заделки повреждается, создавая неровности и связанные с этим местное утепление и появление трещин.

Незначительный наклон формы приводит к тому, что залитый валок прижимается к одной стороне кокиля, а образовавшаяся оболочка валка дает трещину на другой стороне бочки утепленной образовавшимся зазором между валком и кокилем.

Продольная трещина в верхней части бочки может возникнуть при доливке в прибыль, если ковш с металлом поднят над верхним обрезом формы высоко и струя металла имеет большое сечение. В этом случае добавляемый металл может проникнуть в бочку валка, утепляя одну сторону. Добавка металла в прибыль должна производиться так, чтобы струя не была слишком большой, и носок ковша находился, возможно, ближе к прибыли.

Длинные продольные трещины часто возникают при наличии царапин на внутренней поверхности кокилей. Эти царапины иногда достаточно глубокие, возникают при снятии кокилей с отлитых валков. Если кран поднимает кокиль не строго вертикально или если отливка с кокиля при разборке наклонена, отбеленный край валка, или неровные края прибыли производят царапины задиры на кокиле. В таких царапинах и задирах скопляется малотеплопроводная краска. Из глубоких царапин она плохо вычищается и опять закрашивается при последующих заливках. Утолщенный слой краски создает продольную линию утепления, по которой и развивается трещина. Такие кокиля подлежат обязательной переточке для устранения дефектов. Если приходится рискнуть срочно, отлить валок в кокиле с царапиной, то для этого царапину следует тщательно очистить от остатков краски и покрасить так, так чтобы в царапине она не скоплялась. Это делают, укладывая для окраски кокиль царапиной вверх. Образование на валке выступающих полосок по ходу царапин на возникновение трещины влияет меньше, чем утепление от плоскости краски, т.к. толщина отбеленного слоя в таких местах несколько увеличивается.

Неравномерно покрашенный кокиль тоже может быть причиной образования на валке продольной трещины. Обычно это случается при окраске кокилей, имеющих низкую температуру. В результате краска успевает стекать в нижнюю сторону кокиля, образу я утолщенный слой. Местные утепления слоя краски могут возникать и при применении слишком густой краски. Это случается, если покраска ведется остатками краски с осевшими частицами графита и кокса. Трещина на валке может возникнуть и тогда, когда одна сторона кокиля подогрета. Такое положение может сложиться, если приготовленная форма стоит рядом с недавно залитой, и разогревается ее теплом. Иногда трещины может в таком случае и не быть, но на подогретой стороне валка появляются выделенные иголки фосфидной эвтектики в виде щетки. Отбел в этом месте или отсутствует совсем или является минимальным. Температура нагрева металла в печи должна быть строго оптимальной, отклонение от установленного режима плавки повышает склонность валка к образованию трещин. Это объясняется укрупнением первичной структуры или кристаллизации сильно перегретых расплавов. Не менее важные своевременные добавки в прибыльную часть горячего металла и тщательного утепления верха прибыли.

Продольная трещина на валке возникает, если установлен кокиль с, трещиной. В этом случае трещина на валке примерно той же длины, что и у кокиля. Чаще всего эта трещина на кокиле возникает во время заливки и в свою очередь вызывает трещину на валке. Причина трещины на кокиле обычно связана с низким углеродом, высокой серой и фосфором в металле кокиля или его низкой температурой при заливке. Если при заливке кокиля в металл попал формовочный состав из плохо выполненной формы, шлак или образовалась пустота, то валки, заливаемые в таком кокиле, дают трещины.

После ряда заливок на внутреннюю поверхность кокиля начинает появляется сетка разгаров. Эта сетка разгаров постепенно углубляется и чем дальше, тем быстрее заканчивается развитием мелких трещинок в глубине разгаров. В результате разгары в кокиле вызывают появление трещин на валке ориентированных по наиболее крупным разгарам, с общей тенденцией располагаться вдоль валка. Разгары образуются по границам зерен чугунного кокиля и по крупным выделениям графита. Для уменьшения разгаров кокиля необходимо отливать с перлитной структурой с содержанием углерода (3,6-3,8%) из обессеренного чугуна. Может образоваться продольная трещина с края верхней или нижней части валка, если заливаемый металл касается металлической части опоки шейки, в тех случаях, если шейка заформована в опоке с внутренним диаметром меньше требуемого или имеется смещение кокиля по отношению к опоке.

