Содержание к диссертации
Введение
Поверхностные дефекты горячекатаного листа и причины их образования. Меры борьбы с преждевременным разрушением сталей при горячей деформации
Типы дефектов горячекатаного листа и причины их образования
Типы дефектов непрерывнолитой заготовки и причины их образования .
Влияние горячей пластичности стали на образование трещин
Механизмы образования трещин
Влияние химического состава стали на горячую пластичность .
Взаимосвязь пластичности стали и характера разрушения
Влияние температурных циклов, испытываемых поверхностью сляба, при непрерывной разливке на горячую пластичность сталей
Методики проведения экспериментов по определению горячей пластичности стали .
Формоизменение и развитие поверхностных дефектов непрерывно-литой заготовки при прокатке
Экспериментальные исследования трансформации поверхностных дефектов сляба при прокатке Численные методы исследования трансформации поверхностных дефектов сляба при прокатке Разрушение при пластической деформации Виды разрушения металлов. Влияние различных факторов на процесс разрушения Микроскопические (дислокационные) модели образования трещин
Макроскопические критерии разрушения
Заключение по главе .
Исследование пластичности сталей во время горячей прокатки
Исследуемые стали и разработка методики проведения экспериментов по определению пластичности сталей во время горячей прокатки Результатов исследования горячей пластичности трубных сталей Х42 и К60 при прокатке на станах 2000 и 5000 методом физического моделирования на комплексе Gleeble
Математическое моделирование испытаний на растяжение и горячей прокатки на промышленном прокатном оборудовании
Исследование реологических свойств трубных сталей категории прочности Х42 и К60 Методика определения предельных значений критерия разрушения Кокрофта-Латама (Cockroft-Latham) Постановка и решение термодеформационной задачи горячей прокатки на стане 2000 в программе Deform-3D .
2.3.4. Постановка и решение термодеформационной задачи горячей прокатки на стане 5000 в программе Deform-3D 102
2.3.5. Исследование процессов релаксации напряжений на кромке раската
при помощи программы AusEvol+ 104
2.3.6. Анализ температурных полей и напряженно-деформированного состояния листа при моделировании горячей прокатки на стан 2000 и 5000 в программе Deform-3D 106
2.3.7. Оценка возможности разрушения трубной стали Х42 и К60 при горячей прокатке на стане 2000 и стане 5000 112
2.4. Заключение по главе 115
Глава 3. Исследование горячих трещин в непрерывнолитой заготовке .
Трансформация исходных трещин в слябе при прокатке 117
3.1. Материалы и методики исследования 117
3.2. Анализ результатов металлографических исследований непрерывно-литой заготовки 119
3.3. Постановка задачи о прокатке сляба с исходно присутствующими внутренними дефектами 130
3.4 Анализ результатов исследования изменения местоположения исходных трещин в литом слябе при прокатке 131
3.5 Лабораторная прокатка образцов с введенными трещинами и ее численное моделирование 134
3.5.1. Оборудование для проведения лабораторной прокатки образца с отверстиями, имитирующими внутренние дефекты сляба 135
3.5.2. Постановка задачи о горячей прокатке образца с отверстиями, имитирующими внутренние дефекты сляба 136
3.5.3. Анализ результатов лабораторной и виртуальной прокатки на лабораторном стане 137
3.6. Заключение по главе 142
Глава 4. Исследование горячей пластичности непрерывнолитой стали 144
4.1. Разработка методик имитации зоны вторичного охлаждения УНРС... 144
4.2. Результаты исследования горячей пластичности сталей при моделировании термодеформационных условий прохождения затвердевшей корочкой металла зоны вторичного охлаждения УНРС 150
4.3. Анализ причин появления провалов пластичности. Металлографические исследования 153
4.4. Провалы пластичности и фазовые превращения в стали. Исследование модуля упругости стали в интервале температур провала пластичности трубной стали Х42 и стали 17Г1С-У 161
4.5. Факторы, влияющие на горячую пластичность сталей. Разработка мероприятий по повышению горячей пластичности сталей 172
4.5.1. Исследование изменение структуры образцов после моделирования нагрева под прокатку 172
4.5.2. Исследование влияния размера зерна аустенита на горячую пластичность трубной стали Х42 175
4.5.3. Исследование изменений морфологии неметаллических включений при нагреве под прокатку . 179
