Дефекты валков

На валках, отливаемых в песчаную форму или в кокиль с теплоизоляцией, при надлежащей температуре металла, засоры образуются реже, так как интервал застывания металла у поверхности формы здесь больше.

На валках, отливаемых в кокиль с теплоизоляцией, при плохой просушке формы, могут появляться засоры, проникающие в рабочий слой бочки валка. Их часто не удается удалить при обработке валка, так как они проникают на большую глубину. Устранить этот брак можно только хорошей просушкой кокилей, при температуре не ниже 400 градусов и заливкой в хорошо прогретую форму.

Сортовые валки, отливаемые без зоны чистого отбела, во избежание усадочных пустот питают через прибыль порциями горячего чугуна, и поэтому при заливке валков прибыль остается недолитой. Если, по какой-либо причине не долита верхняя шейка валка, то при поздней добавке чугуна шлак пристает к форме шейки, образуя глубокие засоры. Устранить такой вид брака можно только путем немедленной доливки валка, если же доливка задержалась, необходимо ломиками предварительно сбить шлак с остывающей корки металла. Однако часто спасти такой валок не удается.

Если металла не хватает на заливку даже бочки валка, или металл из-за дефектов формы частично «ушел» из формы и уровень его опустился ниже верхнего перехода бочки в шейку валка, то доливка валка бесполезна. По стыку металла валка и доливки обязательно возникнут глубокие спаи, шлаковые засоры и раковины.

На чугунных валках часто возникают пригары формовочной массы на шейках валков, а при отливке валков в песчаную форму или в кокиль с термоизоляцией и на бочке. Валки с пригарами чрезвычайно затрудняют механическую обработку, вызывают ускоренный износ вальцетокарных станков, загрязняют при резании атмосферу в цехе.

Снятие пригара в обрубном отделении удается далеко не всегда. Особенно тяжело освобождаются от пригаров стальные валки. На чугунных валках борьба с пригарами - это, прежде всего борьба за хорошее просушивание формы. Можно совершенно уверенно сказать, что форма, которая просушена во времени и по температуре точно по инструкции не дает пригаров или дает такие, которые легко снимаются при постукивании молотком. Обычно пригары при разного рода ремонтах формы без последующей просушки ее в течение установленного срока.

Ремонты формы вызываются или случайными обвалами при небрежном обращении с формой, или растрескиванием формы при быстром подъеме температуры в сушильной камере. Возможность появления пригара можно уменьшить хорошей вентиляцией формы, применением противопригарной краски, изготовленной из малозольного пекового кокса (зола не выше 1,5%) и черного графита (зола не выше 13%). Черный графит хорошо менять на серебристый, который имеет более низкую зольность, но в этом случае краску надо готовить в виде пасты и потом разводить ее водой до нужной плотности.

4.6 Усадочные раковины

Усадочные раковины на чугунных валках обычно обнаруживают при обработке верхней шейки валка. Часто усадочные раковины сильно поражают шейку и треф валка, за что их приходится браковать. В некоторых случаях усадочная раковина в центре валка не велика и ее удается заварить электросваркой ил расточить с последующей запрессовкой в расточное место пробки, которую можно дополнительно заваривать по окружности. Иногда для спасения валка срезают пораженный усадкой треф и доваривают новый треф жидким чугуном по довольно сложной и требующей высокой квалификации технологии, описанной ниже. Появление усадочных раковин на чугунных валках в некоторой степени связано с сифонным способом заливки, при котором металл затвердевает сверху вниз, так как поступает в верхнюю шейку и прибыль охлажденным интенсивной теплоотдачей в кокиле.