4.1.2 Поперечные трещины

Горячие поперечные трещины, как и продольные, появляются в результате возникновения напряжений в остывшем верхнем слое валков. На их образование оказывают также большое влияние торможение продольной усадки, из-за таких дефектов отливки как заливы, заусеницы, возникающие в результате недоброкачественного изготовления формы. Горячие поперечные трещины обычно не возникают на бочке валка, если применяют цельный кокиль с хорошо обработанной поверхностью, а стык формы верхней шейки валка с кокилем не образует заливов, вызывающих торможение продольной усадки бочки валка. При отливке валков в составных кокилях, состоящих из двух и более кокилей нередко по стыкам кокилей, обычно несколько выше или ниже стыка, появляются поперечные трещины. Чтобы избежать появления таких трещин необходимо тщательно выполнять при механической обработке стыковочные торцы кокилей, так чтобы они плотно прилегали друг к другу, и обеспечивать одинаковую температуру кокилей подогревом их вместе в одной сушильной камере. Во избежание торможения усадки составные кокиля должны быть расточены с конусностью 1мм на 2мм длины с уширением к низу и в стыках не должны иметь уступов, препятствующих усадке валка от его веса. Образование поперечных трещин на бочке валка почти неизбежно, если форма имеет уступы, мешающие свободной усадке. На валках могут возникать и холодные поперечные трещины Обычно образованию их способствуют слишком низкое содержание кремния или высокое содержание хрома, но причиной возникновения холодных поперечных трещин может быть и неправильное соотношение в расплаве графитизирующих и карбидообразующих элементов, т.е. преобладание последних. При этом в структуре отбеленных валков переходная зона растягивается до центра и резко увеличивается отбеленный слой. Возникают высокие напряжения, связанные с нарушением теплопроводности валка. В результате возникают круговые трещины, заканчивающиеся раскалыванием валка на две и более части.

В крупных сортовых валках с неявно выраженным отбелом по причине неудовлетворительного хим. состава вместо нормального падения твердости она иногда даже растет в глубине. Структура становится грубой и валок дает сквозную поперечную трещину и часто продольную. Такой разрыв валка происходит даже при комнатной температуре, часто с сильным звуком. Таких трещин можно не допускать, если строго соблюдать заданный хим. состав. При отливке нелегированных отбеленных валков для листопрокатных станов, причиной появления сквозной поперечной трещины может быть неудовлетворительная шихта, давшая плохую отбеливаемость на валке, затяжная плавка, также влияющая на ухудшение отбеливаемости при заливке чугуном низкой температуры. В этих случаях может помочь только подбор нужных шихтовых материалов, нормальное ведение плавки без лишнего перегрева чугуна и заливки формы чугуном оптимальной температуры.

Кроме продольных и поперечных трещин на валках наблюдаются трещины другого вида. Так, встречаются короткие, разбросанные по бочке валка и хорошо различаемые при мех. обработке. Ориентация их неопределенна. Это характерные трещины для отбеленных валков, отлитых с низким содержанием фосфора. Избежать их можно при содержании фосфора 0,4-0,5%. Практика показывает, что наиболее неблагоприятным является содержание фосфора 0,25-0,35%. При содержании ниже 0,2% уменьшаются возможности появления трещин и поэтому задача вальцелитейщиков снижать фосфор в валках ниже 0,2%.

Снижение содержания фосфора не только уменьшает трещинообразование на валках, но и улучшает эксплуатационные свойства валков, но это требует применения низкофосфористой шихты. На сортопрокатных валках, отливаемых в кокиля с наведением теплоизоляционного слоя, возникают трещины, в связи с отрывами кусков плохо наложенной теплоизоляции или ремонтом образовавшихся в ней трещин с плохой просушкой их после ремонта. Возникновение трещин в этих случаях, указывает на необходимость строгого контроля за нанесение теплоизоляционного слоя на кокиля. Горячие трещины, различно ориентированные, получают развитие также и от дефектов, образовавшихся по другим причинам. Так, горячие открытые трещины могут образовываться от засоров и крупных раковин, возникших на валках. В этих случаях надо бороться с первопричиной их возникновения. На валках с литыми калибрами возникают в основном поперечные трещины по причине неправильного расчета профиля калибров на кокиле, вызывающих торможение продольной усадки при остывании валка.