4.5.4. Исследование влияния водорода на горячую пластичность 182
4.5.5. Исследование совместного влияния Ti и B на горячую пластичность стали содержащей Nb . 184
4.6. Заключение по главе . 186
Общие выводы по работе . 189
Список литературы
- Типы дефектов непрерывнолитой заготовки и причины их образования
- Экспериментальные исследования трансформации поверхностных дефектов сляба при прокатке
- Математическое моделирование испытаний на растяжение и горячей прокатки на промышленном прокатном оборудовании
- Анализ результатов металлографических исследований непрерывно-литой заготовки
Типы дефектов непрерывнолитой заготовки и причины их образования
В настоящее время к качеству горячекатаного листа из конструкционных и трубных марок сталей предъявляются все более высокие требования, в том числе к механическим свойствам, химическому составу и микроструктуре металла, а также к состоянию поверхности [1]. В отечественной нормативно-технической документации предъявляются следующие требования к качеству поверхности листа [2]:
Качество поверхности проката контролируют визуально без применения увеличительных приборов. Расслоение контролируют осмотром кромок, при необходимости позволяется применять неразрушающие методы контроля.
На поверхности проката не должно быть рванин, сквозных разрывов, раскатанных пригара и корочек, а также пузырей-вздутий, гармошки, трещин, плен, загрязнений и вкатанной окалины. Допускаются дефекты (рябизна, риски и другие местные дефекты), не выводящие прокат за предельные размеры.
Устранение поверхностных дефектов проката всех толщин, изготовляемого на толстолистовых станах, проводится зачисткой. Допускается зачищенные участки проката толщиной более 10 мм заваривать. Зачистка проводится абразивным инструментом или способами, не вызывающими изменений свойств проката. По требованию потребителя заварка дефектов не допускается. При удалении дефектов поверхности проката зачисткой допускается уменьшение толщины не более 5 % номинальной сверх минусового предель ного отклонения, но не более 3 мм, при этом площадь отдельного зачищен ного участка поверхности проката не должна быть более 100 см2, суммарная площадь всех зачищенных участков на одном листе - не более 2 % его площади. Глубина зачистки под заварку проката толщиной до 120 мм не должна превышать 25 % фактической толщины, проката больших толщин - не более 30 мм. На обрезанных кромках проката не должно быть расслоений, трещин и рванин, а также выводящих за предельные размеры по ширине и длине: волосовин и трещин напряжения глубиной более 2 мм и длиной более 25 мм; зазубрин глубиной более 2 мм для проката толщиной до 20 мм и 3 мм - проката больших толщин. На кромках проката не должно быть заусенцев высотой более 2 мм. На обжатых кромках не должно быть расслоений, рванин, трещин, пу зырей-вздутий, плен, загрязнений, вкатанной окалины, волосовин и рисок, выводящих прокат за предельные размеры по ширине.
Требования, предъявляемые к качеству поверхности готовой продукции, например, к трубам большого диаметра для газо- и нефтепроводов, по зарубежным стандартам [3, 4] еще более жесткие. В указанных стандартах, в большинстве случаев дефекты устраняются путем вырезки участка трубы, содержащий поверхностный дефект, в пределах требований по минимальной длине трубы, или отбраковывается вся труба, что приводит к значительным финансовым потерям. Таким образом, получение горячекатаного листа с высоким качеством поверхности, является одной из приоритетных задач для металлургов.
Типы дефектов горячекатаного листа и причины их образования Для каждого металлургического предприятия классификация поверхностных дефектов горячекатаного листа является одним из важнейших факторов совершенствования технологических процессов и улучшения показателей качества металлопроката. Определение природы образования поверхностных дефектов напрямую связано с технологией производства металлопродукции на каждом переделе. Поэтому, для каждого предприятия независимо от общепринятой классификации дефектов прокатного и сталеплавильного происхождения классификация дефектов и причины их зарождения специфичны и требуют глубокого изучения. Однозначно определить природу дефекта не всегда удается даже после металлографического исследования. Металлографические исследования позволяют выявить морфологические и генетические признаки дефекта [5].