В обычных отбеленных валках, отливаемых в кокиль с покраской, как правило, усадочные пороки появляются редко, в основном тогда, когда не хватило металла для заполнения прибыли, или прибыль слишком короткая. Застывая последним, металл в прибыли и в верхней шейке хорошо обеспечивает питание относительно быстро застывающей в кокиле бочки валка. Именно поэтому прибыли средних и мелких листовых валков не добавляют, заполняя сразу металлом и прибыль. Добавку горячего металла в прибыль производят через 8-15 минут после заливки только в валки весом более 25т толстолистовых станов, формы шеек и прибыльные надставки отбеленных валков должны быть хорошо просушены и нагреты не ниже 80 градусов. Сырые формы прибылей и шеек быстро отбирают тепло и могут не выполнить своего назначения - обеспечивать питание валков. Но и хорошо выполненные прибыли, не достигнут цели, если заливка производится недостаточно перегретым чугуном. В этом случае быстро затвердевающий в прибыли и верхней шейке холодный металл не способен предупредить образование усадочных раковин.

Магниевые двухслойные валки отливают с увеличенными прибылями, так как обработка промывного чугуна магнием сильно снижает его температуру, снижает жидкотекучесть и может вызвать усадочные явления в виде пористости на верхней шейке и трефе. Кроме того, коэффициент усадки магниевого чугуна в 1,5 раза выше, чем у чугуна с пластинчатым графитом.

На различных сортопрокатных валках, отливаемых в песчаную форму или в кокиль с теплоизоляцией, затвердевание металла в бочке валка замедленно, вследствие чего происходит более равномерная усадка.

Процесс образования усадочной раковины растягивается по времени и если прибыли таких валков не доливать горячим металлом через 15-20 минут после заливки, возникает большая усадочная раковина. В этих случаях спасает сухая подогретая прибыль соответствующих размеров, длина прибыли зависит от размеров валков, а диаметр ее должен быть равным диаметру шейки с припусками на обработку, но не менее одной трети диаметра бочки валка. Это важно потому, что на сортопрокатных валках шейки и трефа часто бывают слишком тонкими.

Для валков с длиной 2 м и более диаметр прибыли принимают равным 40% от диаметра бочки валка и питают их горячим металлом два, и даже четыре раза.

Нужно иметь в виду, что добавка чугуна через 30-40 минут уже не может спасти от появления усадочной раковины. После добавки горячего металла в прибыль сверху ее засыпают каким-либо утеплителем. В качестве утеплителя применяют древесный уголь. Разработаны различные способы поддержания высокой температуры металла в прибыли, что исключает добавки чугуна в прибыль. Один из лучших - это электроподогрев прибыли, предложенный к.т.н. Н.П. Котешевым совместно с работниками заводов.

Увеличение размеров прибыли, однако не спасет от появления усадочной раковины, если валок был залит недостаточно перегретым металлом. При отливке сортопрокатных валков, прибыль которым требует добавки жидкого чугуна, форму заполняют несколько выше верхнего обреза трефа, во избежание появления шлаковых засоров на трефе валка, а производят доливку прибыли тонкой струей металла, имеющего температуру не ниже 1300 градусов. Для питания особенно подходит ваграночный чугун с содержанием кремния 0,8-1,2%.

Мелкосортные валки не добавляют, но и на них могут образоваться усадочные раковины при заливке их металлом недостаточно высокой температуры, при недостаточно просушенной и прогретой форме. Пустотелые валки весом до 2-4 тонн не добавляют, и устранение усадочных раковин здесь достигается только хорошо прогретой формой и заливкой металла максимально возможной температуры. Прибыльная часть сразу засыпается утеплителем.

При центробежной отливке валков на машинах с горизонтальной осью вращения, усадочная раковина вполне закономерно образуется по центру отливки в виде отверстия с диаметром 30-50мм при диаметре валков 250-400 мм. Практически это отверстие не ослабляет валка в работе, т.к. момент инерции при этом уменьшается незначительно, но можно добиться отливки валка без отверстия при поддержании уровня металла в литниковой чаше на верхнем пределе и соответствующем химическом составе металла сердцевины.

4.7 Несоответствие химического состава

Технические условия на поставку чугунных валков регламентируют содержание углерода, кремния, марганца, фосфора, серы по верхнему пределу. Отливка валков с отступлениями от установленного химического состава ведет к забраковке валков.

