/ 35 4 (68), 2012 Researches of the most often occurred surface defects of rolled wires, their modification at drawing and influence on technological process and quality of cold-drawn wire with regard to working conditions of hardware shops of BMZ are presented. А. Н. САвеНок, Т. П. куреНковА, И. в. БорИСовец, А. А. САхАрНАя, оАо «БМЗ» – управляющая компания холдинга «БМк» УДК 669. Влияние поВерхностных дефектоВ, наследоВанных с катанки, на качестВо холоднотянутой проВолоки На Белорусском металлургическом заводе для производства продукции метизных цехов в каче- стве исходной заготовки используется катанка соб- ственного производства, которая имеет заданные механические и технологические свойства и каче- ство поверхности, обеспечивающие успешное проведение операций волочения. Несмотря на по- вышенный контроль качества на всех переделах, на катанке, задаваемой для производства металло- корда и проволоки РМЛ, иногда встречаются де- фекты, связанные со способами выплавки, раскис- ления, разливки стали, нагрева и горячей прокатки заготовки, которые существенно влияют на каче- ство холоднотянутой проволоки. Многообразие дефектов, а также последующие после их образования переделы, создают значи- тельные трудности при их идентификации. Они возрастают еще и в связи с тем, что металл с по- верхностными дефектами, наследованными с ка- танки, в метизном переделе подвергается значи- тельной пластической деформации. Опыт, накопленный за время работы метизных цехов, и возможность исследования заготовки предыдущего передела позволяют по наличию ха- рактерных признаков с очень большой долей веро- ятности определить происхождение дефекта. По своему характеру дефекты холоднотянутой проволоки, наследованные с катанки, могут быть металлургического и прокатного происхождения. Первые образуются при выплавке и разливке ста- ли, вторые – при нагреве и деформации во время прокатки. Холодная пластическая деформация ме- талла – волочение, имеющего даже незначитель- ные поверхностные дефекты, приводит к дальней- шему их развитию, снижению прочностных и пла- стических свойств проволоки, вплоть до образова- ния обрывов. Знание тенденций видоизменения дефектов, наследованных с катанки, позволяет идентифицировать дефекты на холоднотянутой проволоке и своевременно проводить мероприятия по их устранению, тем самым, обеспечивая необ- ходимую технологичность производства проволо- ки особенно тонких диаметров. В статье представлены исследования наиболее часто встречающихся поверхностных дефектов ка- танки, их видоизменение при волочении и влияние на технологический процесс и качество холодно- тянутой проволоки применительно к условиям ра- боты метизных цехов БМЗ. Дефекты сталеплавильного производства Раскатанный пузырь Раскатанный пузырь на катанке имеет вид пря- молинейной продольной несплошности различной протяженности и глубины, хорошо видимой при стравливании (снятии) окалины с поверхности ка- танки (рис. 1, а). Дефект часто встречается груп- пами. На волоченой проволоке раскатанный пу- зырь располагается под разным углом к поверхно- сти (рис. 1, б) и имеет различную степень раскры- тости в зависимости от количества протяжек. При исследовании микроструктуры характерными при- знаками дефекта являются обезуглероживание и вторичные оксиды. Полость раскатанного пузы- ря обычно заполнена окалиной (рис. 1, в). Причи- на возникновения данного дефекта на катанке − наличие подкорковых пузырей на литой заготовке, возникших из-за нарушения технологии выплавки и разливки стали. Металл с раскатанным пузырем необходимо подвергать тщательной зачистке на катаной заготовке, а также контролировать каче- ство задаваемой в производство катанки. Раскатанное загрязнение В процессе выплавки и разливки стали воз- можно затягивание шлака, что приводит к поверх- 36 / 4 (68), 2012 ностному загрязнению слитка или литой заготов- ки. Причиной образования данного дефекта явля- ется наличие неметаллических включений преи- мущественно экзогенного характера. При прокатке раскатанное загрязнение вытягивается в направле- нии деформации (рис. 2, а). На волоченой проволоке данный дефект имеет различную протяженность и глубину проникнове- ния (рис. 2, б). На микрошлифах видны грубые не- металлические включения, вышедшие на поверх- ность проволоки или находящиеся вблизи поверх- ности (рис, 2 в). Обезуглероживания, как правило, не наблюдается. Для избежания появления данного дефекта необходимо поддерживать постоянный уровень металла в промковше и кристаллизаторе, правильно