Трещины появляются во внутренних углах калибров. Для предупреждения подобных трещин необходимо выдерживать углы профиля калибров на кокилях и их взаимное расположение строго но технологическим чертежам.

4.2 Раковины

Этот вид дефектов обычно равный или даже больше трещин и занимает в общем браке не менее 25%. Так как раковины - это застывшие в металле пузырьки газа, то необходимо стремиться получение возможно менее насыщенного газами валкового расплава и защита его от попадания газа из формы, и из атмосферы при заливке. Определенное количество газов всегда выделяется при заливке и может в виде раковин оставаться в отливке. При заливке не заполненная металлом литниковая воронка может вызвать захват воздуха из атмосферы. Могут проникать газы в металл и из формы, т.к. при контакте металла с формой происходит бурное выделение газов. Однако при правильно выполненном тангенциальном подводе питателя к нижней шейке валка и заливке при полной литниковой воронке, металл в форме вращается с достаточной скоростью для удаления к центру формы всех легковесных частиц и газов. Так как при нормальных условиях застывает последней, то эти частицы и газы успевают всплывать. Одной из причин образования раковин на отливках валков, является недостаточно высушенная или отсыревшая форма, вызывающая кипение металла. Если кипение очень сильное, то нарушается вращение металла в форме, он быстро застывает и образующие газы не могут быть отброшены к центру валка и всплыть в прибыльную часть. Сильное кипение проявляется в поверхностных слоях металла крупными раковинами, расположенными гнездами. Внутренняя поверхность таких раковин имеет характерный матово-серебристый цвет. Борьба с этим видом раковин просушка формы при надлежащей температуре и запрещение ремонта, а просушенной песчаной части формы без вторичной просушки, т.к. для удаления не только влаги, но и кристаллизационной воды из глинистой части формы, необходимо определенное время просушки при температуре 400-450 градусов. При отливке пустотелых валков добавочным источником раковин является стержень валка, если он небрежно выполнен или недостаточно просушен.

Устранение брака по раковинам в таких случаях обеспечивается установкой соответствующих газоотводящих каналов в стержне и просушкой, обеспечивающей удаление всей влаги. Спокойное заполнение формы валка обеспечивается не только хорошей просушкой, но и высокой газопроницаемостью формовочного состава, которая должна составлять 70-90 единиц. Такую газопроницаемость можно обеспечить в формовочном составе только при употреблении свежих песков или отработанной смеси, освобожденной от пылевидных частей. Газ также интенсивно выделяется при воздействии жидкого металла на окисленную, плохо очищенную поверхность кокиля. Тонкий слой краски кокиля не надежно предупреждает разложение окислов железа. Положение еще больше ухудшается, если на кокиле по сетке разгара появились трещины. В этом случае очистить кокиль от ржавчины почти невозможно. В результате на поверхности валка появляются группы раковин, соответствующих тем местам, где плохо была проведена очистка перед покраской кокиля.

Предупредить брак можно тщательной очисткой кокилей. Кокиля, которые долго были на открытом воздухе, то ограничивается только чисткой нельзя, необходимо его прошлифовать. Раковины на валках может вызвать также отслаивание кокильной краски.

Это происходит в тех случаях, когда температура кокиля при покраске ниже 60 градусов. При дальнейшем остывании кокиля краска поглощает влагу из атмосферы. При заливке в таких кокилях краска на них начинает шелушиться, отпадать и смываться металлом. Жидкий металл, соприкасаясь с местами, освобожденными от краски, реагирует с остатками окислов. Влага, поглощенная краской, вызывает сильное кипение, в результате образуются раковины.

Возникновение раковин может быть обусловлено и низким качеством литейной краски. В состав краски входят материалы, выделяющие при соприкосновении с жидким металлом небольшое количество газов располагающихся тонкой прослойкой между кокилем и застывшим металлом, который защищает поверхность кокиля. Если в состав краски попали материалы с большим количеством летучих, то излишек газа прорывается в жидкий металл и вызывает образование раковин. Обычно эти раковины располагаются по всей поверхности бочки валка.

