/ 5 1 (64), 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 OAO “BMZ” are presented. А. Н. САвеНок, Т. П. куреНковА, И. в. БорИСовец, А. А. САхАрНАя, оАо «БМЗ» 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 ОАО «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- 6 / 1 (64), 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 / 7 1 (64), 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 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) 8 / 1 (64), 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 / 9 1 (64), 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 при- водят к образованию мелких поверхностных де- фектов, не оказывающих существенного влияния на технологический процесс, но ухудшающих ка- чество поверхности проволоки-заготовки (рис . 7, г) . При правильных условиях и сроках хранения ка- танки 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 .