Дефекты сортовой стали.

[1] Ст. 1 Федеральный закона «О банках и банковской деятельности» от 02.12.1990 N 395-1

Дефекты сортовой стали.

Частыми дефектами сортовой стали являются риски, царапины, рябизна (углубления от вдавленной окалины), отпечатки, вмятины. Причинами их возникновения являются низкое качество валковой арматуры, ее чрезмерный износ, отсутствие средств очистки поверхности металла от печной окалины, различные повреждения поверхности валков, налипание металла на валки и проводковую арматуру, повреждения металла при его транспортировке. Основным средством ремонта сортовой стали является абразивная зачистка.
Другая группа дефектов сортовой стали связана с несоответствием структуры, прочностных и пластических свойств проката требованиями ГОСТ и ТУ. Качество проката оценивается на основе целого ряда испытаний в условиях, приближающихся к условиям службы данного профиля. Объем и характер испытаний определяются действующими стандартами и техническими условиями на поставку данного вида проката.
Свойства металла зависят прежде всего от его химического состава, который контролируется путем химического анализа. Данные структурного анализа позволяют производить оценку соответствия структуры с точки зрения ее составляющих и величины зерна назначению металла. Испытания на растяжение, ударную вязкость, изгиб, скручивание, твердость, усталость, старение и др. позволяют оценить металл с точки зрения его пригодности к службе в определенных условиях. При прокатке на средне- и мелкосортных станах для обнаружения поверхностных пороков и общего контроля качества конструкционной стали широко используется метод осадки образцов в холодном и горячем состояниях.
Формы и методы конечного контроля качества готового проката весьма разнообразны. Так, конструкционная углеродистая и легированная сталь сдается по результатам определения механических свойств, холодной и горячей осадки, макроструктуры, излома, твердости и величины зерна. Рессорно-пружинные стали, кроме исследования микроструктуры, излома, испытаний на твердость и механические свойства, подвергаются также испытаниям на графитизацию и обезуглероживание. В инструментальных сталях определяются характер излома, обезуглероживание и твердость.

Основные прокатные дефекты профиля:

-ус;

-серповидность;

-вкатанная окалина;

-закат;

-кривизна;

-отпечатки;

-плена прокатная;

-рванина прокатная;

-риски, рябизна;

-волна по стенке(стойке);

-подрез;

-коррозия пятнами;

-пригар эмульсии;

1. Характеристика дефекта «рябизна»:

Дефект «рябизна» представляет собой незначительно вытянутые отдельные углубления на листе, которые получаются после вытравливания или же в результате выпадения имеющей место вкатанной окалины. Рябизна может иметь групповой или единичный характер. Иногда «рябизна» распространяется на значительную поверхность. В районе дефекта не содержатся инородные включения. По факту «рябизна» — это шероховатость поверхности, которая характеризуется формой и глубиной впадин от окалины, удаленной с поверхности горячекатаных полос. Глубина впадин обычно варьируется от 0,01 мм до 0,5 мм. Рябизна может быть в виде дорожек, пятен, штрихов, оспин. Она также может сопровождаться остатками окалины, перетравом, вкатанной окалиной или иными поверхностными дефектами. При прокатке рябизна трансформируется в светлые и темно-серые полосы, штрихи, и светлые или темно-серые пятна.

Причина возникновения дефекта:

Дефект получается в кислотных ваннах во время травления и является результатом вытравливания имеющейся окалины. Причиной возникновения является наличие на подкате остатков окалины из-за неудовлетворительной работы системы гидросбивов и окалиноломателей, нарушение режимов травления.

Устранение дефектов:

1. Устранить неполадки в работе окалиноломателей.

2. Обеспечить хорошую работу гидросбивов, то есть проводить своевременную замену вышедших из строя сопел, правильную установку сопел гидросбивов, и поддерживать достаточное давление воды в системе.

3. Применять для холодной прокатки горячекатаные травленые полосы с надлежащим качеством поверхности

3. Соблюдать и контролировать технологию травления.

4. Исключить возможность образования на поверхности полос налета шлама.

5. Исключить образование дефекта “остатки окалины” и “вкатанная окалина».