Аналогично влияет на образование раковин на бочке валка толстой покраски, которая естественно, вызывает выделение большого количества газа. При этом может произойти прорыв газа в еще не застывший металл, образованием раковин. Толстая покраска - это результат неопытности покрасчика. Иногда при отливке крупных валков, желая предупредить возможность приварки к кокилю, прокрашивают нижнюю часть кокиля, куда поступает более горячий металл на высоту 200 - 600 мм, толстым слоем краски. Кокиль при такой покраске может не привариться, но очень часто во время заливки слышен характерный звук «хлопок», как говорят литейщики. Это не что иное, как небольшой взрыв, связанный с прорывом образовавшегося от краски газа через застывшую корку металла внутрь валка. «Хлопок» говорит о почти неизбежном браке валка. Раковины в этих случаях очень глубоки и попытки вывести их токарной обработкой обычно безуспешны.

В этих случаях для защиты кокиля от приварки следует покрасить его нижнюю часть циркониевым концентратом, защищающим кокиль от приварки, а затем слоем литейной краски нормальной толщины. Кроме того, опыт отливки, отбеленный валков, показал, что опасность приваривания валкая к кокилю возрастает с повышением содержания углерода в жидком металле. Исходя из этого, при отливке крупных, отбеленных валков следует держать наименьшее допустимое тех. условиями содержание углерода. Причиной образования раковин может быть попадание на внутреннюю поверхность кокиля капель масла с крана или вместе с компрессорным воздухом при окраске кокиля. В этих случаях при заливке получается возгонка масла, сопровождающаяся обильным газообразованием. Образующиеся раковины получаются в виде глубоких свищей с черной поверхностью и с наклоном в сторону вращения металла.

Надежным предупреждением появления таких раковин служит очистка компрессорного воздуха при помощи коксовых фильтров и отсутствие подтеков масла на механизмах кранов.

При заливке металла в остывший кокиль также возможны раковины. При наблюдении за поднимающимся в форме уровнем металла видно, как от стен кокиля отлетают капли металла. «Кокиль не принимает металл» - говорят в этих случаях вальцелитейщики. Отлетающие капли, окисляясь в воздухе, попадают опять в металл, Эти окисленные частицы не свариваются с основной массой металла и образуют «корольки». При обработке на станке «корольки» выкрашиваются, образуя раковины. Надежное избавление от этого вида брака обеспечивается только подогретым перед заливкой кокилем и закрыванием верхней части формы щитком от случайного попадания брызг чугуна из ковша или литниковой воронки в полость формы. Кокиль при отливке некоторых видов сортопрокатных валков покрывают слоем от 6 до 12 мм специального огнеупорного состава, который служит теплоизоляцией для получения нужной структуры в рабочем слое валка. Недостаточная просушка этого слоя ведет к срыву покрытия и в этих местах возникают группы раковин, образовавшихся в результате воздействия жидкого металла на окисленную поверхность кокиля, которую, рассчитывая на толстый изоляционный слой, часто не очищают от коррозии. Этот вид брака обычно соединяется с появлением твердого отбеленного пятна на валке в том месте, где был сорван кусок теплоизоляционного слоя. Для предупреждения срывов кокиль перед нанесением теплоизоляционного слоя, необходимо разогреть до температуры не ниже 80 градусов и покрыть его раствором огнеупорной глины. Кроме того кокиль покрытый теплоизоляционным слоем должен перед заливкой быть нагретым до установленной температуры, не ниже 80 градусов. После просушки на теплоизоляционном слое иногда появляются трещины и другие повреждения. Ремонт этих повреждений перед сборкой и заливкой без последующей просушки недопустим, так как ведет к кипению и срыву теплоизоляции с отремонтированных участков. Бывают случаи, когда при заливке валков по какой-либо причине не удается держать литниковую чашу полной во время заливки, перерывы струи губительно действуют на валок потому, что подаваемые после перерыва струи порции металла захватывают атмосферный воздух, заносят его внутрь валка, способствуя появлению раковин. Устранение таких раковин обеспечивается только хорошей организацией заливки. Литниковая воронка во время заливки все время должна быть полной.