Морфологические признаки дефекта определяют периодичность и длину его распределения по поверхности, а также форму полости дефекта в поперечном сечении.
Генетические признаки обусловлены физико-химическими процессами производства стали. Например, дефекты, образовавшиеся из кристаллизационных трещин МНЛЗ, сопровождаются обезуглераживанием и ликвацией фосфора, а вокруг дефектов прокатного происхождения ликвация фосфора отсутствует.
В работах [1, 5-13] характерными дефектами, образующимися в процессе горячей прокатки, и влияющие на качество поверхности листа, являются: Дефекты, обусловленные неполным удалением окалины: вкатанная печная окалина, раковины от окалины, рябизна. Внешний вид дефекта представ-Рис. 1.1. Вкатанная печная окалина ляет собой глубокие вкрапления остатков окалины в виде пятен (большие пятна, беспорядочно расположенные на поверхности проката), образующейся на заготовке в процессе нагрева под прокатку и вдавленной в поверхность металла при деформации (рис. 1.1). Причинами появления рассматриваемого дефекта могут быть: образование толстого слоя окалины, имеющей прочное сцепление с заготовкой - это может быть обусловлено наличием дефектов на поверхности сляба, низким качеством зачистки сляба, превышением температуры нагрева металла сверх заданной, длительным пребыванием металла в печи при высокой температуре; неоптимальные условия удаления окалины с заготовки, которые являются следствием как недостаточной величины бокового обжатия в вертикальной клети, так и неудовлетворительной работы гидросбивов. Прокатная рванина на кромках.
На рис. 1.2 представлен внешний вид дефекта. Разрывы на продольных кромках проката, располагающиеся перпендикулярно или под углом к направлению прокатки. Разрывы, как правило, неглубокие, извилистые с неровными «махровыми» краями. На кромке между разрывами и в прикромоч-ной зоне наблюдается сетка прикатанных, и раскрытых трещин и надрывов, напоминающая чешуйчатость, местами с отсутствующим поверхностным слоем
Экспериментальные исследования трансформации поверхностных дефектов сляба при прокатке
В настоящее время принято считать, что трещины в непрерывнолитой заготовке возникают в том случае, когда внутренние напряжения, возникающие в металле во время транспортировки его по зонам МНЛЗ, превышают запас прочности материала [19, 23]. Основными источниками внутренних напряжений в металле при его транспортировке по зонам МНЛЗ могут быть [19, 22, 23, 30-32]:
Многими исследованиями показано, что склонность к растрескиванию при непрерывной разливке стали связана, прежде всего, с особыми температурными областями, в которых металл обладает низкой пластичностью. Эти области (провалы пластичности) зависят от химического состава стали [19, 33-36].
Наибольший интерес с точки зрения причин образования поверхностных трещин при непрерывной разливке представляет зона вторичного охлаждения (далее ЗВО). Основной технологической функцией ЗВО является создание оптимальных условий для полного затвердевания непрерывно отливаемого слитка, обеспечивающих требуемое качество заготовки.
Конструкция ЗВО состоит из системы опорных элементов (роликов), поддерживающих и направляющих заготовку, и устройств, обеспечивающих охлаждение слитка за счет впрыскивания воды, расположенных между роликами. Точность расположения опорных роликов является весьма важным элементом в системе обеспечения качества непрерывнолитой заготовки, поскольку любые отклонения положения роликов от номинальной позиции приводят к дополнительной деформации заготовки в процессе ее движения по ЗВО [23, 31-32].
Равномерное охлаждение непрерывнолитой заготовки является наиболее важной задачей, решаемой в зоне вторичного охлаждения. При этом заготовка, выходящая из кристаллизатора, имеет твердую корочку толщиной 17-30 мм, а также жидко-твердую зону и внутреннюю зону с жидкой фазой, имеющую температуру стали на уровне температуры ликвидуса [19].
