До питання виникнення дефектів поверхні сталевої штаби при валковій розливці

Шрифт:
17

https://doi.org/

Met. litʹe Ukr., 2020, Tom 28, №3, P. 33-39

О.В. Ноговіцин, д-р техн. наук, зав. відділу, e-mail: alexey.nogovitsyn@gmail.com, https://orcid.org/0000-0003-2929-5300
І.А. Нурадінов, інж. І кат., e-mail: inuradinov@gmail.com, https://orcid.org/0000-0001-8916-5247
Д.О. Петренко, мол. наук. співр., e-mail: dima-petrenko@meta.ua, https://orcid.org/0000-0002-7546-9503

Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України (Київ, Україна)

Надійшла 08.07.2020

УДК 621.771.23.669.71

Статтю присвячено виявленню причин і механізму утворення поверхневих дефектів у сталевих штабах, які одержують методом валкової розливки. Наведено кілька відомих гіпотез, які пояснюють причини і механізм утворення таких дефектів, як тріщини, зморшки, нерівності, «крокодиляча шкіра» та інші. У статті розглянуто механізм виникнення поверхневих дефектів, заснований на теоретичному аналізі параметрів течії і напруг затверділого металу у зоні прокатки, так званий «ефект прокатки». Метал в зоні прокатки унаслідок пластичної деформації змушений переміщуватися відносно поверхні валка як вперед, так і назад. Зворотне переміщення металу із зони деформації, впливаючи на скоринку металу у зоні кристалізації, призводить до стиснення її у тангенціальному напрямку і відшарування у радіальному напрямку, тобто створюються передумови для руйнування скоринки металу перед входом у зону деформації. Під дією цих напруг скоринка затверділого металу може відшаровуватися та/або відламуватися від поверхні валка. Ситуація ускладнюється тим, що для вуглецевих і низьколегованих сталей перехід із в'язкого у крихкий стан відбувається за температур, близьких до «солідусу». Порожнини, що утворилися між валком і твердим металом, заповнюються рідким розплавом, утворюючи суміш із уламків твердої скоринки і рідкого або напіврідкого розплаву. У зоні випередження зовнішні шари штаби, під дією розтягувальних напруг, деформуються і можуть набувати, наприклад, виду «крокодилячої шкіри». Для обґрунтування запропонованої гіпотези виконано розрахунки з оцінки впливу параметрів технології двовалкової розливки (TRC) на кінематичні та силові параметри у зоні прокатки. Це дозволило зробити ряд важливих практичних висновків. Під час лиття сталевої штаби на TRC доцільно знижувати обтиснення до мінімуму, який забезпечить лише зварювання затверділих скоринок, тобто наскрізна кристалізація штаби повинна завершуватися у безпосередній близькості до лінії виходу металу із валків. Реалізація цієї технології дозволить вести процес розливки на високій швидкості при 
низькому зусиллі притиснення валків. Формування литої штаби необхідної якості доцільно перенести на наступні гарячу та холодну прокатки.

Ключові слова: валкова розливка, вуглецеві та низьколеговані сталі, дефекти поверхні, технологія розливки, кінематичні і силові параметри прокатки.

Література

1. Shibuya K., Ozawa M. Strip. Casting Techniques for Steel. ISIJ International. 1991. Vol. 31. No. 7. Р. 661–668.
2. Büchner A.R., Zimmermann H. Cracking phenomena in twin roll strip casting of steel. Steel Research. 2002. Vol. 73. Iss. 8.
P. 327–331. doi: https://doi.org/10.1002/srin.200200217. «Новости черной металлургии за рубежом». 2003. № 2. С. 54–61.
3. D.-Y. Choo, S. Lee, H.-K. Moon, T. Kang. Metallurgical and Materials Transaction A, 32A (2001), 2249. «Черные металлы». 
Ноябрь 2004. С. 10–24.
4. A. Buchner, H. Zimmermann: Steel Research, 73 (2002), No. 8, 327. «Черные металлы». Ноябрь 2004. С. 10–24.
5. M. Ha, J. Choi, S. Jeong, H. Moon, S. Lee, T. Kang: Metallurgical and Materials Transactions A, 33A (2002), 1487. «Черные 
металлы». Ноябрь 2004. С. 10–24.
6. T. Mizoguchi, K. Miyazawa, Y. Ueshima: Tetsu-To-Hagane, 80 (1994), No. 1, 36. «Черные металлы». Ноябрь 2004. С. 10–24.
7. S. Tanaka, I. Suichi, S. Ogawa, T. Furuya, K. Sasaki, K. Yanagi: Steelmaking Conference Proceedings, Iron and Steel Society, 
Washington, USA, 74 (1991), 809. «Черные металлы». Ноябрь 2004. С. 10–24.
8. H. Yasunaka, K. Taniguchi, M. Kokita, T. Lnoue: ISIJ International, 35 (1995), 784. «Черные металлы». Ноябрь 2004.
С. 10–24.
9. T. Mizoguchi, K. Miyazawa and Y. Ueshima. Relation Profile between of Molten Surface Quality Pool in the Twin ot Oast Strips 
and Meniscus Roll Casting Process. ISIJ International. 1996. Vol. 36. No. 4. Р. 417–423.
10. R.P. Tavares, R.I.L. Guthrie: Canadian Metallurgical Quarterly, 37 (1998), No. 3–4, 241. «Черные металлы». Ноябрь 2004. 
С. 10–24.
11. A. Girgensohn, A.R. Büchner and K.-H. Tacke. Twin roll strip casting of low carbon steels. Article in Ironmaking & Steelmaking. 
August 2000. P. 317–323. doi: https://doi.org/10.1179/030192300677615 
12. Sa Ge, M. Isac and R.I.L. Guthrie. Progress in Strip Casting Technologies for Steel; Technical Developments. ISIJ International. 
2013. Vol. 53. No. 5. P. 729–742.
13. Скок Ю.Я., Найдек В.Л., Якобше Р.Я. и др. Анализ провалов пластичности стали при высоких температурах. Процессы 
литья. 2002. № 4. С. 56–61.
14. T. Mizoguchi, K. Miyazawa. Formation of solidification structure in a twin-roll rapid solidification process. Advanced Materials 
and Process. 1990. Vol. 1. P. 93–98.
15. T. Mizoguchi, K. Miyazawa. Formation of Solidification Structure in Twin-Roll Casting Process of 18er-Sni Stainless Steel. ISIJ 
International. 1995. Vol. 35. No. 6. P. 771–777.
16. Ноговицын А.В., Баранов И.Р. Коэффициент скорости кристаллизации при двухвалковой разливке-прокатке стали и 
алюминия. Металл и литье Украины. 2013. № 7 (242). С. 14–17.
17. Коновалов Ю.В., Остапенко А.Л., Пономарев В.И. Расчет параметров листовой прокатки. Справочник. М.: Металлур-
гия, 1986. 430 с.
18. Zhang X.M., Jiang Z.Y., Liu X.H., Wang G.D. Modelling of the micro-segregation of twin-roll thin strip casting. Journal of 
Materials Processing Technology. 2005. № 162–163. P. 591–595.
19. Kloss W. Duennbandgiessen mit variablem Giessspalt. Umformtechnische Schriften. Band 144. Aachen: Shaker Verlag, 
2005. 179 p.