6. Не нарушать график перевалки рабочих валков на стане горячей прокатки.

Дефект исправлению не подлежит. Допускается в пределах требований стандартов.

Рис.1 Дефект «Рябизна».

2.Характеристика дефекта «плена»:

На поверхности сортового проката дефект «плена» может быть нескольких видов:

- слиточная плена;

- плена от раскатанной корочки;

- прокатная плена.

Прокатная плена может появляться при горячей или холодной прокатке или в процессе дрессировки.

Характеристика дефекта:

Дефект представляет собой отслоение металла, которое соединено с основным металлом, и ориентировано в направлении прокатки. Дефект может сопровождаться разрывами металла. В зоне дефекта имеет место небольшое обезуглероживание.

Причина возникновения дефекта:

1. Сверхнормативная выработка валков или их травмирование, приводящее к образованию на металле выступов, которые при дальнейшей прокатке раскатываются в плены.

2. Некачественная огневая зачистка подката (дефект особенно часто возникает на металле со следами глубокой зачистки или в местах зачистки поверхностного дефекта).

3. Грубое механическое травмирование полос при прокатке или в процессе травления.

Устранение дефектов:

1. Не допускать сильной выработки или применения травмированных валков, проводить своевременную перевалку.

2. Качественно удалять дефекты на поверхности слябов.

3. Не допускать травмирования полос при прокатке и травлении.

4. Зачистка с помошью пневмо- и электрошлифовальных машин.

 

 

3.Характеристика дефекта «Вкатанная окалина»:

Дефект представляет собой тонкие полоски из темно-серых мазков, расположенных строчкой (дорожкой), вытянутых в направлении прокатки и образующихся при раскатывании достаточно крупных частиц вкатанной окалины. Наличие вкатанной окалины на поверхности металла часто приводит к образованию сквозных разрывов и порыву полосы.

Причина возникновения дефекта:

Наличие на полосе перед прокаткой остатков окалины вследствие неудовлетворительной работы гидросбивов и окалиноломателей при горячей прокатке и травлении, а также нарушение режимов травления. Причиной также может быть оплавление или перегрев слябов в методических печах и некачественная подготовка поверхности валков стана горячей прокатки..

Устранение дефектов:

1. Обеспечение полного удаления окалины с поверхности полос при горячей прокатке, в том числе за счет бесперебойной качественной работы гидросбивов, своевременной замены сопел и их правильной установки, достаточного давления воды в системе.

2. Качественная работа окалиноломателей.

3. Соблюдение режима нагрева слябов без перегрева и оплавления.

4. Своевременная перевалка рабочих валков на стане горячей прокатки и отсутствие перегревов металла..

5. Выполнение технологических требований при травлении металла.

6. Не допускать прокатку металла с дефектом «вкатанная окалина» на подкате.

 

4.Характеристика дефекта «Отпечаток»:

Дефект поверхности, представляющий собой углубления или выступы, расположенные по всей поверхности раската или на отдельных его участках, образовавшихся от выступов или углублений на прокатных валках. Дефект может периодически повторяться по длине полосы. В сечении дефекта наблюдается небольшая вмятина (выпуклость) или изменение шероховатости, по сравнению с участками не травмированного проката.

Причины возникновения дефекта:

Наличие выступов или углублений, наваров, порезов, выкрошек на поверхности прокатных валков или роликов оборудования. Попадание металлических частиц в очаг деформации при прокатке.

Устранение дефекта:

Своевременно производить перевалку рабочих валков и очистку или замену роликов. Соблюдать чистоту проводковой арматуры стана, не допускать попадания посторонних частиц на полосу.

Характеристика дефекта «Риска»:

Дефект поверхности, представляющий собой продольное углубление с закругленным или плоским дном.

Дефект сопровождается изменением структуры металла, возможно наличие окалины, закатанной под бортик риски.

Причины возникновения дефекта:

Травмирование поверхности металла прокатной арматурой. Неудовлетворительное состояние поверхности роликов рольгангов. Травмирование концевых участков полосы на отводящем рольганге стана, особенно при высоких скоростях прокатки.

Устранение дефекта:

Систематически проверять состояние поверхности прокатной арматуры. Не допускать транспортировку полос с заклиненными роликами.