подбирать и применять качественные шлакообразующие смеси, использовать качествен- ный огнеупорный материал и соблюдать техноло- гию внепечной обработки стали. Инородная металлическая частица стале- плавильного происхождения При исследовании обрывов холоднотянутой проволоки встречается поверхностный дефект в виде продольных или поперечных трещин, рас- положенных по одной направляющей (рис. 3, а), степень раскрытости которого зависит от количе- ства протяжек. При исследовании макро- и микроструктуры данного дефекта была выявлена различная трави- мость основного металла и инородной макроча- стицы (рис. 3, б, в). Дальнейшее исследование по- казало, что дефект наследуется с непрерывнолитой заготовки и обусловлен локальной химической не- однородностью металла либо попаданием посто- ронних металлических предметов из внешних ис- точников в процессе выплавки и вышедших на по- верхность в процессе разливки стали. Данного дефекта можно избежать, если не допускать попа- Рис. 1. Раскатанный пузырь: а – внешний вид дефекта на поверхности катанки; б – внешний вид дефекта на поверхности хо- лоднотянутой проволоки; в – микроструктура проволоки в зоне дефекта Рис. 2. Раскатанное загрязнение: а – внешний вид дефекта на поверхно- сти катанки; б – внешний вид дефекта на поверхности холоднотянутой проволоки; в – микроструктура проволоки в зоне дефекта с наличием шлаковых включений / 37 4 (68), 2012 дания металлических предметов в кристаллизатор во время разливки и удалять на необходимую дли- ну головную часть литой заготовки. Дефекты прокатного производства Вкатанные металлические частицы На рис. 4, а показан внешний вид дефекта на по- верхности катанки, который возникает при попа- дании на поверхность проката частиц металла при выкрашивании валков или разрушении элементов проводкой арматуры, сопровождающихся выкра- шиванием частиц металла. Этот дефект представ- ляет собой глубокие надрывы с внедренными ку- сочками металла и классифицируется по ГОСТ 21014 как вкатанные металлические частицы. На холоднотянутой проволоке дефект приводит к об- рыву (рис. 4, б). При исследовании микрострукту- ры видно, что основной металл и вкатанные части- цы имеют различную травимость из-за отличий по химическому составу (рис. 4, в). В большинстве случаев наличие данного дефекта сопровождается изменением структуры основного металла с присут- ствием сорбита отпуска (рис. 4, г). Предупреждение дефекта возможно при правильной настройке про- водковой и кантующей арматуры, исключении ее на- варивания, при недопущении попадания посторон- него металла в зону проката и контроле качества за- даваемой в производство катанки. Ус (дефект формы) При несоблюдении температурных режимов и режимов обжатий, неправильной подаче металла в калибр, при переполнении калибров или непра- вильной настройке валков или привалковой арма- туры образуется поверхностный дефект, классифи- цируемый по ГОСТ 21014 как ус. Дефект пред- Рис. 3. Инородная металлическая частица на поверхности холоднотянутой проволоки: а – внешний вид дефекта; б – макроструктура дефекта в поперечном сечении; в – микро- структура дефекта после травления в 2%-ном растворе азот- ной кислоты Рис. 4. Вкатанные металлические частицы: а – внешний вид дефекта на поверхности катанки; б – внешний вид дефекта на поверхности холоднотянутой проволоки; в – микроструктура дефекта с внедренными частицами твердого сплава; г – нали- чие сорбита отпуска в микроструктуре дефекта (светлые участки) 38 / 4 (68), 2012 ставляет собой продольный выступ на поверхно- сти профиля с одной или двух диаметрально противоположных сторон прутка (рис. 5, а). При этом изменений в микроструктуре не наблюдается (рис. 5, б). В большинстве случаев катанка с нали- чием уса на поверхности не допускается к даль- нейшей переработке, так как даже небольшие ис- кажения формы могут в дальнейшем повлиять на качество волоченой проволоки и привести к обры- ву уже на первых стадиях волочения (рис. 5, в). Для исключения данного дефекта необходим пе- риодический контроль геометрических размеров проката, настройка валков и привалковой армату- ры, соблюдение температурных режимов проката. Ус является одной из причин образования заката. Закат Закат, как и ус, может образоваться по всей длине бунта и на отдельных участках. Закат распо- лагается на одной или двух противоположных сто- ронах катанки и представляет собой прикатанный продольный выступ (рис. 6, а), образовавшийся в результате закатывания уса, подреза, грубых сле- дов зачистки и глубоких рисок. Данный