Возникает брак валков, по раковинам также в результате различных нарушений при приготовлении расплавов, так затяжные плавки в печах увеличивают окисляемость металла и при заливке форм, реакция между окислами и углеродом чугуна вызывает образование раковин по всей массе металла.

Сильное окисление металла в печи происходит в том случае, когда форсунки направлены так, что сдувают с металла шлак и окисляют его прямым воздействием струи воздуха, чего конечно нельзя допустить.

Сильный перегрев металла в печи всегда связан с риском, испортить плавку. Поэтому надо считать серьезным нарушением технолог на выпуск металла из плавильных агрегатов выше и ниже установленных норм температуры. Старое правило вальцелитейщиков «плавить холодней, лить горячей» подчеркивает важность этого положения.

Слишком высокая температура металла при заливке валков вызывает его приварку к кокилю. В месте приварки обычно в нижней части кокиля наблюдается кипение металла и фиксация в нем газовых раковин.

Заливка валков металлом низкой температуры также ведет к появлению раковин жидком чугуне всегда находятся газы в виде растворов, окислов, нитридов. Эти газы, выделяясь во всей массе остывающего металла, застывают, образуя раковины. Большая часть таких раковин образуется в верхней части отливки, куда жидкий металл подходит уже сильно охлажденным. Профессор А.Е.Кривошеев указывает, что даже при значительном насыщении металла газом, образование раковин можно предупредить, обрабатывая чугун в печи наведением синтетического шлака, вызывающего энергичную дегазацию расплава, уменьшающую окисленость в 2-3 раза.

Самородные шлаки, возникающие во время плавки валкового металла, всегда бывают кислыми и не способны уменьшить количество газов в расплаве.

Магниевый чугун тоже может вызвать появление раковин в случае его перенасыщения магнием. При образовании твердой корки выделяются избыточные пары магния, образуя раковины. Количество вводимого магния, необходимого для образования шарообразного графита, определяется опытом, при этом следует учитывать необходимость добавочного количества его при повышенной сере в металле.

Вызвать появление раковин может также пониженный углерод до 2,3-2,6%. Чугун при таком пониженном углероде менее жидкотекучий и быстро застывает, фиксируя в виде раковин, не успевшие выделиться газы. Низкий кремний (ниже 0,3%),также понижает жидкотекучесть, способствуя появлению раковин. При заливке мелкосортных валков высокой твердости и при содержании углерода ниже 3,4% появляются на нижних шейках раковины усадочного характера, связанные с застыванием металла во всем объеме. При отсутствии нормального ухода за прибылью верхней шейки, такие раковины могут возникать и здесь. Для устранения такого вида брака следует не допускать низкого содержания углерода и создавать условия для направленного затвердевания путем доливок через верхнюю шейку чугуна высокой температуры и тщательного утепления прибыльной части валка.

Несколько иное положение с фосфором в чугунных валках. Его понижение до 0,1% понижает жидкотекучесть и может способствовать появлению раковин и трещин, но низкий фосфор благотворно влияет на прочность валка и следовательно содержание фосфора следует держать на нижнем пределе допускаемого техническими условиями. Очень мелкие раковины диаметром 0,05-0,3 мм рассыпанные по всей поверхности бочки валка. Такие раковины являются результатом затяжной плавки и окисленностью чугуна.

4.3 Малый и большой отбел

Заданную глубину отбела на обычных отбеленных валках типа ЛП и СП подбирают по пробе. Несмотря на то, что подбор пробы является одним из наиболее важных факторов, обеспечивающих заданные качества, хорошо изучен и описан, брак по ненормальной глубине отбела доходит до 3-10% от общего брака. Получение отбела заданной глубины осложняется тем, что с увеличением глубины отбела неизбежно и непропорционально быстро увеличиваете я и глубина переходной зоны, резко снижая механическую прочность и термоустойчивость валка. Но величина переходной зоны не связана пропорционально однозначно с глубиной отбела. Имеется ряд факторов, способствующих растягиванию переходной зоны, в том числе и таких, которые зависят от качества шихтовых материалов, длительности плавки, высокого перегрева чугуна в печах, применение добавок в печь или ковш.