5.Характеристика дефекта «Рванина»:

Дефект полосы в виде разрывов металла по кромкам. Дефект сопровождается трещинами, заполненными окалиной (Рисунок 2,3).

Причины возникновения дефекта:

Прокатка со свободным уширением без обжатия кромок. Неудовлетворительная настройка проводковой арматуры чистовой группы стана и моталок стана 2000. Захолаживание кромок полосы в процессе прокатки. Местный перегрев боковой поверхности слябов в нагревательных печах.

Устранение дефекта:

Обеспечивать равномерное распределение режима обжатия в вертикальных валках. Производить настройку линеек в соответствии с НД. Не допускать захолаживания водой кромок полосы. Не допускать перегрева участков поверхности слябов в нагревательных печах.

Рис.2 Рвань прокатная.

Рис.3 Рвань прокатная.

Характеристика дефекта «Серповидность»:

Дефект проката в виде их искривлений по дуге в плоскости проката, наибольшее отклонение проката от поверочной линейки. Серповидность измеряется в миллиметрах на 1 м длины полуфабриката.

Причины возникновения дефекта:

Неравномерное обжатие по длине бочки валка. Неравномерное распределение температуры по объему заготовки. Недостаточное охлаждение валков. Смещение полосы, от оси прокатки при задаче в валки. Выработка подшипников валков. Неправильная геометрия зазора между валками. Отклонение полосы от оси прокатки. Неравномерность структуры по сечению (различия по сопротивлению деформации). Клиновидная исходная горячекатаная полоса. Недостаточное охлаждение валков. Неточность разметки и резки. Сильная односторонняя Волнистость кромки связанный с этим неплоский прижим. Некачественная сборка пакетов листов при горячей прокатке.

Устранение дефекта:

1. Правильное регулирование чистовой прокатной клети; своевременная замена валков; равномерный прогрев сутунки; хорошее охлаждение валков.

2. Использование горячекатаной стальной полосы, не имеющей недопустимого искривления, а также недопустимых различий по толщине противоположно расположенных кромок; равномерное давлениевалков благодаря правильно выбранной геометрии зазора; равномерная и достаточная вытяжка полосы; использование полосы с одинаковыми по сечению прочностными свойствами; достаточное охлаждение валков.

3. Точная разметка и установка, а также плоский прижим полос, имеющих волнистость.

Правильно выбранный режим резки.

Характеристика дефекта «Закат»:

Закаты - слой металла, окисленный или загрязненный, внутренней поверхностью прикатанный к основному металлу. Закаты имеют значительную протяженность- до нескольких метров. Закаты обычно изогнуты под острым углом к поверхности. Сильно раскатанные закаты трансформируются в плены. Иногда закаты встречаются в комбинации с поверхностными инородными включениями.

Причины возникновения дефекта:

Они возникают при горячей прокатке с образованием заусенцев, которые закатываются в последующих калибрах.

Устранение дефекта:

Предотвращение проката металла с дефектами «ус» и «заусеница».

Характеристика дефекта «Ус»:

Поверхностный дефект, представляющий собой продольный выступ с одной или двух противоположных сторон профиля, соответствующим разъемам калибра (Рисунок 4). Ус имеет значительную протяженность (иногда на всю длину раската). Резко выраженный двухсторонний ус иногда называют лампасом.

Е.А. Шур применительно к прокатке рельсов определяет лампас как широкий выступ металла на головке рельса вдоль прокатки, а ус как узкий выступ на пере подошвы в местах разъема валков.

Переход уса к поверхности обычно плавный, микроструктура в зоне дефекта соответствует микроструктуре поверхности основного металла. В структуре металла по контуру уса наблюдается аналогичная глубина обезуглероженного слоя, как и по всей наружной поверхности раската.

Рис.4 Ус.

Причины возникновения дефекта:

Образуется вследствие переполнения калибра, неправильной калибровки и настройки стана, пониженной температуры металла.

Устранение дефекта:

Правильная калибровка валков, соблюдение режима прокатки. Соблюдение температурного режима.

