10 / 1 (64), 2012 Influence of temperature of metal fitting in the heating furnace on transformation of cracks is shown. It is estab- lished that the most preferable is «hot fitting» from the point of view of decrease of specific gas discharge for the blank heating and productivity increase. И. А. ковАлевА, Н. А. ходоСовСкАя, А. в. веНгурА, в. в. гордИеНко, оАо «БМЗ» УДК 669 . Влияние температуры посада металла В нагреВательную печь на трансформацию трещин, полученных при кристаллизации непрерыВнолитых заготоВок стали марки S355J2 Производство готового проката является завер- шающей стадией металлургического цикла и ока- зывает большое влияние на количество и качество выпускаемой продукции, а также на различные технологические и экономические показатели за- вода . Контроль каждой операции технологическо- го процесса прокатки металла необходим для по- лучения продукции высокого качества без сниже- ния производительности оборудования . Технологический процесс прокатного произ- водства на различных стадиях обработки металла (нагрев, прокатка, охлаждение и др .) связан с не- равномерностью деформации отдельных частей объема металла, что вызывает в последнем раз- личные напряжения . Неоднородность структуры непрерывнолитого металла, расположение и свойства различных кри- сталлов, наличие поверхностных и внутренних де- фектов усугубляет неравномерность распределе- ния напряжений в процессе обработки металла давлением . Повышенная склонность к образованию тре- щин перитектических сталей (рис . 1), к которым относится сталь марки S355J2, обусловлена осо- бенностями кристаллизации и структурными пре- вращениями в твердом состоянии . Чем меньше со- держание углерода в стали, тем выше температура начала кристаллизации и тем уже интервал кри- сталлизации . Высокая скорость затвердевания низкоуглеро- дистых сталей способствует образованию кристал- литов значительных размеров, росту кристаллитов − также значительное количество тепла, выделяю- щееся при перитектическом превращении, которое отсутствует при кристаллизации сталей с более высоким содержанием углерода . Различные дефекты (поверхностные, подпо- верхностные) непрерывнолитой заготовки, явля- ясь местами повышенной концентрации напряже- ний и подвергаясь растягивающим напряжениям в процессе прокатки, могут привести к образова- нию местных хрупких разрушений до того, как среднее напряжение достигнет предела текучести . Установлено, что в большинстве случаев причи- ной получения несоответствующей продукции яв- ляется не только качество исходной (непрерывно- литой) заготовки, но и вид посада металла перед деформацией . Все это свидетельствует о важности Рис . 1 . Трещины в непрерывнолитой заготовке сечением 300×400 мм, образцы травлены в горячем 50%-ном растворе соля- ной кислоты: а – наружная поверхность; б – корковая зона макротемплета (поперечное сечение) / 11 1 (64), 2012 проведения мероприятий, направленных на улуч- шение качественных характеристик как исходной заготовки, так и режимов дальнейшей обработки металла . На ОАО «БМЗ» используются следующие тех- нологические схемы по передаче непрерывнолитой заготовки для дальнейшего проката на дуо- реверсивном стане 850 . 1 . Машина непрерывного литья заготовки № 3 (далее МЛНЗ-3) → нагревательная печь стана 850 («горячий» посад) . 2 . МЛНЗ-3 → печь предварительного нагрева стана 850 → нагревательная печь стана 850 («те- плый» посад) . 3 . МЛНЗ-3 → охлаждение непрерывнолитой заготовки под колпаками → печь предварительно- го нагрева стана 850 → нагревательная печь стана 850 («холодный» посад) . Технология нагрева металла в сочетании с пра- вильно выбранным видом посада способствует в значительной степени локализации отдельных дефектов непрерывнолитой заготовки (рис . 2), улучшению некоторых характеристик готового со- рта и, наоборот, не соблюдение указанных выше режимов может привести к получению брака . В исследовательской лаборатории Исследова- тельского центра ОАО «БМЗ» проводили исследо- вания по определению влияния на образование трещин вида посада в нагревательную печь перед прокаткой непрерывнолитой заготовки сечением 300х400 мм из стали марки S355J2 на дуо-ре- версивном стане 850 . Основанием для проведения исследований явились участившиеся случаи обна- ружения поверхностных трещин на горячекатаных заготовках при визуальном осмотре на линии от- делки стана . С этой целью была исследована проба горячекатаной заготовки, запороченная поверх- ностными дефектами, которые представляли собой взаимно пересекающиеся небольшие извилистые трещины, в некоторых местах сопровождающиеся рваниной (рис . 3) [1] . В месте расположения трещин был вырезан макротемплет и микрошлиф для металлографиче- ского исследования . Макротемплет был протрав- лен в горячем 50%-ном растворе соляной кислоты . При макроструктурном анализе выявлены трещи- ны, вышедшие и не вышедшие на поверхность темплета (рис . 4, а) . Для уточнения классификации дефекта дополнительно с макротемплета был снят серный отпечаток по методу Баумана, на котором Рис . 