Как видно по рис. 1.9, наиболее интенсивно тепло отводится в области прямого действия форсунки и в области контакта опорного ролика с поверхностью заготовки (где скапливается часть подаваемой на охлаждение воды), а минимальный отвод тепла имеет место в зоне под роликами, куда практически не попадает распыляемый охладитель. По данным [37, 94-96] в зоне вторичного охлаждения поверхность сляба испытывает температурные колебания с амплитудой до 300-400 C. При этом скорость разогрева и охлаждения может достигать 10-15 C/c . Такое циклическое изменение режима «нагрев-охлаждение» происходит по всей зоне водяного охлаждения и, многократно повторяясь, приводит к возникновению дополнительных напряжений в корке слитка и, как правило, к появлению трещин. Наиболее неблагоприятными условиями охлаждения являются колебания температуры заготовки в области фазового превращения. Считается, что они провоцируют возникновение горячих поверхностных и подповерхностных трещин.
Таким образом, интенсивность охлаждения во вторичной зоне должна выбираться так, чтобы температура поверхности заготовки в процессе ее перемещения по ней оставалась примерно постоянной или медленно уменьша лась. Достаточно часто предпочтение отдается варианту, при котором температура поверхности медленно снижается по всей длине ЗВО.
Особое место при выборе оптимальных диаметров поддерживающих роликов и расстояния между ними занимают соображения выпучивания оболочки твердой корочки под действием ферро-статического давления, рис. 1.10
Рис. 1.10. Схема выпучивания твердой короч [19, 23, 30-32]. Усилия, возникаю- ки заготовки между роликами МНЛЗ щие в этом случае настолько велики, что они могут радикально деформировать твердую корочку. При этом следует иметь в виду, что деформация твердой корочки происходит в каждой паре роликов. Это в конечном счете может приводить к образованию внутренних и наружных трещин в твердой корочке, что существенным образом снижает качество заготовки [19, 23].
Для равномерного вытягивания заготовки необходимо создать определенное усилие между роликами и формирующимся слитком. Усилие прижима, передаваемое роликами на слиток, должно быть равно или несколько превышать (10-15%) ферростатическое давление жидкой фазы слитка на ролики. Оно обеспечивается с помощью гидравлических или пружинных устройств, расположенных на верхней раме. Для предотвращения большой деформации слитка от давления роликов между верхней и нижней рамами устанавливаются специальные упоры. При этом, для того чтобы уменьшить растягивающие усилия, действующие во время вытягивания на его оболочку, целесообразно распределить приводные ролики по всей длине технологической линии. В большинстве случаев делают приводными часть нижних роликов, распределяя приводы равномерно по длине машины [19].
Рассматривая динамику формирования твердой фазы при затвердевании непрерывнолитой заготовки, необходимо отметить, что в области температуры солидус (фронт затвердевания) металл находится как в твердом (дендри 28 ты), так и жидком (междендритное пространство) состоянии. Только на некотором расстоянии от фронта затвердевания находятся слои металла, имеющие полностью твердую фазу. Между тем, эти слои металла находятся в напряженном состоянии, обусловленном перепадом температур между наружной поверхностью заготовки и фронтом затвердевания [19, 22, 23].
Деформации загиба и выравнивания непрерывнолитой заготовки на УНРС радиального типа представляют самый важный аспект проблемы обеспечения высокого качества структуры качества поверхности [19, 22, 33]. Величина растягивающих нагрузок повышается с увеличением скорости разливки вследствие повышенного противодействия транспортировочных роликов УНРС, вызываемого увеличенным выпучиванием более тонкой корочки сляба между роликами. Считается, что именно на этапе загиба и разгиба непрерывнолитой заготовки и происходит зарождение и/или раскрытие поверхностных и подповерхностных трещин.