Характеристика дефекта «Подрез»:

Подрез - поверхностный дефект в виде продольного углубления, расположенного по всей длине или на отдельных участках поверхности проката. Дефект может иметь тупое или остроугольное дно (Рисунок 5).

Металл в области подреза может быть обезуглерожен. Для дефекта характерно наличие вкатанной окалины, следы ликвации элементов отсутствуют.

 

Рис.5 Подрез.

Причины возникновения дефекта:

 

Образование подреза связывают с неправильной настройкой валковой арматуры или одностороннего перекрытия калибра.

Устранение дефекта:

Правильная установка привалковой арматуры, правильная настройка клети.

Характеристика дефекта «Пригар эмульсии»:

Дефект «пригар эмульсии» при холодной прокатке жести имеет вид коричневых и черных пятен, разводов на поверхности проката. Дефект чаще всего образуется по центру полосы в районе шва, реже по длине всего рулона. Дефект, как правило, не удается удалить при очистке и отжиге проката.

Исследование образцов жести с дефектом «пригар эмульсии» показало, что в области дефекта имеет место наличие окисных пленок, и возможной причиной образования данного дефекта является неудовлетворительное трение в очаге деформации.

Причины возникновения дефекта:

На образование дефекта «пригар эмульсии» (см. рисунок 6) при производстве жести оказывают влияние следующие факторы, связанные с использованием технологической смазки:

§ наличие на поверхности полосы значительного количества эмульсии

§ высокая концентрация эмульсола в эмульсии

§ наличие в эмульсии большого количества минеральных масел и механических примесей

§ использование эмульсии с низкой моющей способностью

Кроме того, на образование дефекта «пригар эмульсии» существенное влияние оказывает не только используемая смазка, но и тепловой режим работы стана и процесс удаления остатков эмульсии после прокатки (сдув). Количество пятен в виде «пригара» увеличивается при температуре рабочих валков более 80^оС. В этих условиях в очаге деформации развиваются температуры (более 250^оС), при которых происходит термическое разложение смазки и пригорание продуктов разложения к поверхности полосы.

Высокие обжатия в последних клетях стана холодной прокатки также способствуют образованию дефекта «пригар эмульсии». При невозможности регулирования режимов обжатий использование смазок с хорошим коэффициентом трения и высокой термической устойчивостью поможет снизить количество и протяженность данного дефекта, но не исключить его полностью.

Устранение дефекта:

Для исключения образования дефекта «пригар эмульсии» необходимо:

§ при прокатке использовать смазки с высокой термической устойчивостью

§ произвести ревизию и при необходимости реконструкцию системы смазки и охлаждения валков, а так же системы сдува

§ снизить загрузки на последние клети стана холодного проката по обжатиям

§ обеспечить требуемую концентрацию эмульсии

§ не допускать превышения содержания в эмульсии механических примесей и свободных масел

§ обеспечивать качественное удаление эмульсии с полосы после прокатки

§ исключить попадание в эмульсионную систему посторонних минеральных масел

Рис.6 Пригар эмульсии.

Характеристика дефекта «Коррозия пятнами»:

Дефект поверхности холоднокатаного металла, представляющий собой рыжевато-коричневые пятна с рыхлой структурой окислов железа. Дефект имеет различные оттенки:

§ слабо выраженный (желтый налет) дефект в виде серых точек, диаметром до 1 мм. При протирании ветошью дефект удаляется c поверхности холоднокатаной отожженной полосы

§ менее выраженный в виде точек коричневого цвета диаметром 1-2 мм. При протирании ветошью дефект частично удаляется с поверхности холоднокатаной отожженной полосы

§ ярко выраженный в виде точек темного коричневого цвета диаметром 1-2 мм на фоне желтого налета. При протирании ветошью дефект не удаляется с поверхности холоднокатаной отожженной полосы

Рентгеноструктурный анализ показывает наличие в точках дефекта окислов железа (Fe₂ O₃ и Fe₃O₄) от остатков влаги, что однозначно характеризует его как коррозию. В местах, где имеется желтый или желто-коричнвый налет, обнаружены остатки углерода от масла, что классифицирует его как пригар эмульсии.