2 . Макроструктура поперечного сечения (300×400 мм) непрерывнолитой заготовки из стали марки S355J2 Рис . 3 . Внешний вид трещин на поверхности горячекатаной заготовки из стали марки S355J2 Рис . 4 . Поперечное сечение горячекатаной заготовки диаметром 140 мм из стали марки S355J2: а – серный отпечаток; б – ма- кроструктура 12 / 1 (64), 2012 в месте расположения дефектов ликвации серы не наблюдается (рис . 4, б) . Микроисследования показали, что поверхност- ные трещины расположены под прямым углом, из- вилисты, малой ширины, с наличием ответвлений и незначительного обезуглероживания (рис . 5, а, б) . Для выявления характера происхождения трещин дополнительно было произведено травление иссле- дуемого образца в реактиве Обергоффера . При ми- кроскопическом анализе вокруг полости трещины характерных участков с ликвацией легкоплавких компонентов (которые при травлении окрашиваются в белый цвет) не обнаружено (рис . 5, в) . Известно, что с увеличением продолжительности выдержки непрерывнолитых заготовок под колпака- ми после разливки перед посадом в нагревательную печь прокатного стана снижается частота появления поверхностных дефектов в прокате и, в конечном итоге, при нагреве непрерывнолитой заготовки от комнатной температуры под прокатку резко снижает- ся количество поверхностных дефектов [2] . Установлено, что такие поверхностные дефек- ты наследуются с непрерывнолитых заготовок и трансформируются с образованием грубых нару- шений сплошности наружных и подповерхност- ных слоев металла при передаче их в нагреватель- ную печь в интервалах критических температур с последующим нагревом . При остывании перитектическая сталь претер- певает следующие фазовые превращения . В точке Аr3 (температура составляет 910 °С) начинается выделение феррита из аустенита . Этот процесс идет до точки Аr1 (температура составляет 727 °С), где происходит превращение аустенита в перлит . Оба эти превращения сопровождаются значитель- ным объемным эффектом, поскольку феррит имеет удельный объем примерно на 0,8% больше, чем ау- стенит . Если непрерывнолитые заготовки посадить в нагревательную печь до начала выделения фер- рита (т . е . с температурой поверхности выше точки Аr3), то при последующем нагреве металла не про- изойдет каких-либо существенных объемных из- менений . В то же время при посадке непрерывно- литых заготовок, температура которых находится между точками Аr3 и Аr1 (или несколько ниже Аr1), в процессе нагрева перед прокаткой происходит обратный процесс перехода перлита и феррита в аустенит . Последнее вызывает уменьшение удель- ного объема, приводящее к появлению на поверх- ности блюмов растягивающих напряжений . В слу- чае горячего посада, когда поверхность непрерыв- нолитой заготовки остыла несколько ниже точки Аr3, а нижележащие слои горячее поверхностных слоев, как структурные, так и тепловые напряже- ния будут растягивающими, создавая значитель- ную суммарную величину . Наиболее опасными с точки зрения возникновения трещин являются слои, близкие к внешней границе, на которой дей- ствуют максимальные растягивающие напряжения . При низкой пластичности и прочности подкорко- вого слоя такие напряжения будут вызывать разры- вы металла . Из этого следует, что охлаждение, а также нагрев холодных непрерывнолитых загото- вок не представляет опасности в части возникно- вения значительных поверхностных напряжений, так как в этих случаях напряжения, вызванные по- лиморфными превращениями, компенсируются теп- л овыми напряжениями [3] . Рис . 5 . Трещины в поперечном сечении микрошлифа: а – нетравленый образец; б – травленый в 4%-ном спиртовом растворе азотной кислоты; в – травленый в реактиве Обергоффера . ×50 / 13 1 (64), 2012 С точки зрения снижения удельного расхода газа на подогрев заготовки и увеличения произво- дительности наиболее предпочтительным является «горячий» посад . Однако при наличии на непре- рывнолитой заготовке поверхностных дефектов (трещин) использование такой схемы не исключа- ет возможность дальнейшего развития и трансфор- мации дефектов в готовом сорте, так как исследуе- мые трещины на горячекатаной заготовке получе- ны из-за тепловых и структурных напряжений при «горячем» посаде литого металла в нагреватель- ную печь . В таких случаях рекомендовано при- менение «теплого» и «холодного» посадов (т . е . достижение компенсации полиморфного превра- щения тепловыми напряжениями), что позволяет получить удовлетворительное качество горяче- катаной заготовки и минимизировать брак гото- вой продукции . Проведенные исследования под- тверждены лабораторными и промышленными экспериментами . Литература 1 . Н о в о к щ е н о в а С . М ., В и н о г р а д М . И . Дефекты стали: Справ . М .: Металлургия, 1984 . 2 . Ж а д а н В . Т ., О с а д ч и й А . Н ., С т е ц е н к о Н . В . Отделка и термическая обработка сортового проката . М .: Метал- лургия, 1978 . 3 . Г у л я е в А . П . Металловедение . М .: Металлургия, 1986 .