Исключение сделано для содержания кремния, который является факультативным из тех соображений, что он является основным регулятором глубины отбела и твердости в валках. Только валки из магниевого чугуна для прокатки жести и динамной стали лимитируются по верхнему пределу содержания кремния - 0,8%, так как они требуют весьма чистого отбела. Ограничены такие верхние пределы содержания кремния в сортопрокатных валках из магниевого чугуна легированного хромом, никелем и молибденом.

Для содержания легирующих элементов - хрома, никеля, молибдена, алюминия и меди установлены нижние и верхние пределы во всех видах валков.

Только в валках из нелегированного чугуна допускается содержание хрома до 0,35% и никеля до 0,6%. Наконец, в валках в сердцевине двухслойных хромоникелевых и молибденовых валках не может допускаться фосфор выше 0,3%.

Способ борьбы с браком по химическому составу - это хорошо организованная служба шихтовки и плавки в соответствии с установленными нормалями и четкая безошибочная работа экспресс лаборатории.

Во всех видах магниевых валков содержание магния не регламентируется, но обычно у валков хорошо обработанных магнием остаточное содержание его составляет 0,03-0,04%. Косвенное суждение, о хорошей обработке чугуна магнием может дать содержание серы в магниевом чугуне. Обычно содержание серы в нормально обработанном магнием чугуне не превышает 0,01-0,12%.

4.8 Несоответствие структуры

Техническими условиями регламентируется макроструктура всех отбеленных и двухслойных валков, как хромоникелевых, так и магниевых. Здесь под макроструктурой понимается глубина отбела рабочего слоя до первых видимых точек и величина переходной зоны, которая не регламентируется, величина которой должна быть не ниже 5 мм во всех видах двухслойных валков во избежание отслаивания отбела и не больше полуторной толщины чистого отбела в отбеленных валках для обеспечения прочности.

Регламентирована также неравномерность отбела, которая должна находиться в пределах, установленных в ТУ для чистого отбела. Подробно о мерах предупреждения брака по отбелу сказано в разделе по предупреждению большого и малого отбела.

Микроструктура валков не регламентируется техническими условиями за исключением валков из магниевого чугуна, в структуре которых должен находиться только графит шаровидной формы или шаровидный с небольшими закругленными выступами (баллы 3.4 и 4). Для определения формы графита вырезается от шейки валка или трефа образец для приготовления микрошлифа. Микрошлиф рассматривается под микроскопом, нетравленым при увеличении 80-120.

Меры для обеспечения получения шаровидного графита заключаются в применении низко-сернистой шихты не меньше 60% обработанных валков из магниевого чугуна (в них сера всегда ниже 0,02%) и чушковых чугунов содержанием серы не более 0,06%. Присаживать магний следует в не слишком перегретый чугун во избежание его потерь на сгорание, но, не допуская его температуры ниже 1380 градусов. Следует помнить, что слишком большое насыщение чугуна магнием создает на поверхности валка пленки, образующие иногда достаточно глубокие спаи - трещинки и поэтому процесс ввода магния в чугун должен быть стандартным.

При проверке микроструктуры рабочего слоя валков, обращают внимание на наличие графитовых и других неметаллических включений в отбеленном слое валков. Эти микровключения понижают твердость отбеленного слоя и снижают его износостойкость. Особенно много неметаллических включений бывает в отбеленном слое магниевых валков. Для прокатки вести и динамной стали такой загрязненный отбел не пригоден. Чтобы добиться более чистого отбела, можно применяя в шихту более чистые по сере материалы. Для ускорения всплывания включений обработку чугуна магнием следует вести при температуре не ниже 1380 градусов. Хорошо очищает металл от неметаллических включений обработка его содой или криолитом, но при этом выделяются едкие газы, так что эту операцию можно производить при наличии мощных вытяжных устройств.

Уменьшает количество неметаллических включений предварительное раскисление чугуна в печи. Графитные включения в отбеленном слое магниевых валков всегда присутствуют, а уменьшить их количество для получения более чистого отбела можно уменьшая, в основном, металле содержание кремния.

Размещено на Allbest.ru