Опытность и знания вальцелитейщиков позволяют даже в очень неблагоприятных условиях уменьшить растянутость переходной зоны, применяя ряд выработанных практикой способов.

Одной из основных причин получения валков с растянутой, иногда до самого центра валка, переходной зоной является применение в шихту чугунов, обладающим плохой отбеливаемостью. Под плохой отбеливаемостью чугунов понимают, их способность давать нужную глубину отбела, при растянутой переходной зоне, или даже совсем не давать чистого отбела, образуя от самой поверхности валка карбидо-перлито-графитную структуру переходной зоны.

По исследованиям профессора А.Е. Кривошеева плохая отбеливаемость связана с условиями ведения доменного процесса при выплавке чушковых чугунов их большой загазованностью и наличием большого количества неметаллических включений.

Валковые коксовые чугуны марки ЧВ-1 и ЧВ-2 в нашей стране выплавляет одна небольшая доменная печь, и этот чугун имеет не вполне удовлетворительную отбеливаемость и там, где необходима короткая переходная зона, продолжают пользоваться древесноугольным чугуном или подбирают по излому чушек, лучшие по отбеливаемости партии чугуна.

Излом чушки чугуна с хорошей отбеливаемостью имеет явно выраженную зону отбела. Однако определение отбеливаемости по излому чушки требует некоторого опыта. Если требуете я отлить партию отбеленных мелкосортных валков, то подбирают штабель чугуна, испытывают его при отливке нескольких валков и сохраняют для включения в шихту для отливки таких же валков. Если штабеля не хватает, стараются подобрать другой штабель с примерно таким же химическим составом и характеристикой излома чушки. Это облегчает получение идентичных показателей отбеленности на валке.

В шихту для отливки валков, кроме чушкового чугуна, включают часто брак валков. Надо иметь в виду, что следует остерегаться включений в шихту этих валков, если они имеют растянутую переходную зону. Проф. А.Е.Кривошеее предложил для характеристики отбеливаемости валка пользоваться формулой

где: - показатель отбеливаемости;

- глубина слоя чистого отбела;

- глубина переходной зоны.

Можно считать, что в отбеленных (не двухслойных валках) величина А_к при очень хорошей отбеленности находится в пределах 0,7--0,5, хорошей 0,5-0,4, удовлетворительной 0,4-0,3 и плохой меньше 0,3.

Растягивает переходную зону в валках хром, и поэтому стараются не допускать в шихту на листовые валки хромосодержащие компоненты.

Уменьшить переходную зону можно на валках:

Выдерживая глубину отбела не ниже допускаемого предела, что вызывает сокращение переходной зоны.

Не допуская длительных плавок (выше 6 часов в печи).

Не допуская корректировок металла в печи известняком и железной рудой. Раскислением шлака в печи присадкой равных частей плавикового шпата, кокса ферросилиция(75%) и ферромарганца (70%) в количестве около 5-10% от веса шлака.

Все же главным фактором получения нужной величины отбела с нормальной переходной зоной обеспечивающей отбеливаемость не ниже 0,4 является получение расплавов не требующим корректировок, минимально допустимая температура выпуска металла из печи и максимально допустимая температура заливки валков.

Получение глубокого или недостаточного отвела на валках, прежде всего, связано с ошибками при подборе пробы. Определение расстояния до первых серых графитовых точек на пробе затруднено, особенно при низких содержаниях углерода из-за того, что серые точки в изломе пробы видны недостаточно четко и их иногда находят там, где их нет. В результате на валке большой отбел. Хотя со временем появляется опыт и таких ошибок становится меньше, нужно применять отсчет не до первой точки, а до первой ясно видимой группы трех точек, то есть, так же как это делается на валке, тем более что иногда можно кажущуюся точку принять за реальную.

Пробы, приготовленные в стандартных условиях, надо рассматривать при одинаковом освещении слегка притеняя их от прямых лучей электролампы и белым щитком, специально изготовляемым для этой цели. Рассматривание пробы - это заключительный этап, но не менее важно скрупулезно выполнять все правила ее отбора. Незначительное кипение металла в недостаточно просушенной и нагретой форме пробы или холодная плита могут совершенно испортить пробу.