Таким образом, формирующаяся в кристаллизаторе твердая корочка (для толстых слябов толщина корочки на выходе из кристаллизатора должна быть на уровне 17-30 мм) подвергается при движении разнообразным деформациям и нагрузкам [19, 23, 30-32]. Независимо от причины деформации в корочке возникают внутренние напряжения, которые при достижении критического значения вызывают образование трещин по фронту затвердевания. Напряжения, которые приводят к образованию трещин, могут возникнуть в кристаллизаторе и в зоне вторичного охлаждения. Зачастую эти напряжения накладываются друг на друга, поэтому в производственных условиях в большинстве случаев невозможно определить истинные причины образования трещины [19]. Снижение вероятности образования внутренних трещин удается достичь за счет специальных конструктивных мероприятий, выполненных на базе соответствующих теоретических расчетов и статистической обработки данных применительно к конкретной МНЛЗ, а так же за счет корректировки химического состава конкретно разливаемой марки стали, с целью повышения горячей пластичности стали.
Математическое моделирование испытаний на растяжение и горячей прокатки на промышленном прокатном оборудовании
Характер распределения напряжений х при прокатке в клетях №7-12 Видно, что на выходе полосы из очага деформации в прикромочной зоне действуют растягивающие напряжения в продольном х и в поперечном y направлениях, а сжимающие напряжения z, практически, отсутствуют (рис. 2.22). По рис. 2.23 видно, что уровень растягивающих напряжений возрастает с каждым проходом.
Таким образом, по результатам анализа распределения температурных полей и напряженно-деформированного состояния металла, наиболее опасными областями при горячей прокатке на стане 2000, с точки зрения возможности образования трещин, являются захоложенные кромочные области. Особенно опасными могут быть те зоны, где сосредоточены растягивающие напряжения, преимущественно действующие вдоль направления прокатки. Аналогичные результаты были получены при анализе распределения температурных полей и напряженно-деформированного состояния металла при прокатке листа толщиной 4,8 мм на стане 2000 и листа толщиной 26,8 мм из трубной стали К60 на стане 5000.
При помощи математического моделирования прокатки листа толщиной 4,8 мм и 15,8 мм трубной стали Х42 на стане 2000 по заданным режимам в программе Deform-3D были определены максимальные значения критерия разрушения Кокрофта-Латама в каждой из 12 клетей. На рис. 2.24 в качестве примера расчетов показаны температурное поле раската (а) и соответствующие ему распределение текущих значений критерия СК-Л для 10 клети (б). Видно, что максимальные значения критерия разрушения сосредоточены на захоложенной кромочной области раската, где наблюдаются максимальные растягивающие напряжения (см. рис. 2.22-2.23).
По рис. 2.25 видно, что по результатам расчетов для всех клетей стана 2000 предельные значения критерия СКпр-Лед значительно выше, чем максимальные текущие значения СК-Л. Из этого можно сделать вывод, что при горячей прокатке не должно происходить разрушения ни в одной из клетей стана, ни по поверхности полосы, ни в ее кромочной области. Между тем, следует заметить, что трубная сталь категории прочности Х42, химический состав которой указан в табл. 2.1 – это одна из сталей, наиболее подверженных кромочному трещинообразованию.
Для поверхности полосы максимальные значения критерия не превышают значений СК-Л 0,7 на протяжении всей прокатки вне зависимости от конечной толщины листа, что в несколько раз меньше СКпр-Лед . Таким образом, при помощи полученных предельных значений критерия Кокрофта-Латама для различных температур, можно оценить возможность разрушения металла при прокатке, как на поверхности, так и в кромочной области полосы. Следует заметить, что на всем протяжении прокатки по рассматриваемым режимам в центральных слоях раската уровень значений критерия СК-Л 0,20,6, что многократно меньше предельных значений СКпр-Лед .
Таким же образом, как и для стана 2000, были определены значения критерия Кокрофта-Латама в каждом из 26 пропусков при прокатке листа толщиной 26,5 мм из стали К60 на стане 5000, по режимам обжатий представленном в табл. 2.3.
На рис. 2.26 (кривая 1, 2 и 3) представлены предельные значения критерия СКпр-Лед для каждого из пропусков для среднемассовых температур, температуры поверхности и температур кромочной области раската. На рис. 2.27 в качестве примера расчетов, представлены температурное поле раската (а) и соответствующее ему распределение текущих значений критериев СК-Л для 10-го пропуска (б). Видно, что распределение максимальных значений критерия разрушения Кокрофта-Латама на протяжении всей прокатки, так же, как и на стане 2000, соответствует захоложенным областям раската в районе кромок, где сосредотачиваются максимальные растягивающие напряжения.
