Предупреждение дефектов листового проката: учебное пособие

ВЛ.Мазур
АИДобронравов
.ПЛ.Чернов
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ
ДЕФЕКТОВ
листового
ПРОММ_
КИЕВ"ТЕХНИК* 1986
В.Л.Мазур
____________________ п № Й р а в о в
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ
ДЕФЕКТОВ
/и с т о в о г о
ПРОК414
КИЕВ ”ТЕХН1К4» 1986
34.621
М13
УДК 621.746.019
Мазур В. Л. и др.
М13
Предупреждение дефектов листового прока­
та / В. Л. Мазур, А. И. Добронравов, П. П. Чер­
нов.— К. : Техн1ка, 1986.— 141 с., ил.— Библиогр.: с. 137— 140.
1 р.
2000 экз.
Рассмотрены причины образования дефектов и способы борь­
бы с ними при производстве листового проката из слитков большой
массы, горячей прокатке полос в нестационарных условиях, произ­
водстве холоднокатаного листа в крупногабаритных рулонах, холод­
ной прокатке тонких полос на пяти- и шестиклетевых листовых и
жестепрокатных станах.
Предназначается для инженерно-технических работников ме­
таллургических и машиностроительных предприятий, проектно­
конструкторских и научно-исследовательских институтов, может
быть полезна студентам, изучающим листопрокатное производство.
2704030000-040
м М202 (04)-86 79.86
34.621
Рецензенты канд. техн, наук В. Т. Тилик, канд. техн, наук
А. Л . Остапенко
Редакция литературы по тяжелой промышленности
Зав. редакцией А. Е. Найдек
© Издательство «Техника», 1986
___________________________________________________ ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
Предисловие ...................................................................................................
Требования, предъявляемые к качеству поверхности листового проката
различного назначения ................................................................................
Анализ требований стандартов к качеству поверхности горячекатаных
и холоднокатаных листов, полос, жести
............................................
Дефекты поверхности, проявляющиеся при переработке листового
металла у потребителей...............................................................................
Причины возникновения и методы предупреждения дефектов на
поверхности горячекатаных полос ...........................................................
Дефекты, образующиеся при горячей прокатке с т а л и ........................
Механизм образования и технологические особенности предупреж­
дения образования окалины при горячей прокатке полос . . . .
Предупреждение дефектов на поверхности травленых .горячекатаных
полос
...............................................................................................................
Влияние температурных режимов горячей прокатки на процесс окалинообразования и скорость растворения окалины в соляной кислоте
Эффективность обработки горячекатаных полос в окалиноломателе
и дрессировочной клети перед солянокислотным травлением . . .
Выбор оптимальных режимов травления горячекатаных полос
Предупреждение дефектов на поверхности полос при холодной прокатке
стали ...................................................................................................................
Предупреждение образования дефектов поверхности при термической
обработке и отделке листового проката....................................................
Особенности технологии производства жести с бездефектной поверх­
ностью ...............................................................................................................
Специфические требования к качеству поверхности холоднокатаной
жести ...............................................................................................................
Предупреждение образования поверхностных дефектов при холодной
прокатке и отжиге ж е с т и ...........................................................................
Мероприятия по предупреждению дефектов жести при ее отделке, транс­
портировании, упаковке, хранении ..........................................................
Качество поверхности тонколистовой стали, предназначенной для из­
готовления теневых масок кинескопов и печатных форм в полигра­
фической промышленности........................................................... ...
Классификация дефектов поверхности листового проката....................
Дефекты поверхности с л и т к о в ...................................................................
Дефекты поверхности с л я б о в .......................................................................
Дефекты поверхности горячекатаных п о л о с ............................................
Дефекты поверхности холоднокатаных п о л о с ........................................
Список л и т е р а т у р ы ........................................................................................
3
5
5
12
20
20
23
31
31
34
37
41
63
79
79
82
90
94
98
100
104
114
126
137
ПРЕДИСЛОВИЕ
На июньском (1985 г.) совещании в Ц К К П С С по
вопросам ускорения научно-технического прогресса от­
мечалось, что главный упор должен быть сделан на
техническое перевооружение предприятий, экономию
ресурсов, обеспечение резкого повышения качества про­
дукции.
Вопросы производства листовой стали высшего ка­
чества и, в первую очередь, горячекатаных и холоднока­
таных листов, полос и жести практически с бездефект­
ной поверхностью сегодня в отечественном прокатном
производстве являются наиболее актуальными.
В последние годы Магнитогорским, Череповецким,
Карагандинским, Новолипецким комбинатами и другими
металлургическими предприятиями страны накоплен
обширный материал по вопросам предупреждения дефек­
тов на поверхности листов, полос, жести, представля­
ющий значительную практическую ценность. Предлагае­
мая книга ставит целью обобщить и систематизировать
передовой технический опыт в области предупрежде­
ния дефектов при производстве горячекатаной и хо­
лоднокатаной листовой стали, представить сведения,
позволяющие на базе последних достижений, новых
технических решений и передового производственного
опыта создавать совершенное оборудование и техно­
логию для производства горячекатаной и холодноката­
ной листовой стали высшего качества, для разработки
эффективных мер по предупреждению дефектов листо­
прокатной продукции.