Решающее значение имеет проба из печи, взятая незадолго до выпуска металла. При слишком большом отбеле или малом отбеле пробы, металл в печи можно скорректировать. Несколько легче скорректировать слишком большой отбел присадкой расчетного количества 75% ферросилиция.

Корректировка металла в ковше это показатель неумелого или небрежного ведения плавки и может быть рекомендован, т.к. при этом увеличивается получение брака валков по малому отбелу и снижения температуры заливки, связанной с потерей времени на отбор проб и проведение манипуляций. Если все же такая необходимость возникла, то следует учитывать, что для уменьшения отбела вводится 75% ферросилиций, который в количестве 0,З кг на 1 т жидкого металла уменьшает отбел пробы на 1 мм. Учитывая, что вводить 75% ферросилиция больше 1 кг на тонну недопустимо, то на пробе можно уменьшить отбел только на 4 мм. Ввод ферросилиция в ковш перед заливкой оказывает на металл модифицирующее действие и если после ввода не выждать 15-20 мин, то залитые валки окажутся совсем без отбела. Выжидание же 15-20 мин, для демодификации может часто повести к заливке формы металлом низкой температуры с вытекающими отсюда последствиями - раковинами, засорами и пр.

Для увеличения отбела пользуются присадками теллура. Один грамм теллура увеличивает отбел на 1мм при содержании углерода в металле до 3% и 0,75мм при углероде больше 3,5%. Так как присадки теллура нельзя производить в количестве больше 4,5 грамм на тонну портит структуру металла сердцевины валка.

Для получения отбела глубиной 20--30 мм на магниевых, отбеленных валках дают выдержку от 240 до 400 секунд. Переходная зона в двухслойных валках образуется искусственно при промывке валка чугуном с повышенным содержанием кремния. При отливке двухслойных хромоникелевых валков промывка сначала проводится медленно, а затем ускоряется, а в магниевых валках проводится путем нескольких остановок во время промывки.

В состав брака по отбелу входят валки с неравномерным отбелом. Проявляется неравномерный отбел, главным образом, на верхнем обрезе бочки валка в виде резкого уменьшения отбела, с одной стороны, и очень часто с двух противоположных сторон по диаметру. Неравномерность отбела уменьшается от верхнего по отливке края бочки до нижнего края, причем на нижнем крае его почти не бывает.

После заливки отбеленного валка по всей поверхности бочки сразу образуется корочка отбела. При дальнейшем нормальном остывании между кокилем и коркой образуется зазор. Самый незначительный наклон формы ведет к тому, что масса металла, заполняющая образовавшуюся корку, прижимает ее к кокилю, из-за чего с противоположной стороны зазор увеличивается, и создаются разные условия для дальнейшего развития отбела.

На стороне прижатой к кокилю, отбел утолщается, а с противоположной, с увеличенным зазором уменьшается. Совершенно очевидно, что неравномерность отбела к нижнему краю бочки будет уменьшаться, т.к. усадочный зазор будет здесь более равномерным. На утепленной стороне бочки (со стороны увеличенного зазора) часто выступают иголочки фосфидной эвтектики выжимаемой при остывании валка в наиболее теплое место. Таким образом, выступающая в этих местах фосфидная эвтектика, является не причиной появления серых мест или уменьшенного отбела, а результатом местного утепления.

Другой вид неравномерного отбела характеризуется уменьшением отбела с двух противоположных сторон и обычно появляется на 20-50% длины валка.

Тонкий застывающий слой отдела при небольшом изменении условий теплоотдачи при заканчивающемся вращении металла внутри принимает овальную форму. В связи с этим к кокилю прижимаются две противоположные стороны застывающего слой отбела по длинной оси овала и отходят от него две противоположные стороны по короткой оси овала. Там, где поверхность валка удалилась от кокиля, уменьшается теплоотдача и в дальнейшем сюда устремляется легкоплавкая фосфидная эвтектика, иногда выступая на поверхности валка в виде иголок.

В валках с ровным круговым отбелом фосфидная эвтектика выступает в виде слезок по окружности примыкания шейки к бочке валка, причем эти слезка выступают равномерно по окружности. Условия для этого здесь есть - отбел на бочке валка уже дал вертикальную усадку и образовался зазор, куда и вытесняется эвтектика.