Данный дефект в основном проявляется на холоднокатаной термообработанной полосе (после отжига стали). Отмечается в большей степени на околошовных участках (зона наиболее нестабильного процесса прокатки стали) в виде продольных полос (см.рисунок ниже).

Рис.7 Коррозия пятнами.

Причины возникновения дефекта:

Технологические и физические факторы, влияющие на образование дефекта «коррозия пятнами»:

§ технологические режимы подачи смазочно-охлаждающей жидкости (эмульсии) в прокатные клети стана холодной прокатки металла (давление, расход и температура эмульсии)

§ технологические режимы прокатки металла (давление металла на валки, обжатия, скорость прокатки)

§ физические характеристики холоднокатаной полосы смотанной в рулон (температура после прокатки, наличие эмульсии на полосе при прокатке)

§ технологические параметры воздуха и работа системы сдува остаточной эмульсии (влажный воздух, низкое давление воздуха в системе, засорённость воздушных форсунок (сопел) и трубопроводов и др.)

§ неудовлетворительное состояние отбойников последней клети стана

§ процесс термообработки сталив защитном газе (отжиг стали), содержащем повышенное количество окиси углерода (более 1-1,5 %) и метана

Физика процесса защиты холоднокатаной полосы от воздействия дефекта «коррозия пятнами»:

Формирование защитной среды на границе «металл – воздух» происходит следующим образом. При прокатке металла в первых наиболее загруженных клетях стана холодной прокатки на полосе образуется максимальное количество отложений в виде прокатного масла и механических примесей (продукты истирания прокатываемой полосы и валков образующихся в процессе прокатки). В последней, мало загруженной прокатной клети стана холодной прокатки данные отложения удаляются малоконцентрированной эмульсией (0,5-0,7 %).

Эффективность очистки холоднокатаной полосы, зависит от расхода и давления, подаваемой на стан эмульсии. При этом слабоконцентрированная эмульсия, подаваемая в последнюю клеть стана, формирует масляную микропленку, которая вытесняет влагу на границе с металлом. Равномерность этой масляной пленки, безусловно, зависит от температуры эмульсии, её физико-химических параметров и распределения подачи эмульсии на полосу. Далее, находящиеся на поверхности полосы остатки влаги должны удаляться системой сдува, располагающейся за последней клетью стана холодной прокатки. Качество этого процесса зависит от давления, влажности и температуры воздуха в системе сдува. Наиболее эффективным является использование в системе сдува сухого воздуха с точкой росы не менее -30 ºС. При отсутствии возможности использования сухого воздуха, оптимальным вариантом является повышение температуры воздуха в системе сдува до температуры, близкой к температуре холоднокатаной полосы, сматываемой в рулон после прокатки металла (80-100 ºС).

В процессе термообработки стали (колпаковый отжиг стали) холоднокатаного проката с равномерной масляной пленкой и малым содержанием механических примесей первоначально происходит испарение (при t=100 ^оС) не удаленных остатков влаги. Затем при t=200-300 ^оС начинается возгонка масляной составляющей с поверхности холоднокатаной полосы.

Способы устранения дефекта:

Соблюдение нижеприведенных мероприятий позволит минимизировать образование дефекта «коррозия пятнами» на холоднокатаной полосе:

§ температура эмульсии, подаваемая непосредственно в прокатные клети стана должна быть не менее 48 ^оС

§ чистота форсунок (сопел) коллекторов и трубопроводов подвода сжатого воздуха системы сдува остаточной эмульсии

§ своевременная замена или ревизия системы отбойников последней прокатной клети стана холодной прокатки металла

§ обеспечение теплового баланса стана, обеспечивающего температуру холоднокатаной полосы, смотанной в рулон, после прокатки металла на уровне >100 ^оС

§ давление подаваемой эмульсии непосредственно в прокатные клети стана должно быть не менее 2.0 bar

§ подача сухого воздуха в систему сдува остаточной эмульсии с обеспечением точки росы не менее -30 ºС. В случае отсутствия возможности использования сухого воздуха, оптимальным вариантом является повышение температуры воздуха в системе сдува до температуры не менее 80 ºС (оптимально 100 ⁰С)

§ давление воздуха в системе сдува поддерживать на уровне не менее 4.0 bar.