Результаты расчетов и экспериментов, представленные на рис. 2.26 свидетельствуют о том, что для всех пропусков предельные значения критерия
СКпр-Лед значительно превышают максимальные текущие значения СК-Л. Следовательно, при прокатке стали категории прочности К60 по типовым режимам, разрушения происходить не должно ни в одном из пропусков, ни в среднем по объему раската, ни на поверхности, ни в его кромочной области!
Температурное поле раската (а) и распределение значений критерия Кокрофта-Латама по раскату в 10-м проходе (б)
Однако, если в металле присутствует исходная трещина (см. раздел 2.2 по исследованию горячей пластичности), для которой предельное значение критерия СКпр-Лед значительно ниже и на рис.2.26 обозначено точкой в окружности, то в этом случае СК-Л СКпр-Лед и выполняется условие разрушения (2.2).
Таким образом, при помощи полученных предельных значений критерия Кокрофта-Латама для поверхностных, кромочных и среднемассовых температур можно оценить возможность разрушения металла при прокатке в любой его области. Наиболее опасными являются захоложенные, в том числе прикромочные, зоны раската, в которых сосредоточены растягивающие напряжения.
Таким образом, в работе показано, что типовые режимы прокатки на станах 2000 и 5000 для исследованных сталей, не должны сопровождаться разрушением, обусловленным особенностями напряженно деформированного состояния. Но, поскольку, в прокатанном металле обнаруживаются трещины различного характера, то возможно, что причиной их появления являются предыдущие стадии получения и обработки металла. В связи с этим были поставлены следующие задачи:исследовать горячие трещины в непрерывнолитом слябе, причем, основное внимание необходимо уделить подповерхностным трещинам; оценить возможность выхода подповерхностных дефектов сляба во время горячей прокатки на поверхность листа; исследовать горячую пластичность и условия образования горячих трещин при непрерывной разливке сталей.
Анализ результатов металлографических исследований непрерывно-литой заготовки
Визуальный осмотр проб позволил обнаружить только следы грата, который образовался в результате огневой зачистки сляба или при резке. Сталеплавильные дефекты при визуальном осмотре обнаружены не были.
Результаты исследования непротравленной поверхности микрошлифа, вырезанного в ребровой области сляба со стороны большого радиуса, представлены на рис. 3.3.
Анализ нетравленой поверхности шлифа показал, что в приповерхностных слоях со стороны нижней (большой радиус) и боковой поверхностей (узкая грань) сляба дефекты, в виде несплошностей, отсутствуют. Наблюдаются лишь "наплывы", непосредственно, на нижней поверхности сляба (рис. 3.3 г, д). На рис. 3.3 е, ж видно, что между "наплывами" и поверхностью сляба отсутствует цельная поверхность раздела. Однако, обнаруженные дефекты не могут оказывать существенного влияния на качество проката, так как имеют малые размеры и выгорают при нагреве под прокатку.
Дефекты нижней (большой радиус) и боковой поверхностей сляба: а, б, в – панорамные изображения нетравленой поверхности микрошлифа (а – боковая поверхность; б – угол между нижней и боковой поверхностями; в - нижняя поверхность); г – область А при увеличении 200; д – область Б при увеличении 200; е, ж – граница раздела "наплыв"– сляб протравленная в 5% HNO3
Результаты исследования непротравленной поверхности микрошлифа, вырезанного в ребровой области сляба со стороны малого радиуса, представлены на рис. 3.4. Обнаружено, что на небольшом расстоянии от угла заготовки по широкой грани малого радиуса и в угловой области в приповерхностных слоях сляба располагается большое количество дефектов, на рис.3.4. характерные места расположения дефектов обведены в круг.