В нижнем примыкании бочки валка к шейке, фосфидная эвтектика не выделяется или почти не выделяется, так как вес валка не дает здесь возможности образоваться зазору.

По верхнему краю бочки в тех местах, где уменьшается отбел, слезки эвтектики выступают в большем количестве. Неравномерность отбела сильнее проявляется на валках с большим отношением длины бочки валка к диаметру.

4.4 Несоответствие твердости рабочего слоя

В технических условиях на поставку валков твердость рабочего слоя оговорена для каждого вида валков и является главным фактором повышения износоустойчивости валков.

Получение заданной твердости чугунных валков обеспечиваете я строгим соблюдением всех элементов технологии, хим. состава металла, условий плавки и заливки формы, скорости охлаждения залитого валка.

Валки, которые не уложились в заданные пределы твердости, отбраковываются. При получении расплава для валков регулировать твердость в некоторых пределах можно содержанием кремния.

При отливке сортопрокатных валков необходимо обеспечивать небольшое падение твердости в рабочем слое на глубине вреза калибра до 120-150 мм, Обычно считают, что допустимое падение твердости на эту глубину не должно превышать 8-10 единиц. Плавное падение твердости, сохранение ее в глубине вреза калибра достигается понижением, повышением содержания хрома и увеличением толщины теплоизоляции на кокиле. Неравномерная твердость рабочего слоя увеличит теплоотдачу в местах отслоения и на валке могут, появятся отбеленные твердые пятна; легкое кипение края формы нижней шейки тоже вызывает появление твердого отбеленного пятна из нижней части бочки валка. Устранение таких пороков на валках достигается только соблюдением установленной технологии, выведения теплоизоляционного слоя и просушки всех частей формы.

Иногда на бочке валках попадаются твердые «кучки», мешающие калибровке валка. Эти дефекты возникают в результате попыток спасти валок от недостаточной твердости присадками феррохрома в ковш. Полурасплывшиеся кусочки феррохрома при застывании фиксируются в рабочем слое валка. Поздняя присадка феррохрома недопустима даже в плавильный агрегат.

4.5 Засоры и пригары на балках

Брак валков из-за засоров возникает в результате небрежного выполнения формы валков, заливки металлом низкой температуры, металлом плохо очищенным от шлака и недостаточно интенсивного заполнения формы.

Все чугунные валки заливаются сифонным литником с тангенциально подведенным к нижней шейки питателем. Это обеспечивает вращение металла в форме. При этом включения шлака или частицы формовочной массы более легкие, чем металл, отбрасываются к центру валка и всплывают в прибыльную часть. Таким образом, форма валка в известной степени обеспечивает самоочищение металла от посторонних включений. Если подвод металла произведен не тангенциально или элементы литниковой системы сдвинуты одна относительно другой так, что образуются уступы, происходит торможение скорости поступлений металла, а вращение его сильно замедляется. В этих условиях шлак и частицы формовочного состава могут прижиматься металлом к поверхности бочки или шейкам валка, особенно верхней.

Тоже самое, происходит с толстым слоем краски, наложенным на внутреннюю поверхность формы. Куски краски отрываются и прилипают к поверхности кокиля, образуя засоры. Такие срывы краски частое явление, если краска была нанесена на холодную форму. Часто засоры состоят из кусков огнеупорной глины, которой смазывают примыкания кокиля к опокам формы шеек, если глина, положенная слишком толстым слоем, выдавилась внутрь формы. По засорам на валках часто возникают трещины. Особенно часто возникают засоры на пустотелых валках, отливаемых со стержнями. Сильное уменьшение пространства внутри формы тормозит вращение металла, остатки песчаного состава не удаленные из формы и шлак пристают к поверхности кокиля, образуя засоры. Обычно это происходит в верхней части бочки валка, где заканчивается утолщенная часть стержня и металл, попадая в расширенное пространство, резко замедляет скорость. Для обеспечения получения чистой поверхности пустотелого валка помимо тщательной очистки формы валка от песка и металла от шлака, решающую роль играет хороший нагрев металла (не ниже 1300-1320 градусов) и его жидкотекучеть.

...