дефект об- разуется также из-за неправильной задачи металла в калибр либо из-за переполнения калибров. Создание правильной калибровки и соблюдение заданных условий обжатия позволят избежать образования данного дефекта на катанке. На по- перечных микрошлифах закат располагается под небольшим углом к поверхности без разветвле- ния, заполнен окалиной (рис. 6, б). Металл во- круг дефекта, как правило, обезуглерожен. По- следующая холодная деформация катанки (воло- чение) может привести к растрескиванию края заката и образованию перпендикулярных оси надрывов (рис. 6, в), что мешает нормальному ходу технологического процесса при производ- стве металлокорда. Дефекты хранения и транспортировки ка- танки Коррозия Коррозионные пятна (рис. 7, а) начинают обра- зовываться в местах отсутствия окалины при дли- тельном хранении катанки или при непосредствен- ном попадании осадков (влаги) во время транспор- тировки бунтов к месту переработки. Места корро- зии представляют собой участки с бурым или красноватым осадком (ржавчиной) различной тол- Рис. 5. Ус: а – внешний вид дефекта на поверхности катанки; б – макроструктура катанки в поперечном сечении; в – макро- структура в зоне обрыва после первой волоки холоднотянутой проволоки в поперечном сечении Рис. 6. Закат: а – внешний вид дефекта на поверхности катанки; б – микроструктура дефекта в поперечном сечении катанки; в – внешний вид дефекта на поверхности холоднотянутой проволоки / 39 4 (68), 2012 щины. После удаления этих участков на поверхно- сти катанки остаются углубления (язвы) (рис. 7, б). На рис. 7, в показана «разъеденная» поверхность металла на микрошлифе. При волочении язвы приводят к образованию мелких поверхностных дефектов, не оказывающих существенного влия- ния на технологический процесс, но ухудшающих качество поверхности проволоки-заготовки (рис. 7, г). При правильных условиях и сроках хранения катанки коррозии можно избежать. Механические повреждения катанки При несоблюдении правил обвязки и транс- портировки катанки возникает местный дефект поверхности, представляющий собой вмятины или грубые потертости (рис. 8, а). В большинстве слу- чаев на поверхности катанки в очаге механическо- го повреждения присутствует мартенсит, имею- щий низкие пластические свойства (рис. 8, б). Об- рывы катанки с механическими повреждениями происходят уже на первых этапах волочения. Поверхностные дефекты, наследованные с ка- танки, оказывают существенное влияние на техно- логический процесс производства проволоки всех видов назначения и приводят к следующим по- следствиям: обрывам в процессе грубосреднего волочения и на последующих переделах; прежде- временному выходу из строя волок и, как след- ствие, к их повышенному расходу; увеличению количества сварок на заготовке; увеличению рас- ходного коэффициента металла; снижению произ- водительности оборудования. Устранение при изготовлении исходного метал- лопроката всех приведенных выше дефектов способ- ствует улучшению условий сухого волочения, следо- вательно, повышению качества готовой и передель- ной холоднодеформированной проволоки. Рис. 7. Коррозия: а – внешний вид дефекта на поверхности катанки; б – внешний вид дефекта на поверхности катанки после травления на участке грубосреднего волочения и травления; в – «разъеденная» поверхность в поперечном сечении микро- шлифа; г – внешний вид дефекта на поверхности холоднотянутой проволоки Рис. 8. Механические повреждения на поверхности катанки: а – внешний вид обрыва; б – микроструктура в зоне обрыва в продольном сечении Литература 1. Альбом дефектов литой заготовки, сортового проката и метизной продукции Белорусского металлургического завода. Жлобин, 1997. Т. 1, 2. 2. Б и т к о в В. В. Технология и машины для производства проволоки. Екатеринбург: УрО РАН, 2004. 3. ГОСТ 21014 – 88. Прокат черных металлов. Термины и определения дефектов поверхности. 4. Атлас дефектов стали / Под ред. М. Л. Бернштейна. М.: Металлургия, 1979. 5. Дефекты стали: Справ. / Под ред. С. Н. Новокщеновой. М.: Металлургия, 1984. 6. Е ж о в А. А., Г е р а с и м о в а Л. П. Дефекты в металлах: Справ.-атлас. М.: Русский университет, 2002. 7. К р а с и л ь н и к о в Л. А., Л ы с е н к о А. Г. Волочильщик проволоки. М.: Металлургия, 1987. 8. Г о р л о в с к и й М. Б., М е р к а ч е в В. Н. Справочник волочильщика проволоки. М.: Металлургия,1993. 9. Х а р и т о н о в В. А., К о п ь е в А. В., П о к а ч а л о в В. В. Дефекты проволоки. Виды. Способы контроля. Удаление. Магнитогорск: МГТУ им. Г. И. Носова, 2001.