Для более детального исследования был проведён анализ микрострукту ры сляба со стороны широкой грани малого радиуса (рис. 3.5-3.7), который выявил наличие в приповерхностных слоях литой заготовки такие дефекты, как сетчатые трещины, паукообразные трещины и металлургическая плена, согласно классификатору дефектов ОАО «Северсталь».
Дефекты микроструктуры литой заготовки со стороны малого радиуса на не протравленном микрошлифе; а – г сетчатые трещины; д, е паукообразные трещины; ж, з металлургическая плена
Сетчатые трещины (рис. 3.5, а-г) образуются вблизи широкой грани малого радиуса сляба и могут распространяться вглубь на расстояние до 500 мкм. У поверхности большинство трещин раскрыты и образуют острые поры размером до 200 мкм.
Изображение сетчатых трещин вблизи верхней поверхности по малому радиусу сляба при электронномикроскопическом исследовании Металлографический анализ протравленной микроструктуры сляба по казал, что сетчатые трещины распространяются вдоль границ ферритных зе рен (рис. 3.7). В большинстве случаев на границе раздела трещина - основной металл наблюдаются неметаллические включения, возможно оксиды.
На рис. 3.8 представлены исследования дендритного строения литой заготовки. Видно, что дендриты имеют протяженность более 5 мм. Они располагаются от поверхности вглубь заготовки по направлению теплоотвода. Важно подчеркнуть, что все обнаруженные ранее дефекты в виде сетчатых и паукообразных трещин располагаются на расстоянии до 1 мм от поверхности сляба и не имеют видимого доступа к кислороду.
Дендритное строение литой заготовки (а); угол между широкой и узкой гранью сляба, протравленный в различных растворах кислоты (б-в); зона мелких равноосных кристаллов в углу сляба (г), на широкой грани (д) и на узкой грани (е)
По рис. 3.8, г-е видно, что глубина зоны мелких равноосных кристаллов в угловой зоне сляба составляет до 15 мм в глубину, на широкой грани толщина слоя составляет от 1,5 до 6 мм, на широкой грани от 0,5 до 2 мм, далее идет зона крупных столбчатых кристаллов.
Исследование микроструктуры литой заготовки, показало, что она является типичной для литого материала, состоящей из аллотриаморфного феррита, декорирующего зерна аустенита, а также ферритной и перлитной составляющих (рис. 3.9, а-д). Размер первичных аустенитных зерен на поверхности и в подповерхностных слоях сляба составляет 0,5 – 1,5 мм, в центральных слоях сляба размеры аустенитных зерен могут достигать 3 мм. Следует отметить, что первичные аустанитные зерна декорированы аллотриаморф-ным ферритом, выделившемся при охлаждении сляба (рис. 3.9, б-в).
Панорамные снимки микроструктуры угловой зоны сляба (а), у поверхности широкой грани сляба (б), в подповерхностном слое широкой грани сляба (в). Микроструктура сляба при высоком увеличении (г-д).
Обнаруженные в процессе проведённых исследований дефекты литой заготовки при горячей прокатке могут вытягиваться вдоль направления прокатки и трансформироваться в дефекты типа «прокатной плены» (рис. 3.10), прикромочных трещин (рис. 1.4) и других видов дефектов, если их поверхность покрыта слоем оксидов.
Таким образом, обнаруженные в процессе исследования дефекты на поверхности и в приповерхностных слоях сляба в основном представляют собой "сетчатые", "паукообразные", "гнездообразные" трещины и оксидные плёны. Большинство из обнаруженных дефектов располагается на некоторой глубине от поверхности сляба и не могут быть обнаружены при визуальном осмотре. По этой причине они не уничтожаются при зачистке сляба. Если подповерхностные трещины окислены, то они не завариваются при последующей горячей прокатке. Как считается, при уменьшении высоты полосы при прокатке, они могут выйти на поверхность листа и, в зависимости от толщины или химического состава образованной окалины, трактуются как металлургическая или прокатная плена, волосовины или другие виды дефектов.
Для подтверждения тезиса о том, что подповерхностные трещины выходят на поверхность листа при прокатке, необходимо выполнить дополнительные численные эксперименты по моделированию прокатки на промышленном оборудовании и подтверждающие их лабораторные эксперименты.