П ри современной технологии производства листо­
вого проката возникли новые проблемы предупреждения
дефектов на готовой продукции. Пути решения этих
задач не систематизированы в технической литературе
и не доведены до широкого круга специалистов метал­
лургии и машиностроения. Авторы надеются, что на­
стоящая книга восполнит этот пробел в технической
литературе.
В основу книги положены материалы исследований,
выполненных авторами в Институте черной метал­
лургии Минчермета С С С Р (Днепропетровск), на
Магнитогорском ( М М К ), Карагандинском (К а р М К )
металлургических комбинатах, на других предприя3
тиях отрасли. Использсваны материалы теоретичес­
ких и экспериментальных исследований, результаты
широкого промышленного внедрения эффективных тех­
нических решений и прогрессивной технологии произ­
водства листового проката с бездефектной поверхнос­
тью. Приведены также заслуживающие внимания све­
дения из опыта предупреждения дефектов листового
проката на заводах технически развитых зарубежных
стран.
Авторы выражают глубокую признательность со­
трудникам отдела производства тонкого листа И н­
ститута черной металлургии, специалистам М аг­
нитогорского и Карагандинского металлургических ком­
бинатов за помощь в проведении исследований, обработ­
ке и анализе их результатов.
Отзывы и пожелания просим направлять по адресу:
252601, Киев, 1, Крещатик, 5, издательство «Техни­
ка».
ТРЕБОВАНИЯ,
ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К КАЧЕСТВУ
ПОВЕРХНОСТИ ЛИСТОВОГО ПРОКАТА
РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
АНАЛИЗ ТРЕБОВАНИЙ СТАНДАРТОВ
К КАЧЕСТВУ ПОВЕРХНОСТИ
ГОРЯЧЕКАТАНЫХ И ХОЛОДНОКАТАНЫХ ЛИСТОВ,
ПОЛОС, ЖЕСТИ
Изменение требований к качеству поверхности листового
проката различного назначения отражается в стандартах
и технических условиях на эту продукцию. В стандартах на­
ходят свое отражение и достижения металлургической про­
мышленности, ее прокатного производства.
Потребляющие металл отрасли народного хозяйства предъ­
являют различные требования к качеству поверхности лис­
тового проката. Это обусловлено разным назначением металла
и определяется технологией последующей переработки листов,
полос, жести (штамповка, покраска, нанесение металлических
покрытий и др.), требованиями к качеству поверхности изго­
товляемых из листовой стали изделий. Наиболее жесткие тре­
бования предъявляются к горячекатаной и холоднокатаной
стали, предназначенной для изготовления холодной штампов­
кой кузовных деталей автомобилей, лицевых панелей холо­
дильников, стиральных машин и других бытовых приборов; к
холоднокатаной жести, идущей на последующее лужение или
хромирование; к холоднокатаной листовой стали, предназна­
ченной для изготовления теневых масок кинескопов цветных
телевизоров, офсетных форм для полиграфической про­
мышленности.
Нормативные документы различных стран делят горячека­
таную и холоднокатаную листовую сталь на несколько групп
в зависимости от качества отделки поверхности: в СССР —
на три согласно ГОСТ 9045—80, на четыре согласно ГОСТ
16523—70, во Франции — на две, в ФРГ по ПШ 1623—72 —
на две, в Великобритании — на три, в НРБ, ВНР, ПНР и
ЧССР — на четыре, в СФРЮ — на пять, в США («Дженерал
моторе») — на шесть групп.
При классификации листовой стали по группам поверхнос­
ти в стандартах за основной критерий принимаются наличие
различных дефектов и их параметры (внешний вид, размеры,
строение, микроструктура).
В 1976 г. впервые в СССР введены в действие новые стан­
дарты ГОСТ 20847—75 и ГОСТ 21014—75. классифицирующие
5
различные дефекты поверхности листового проката. Эти стан­
дарты должны исключить возможность вольного толкования
характера и причин образования различных дефектов поверх­
ности листов и полос, что наблюдается еще в нормативной
документации и технической литературе.
Поверхность проката, поставляемого по ГОСТ 9045—80,
должна быть без плен, пузырей-вздутий, вкатанных металличес­
ких частиц, порезов, раскатанных загрязнений. Расслоения
не допускаются.
Согласно ГОСТ 9045—80, наиболее высококачественной
считается холоднокатаная тонколистовая сталь особо высокой
отделки — I группы. На лицевой (лучшей по качеству поверх­
ности) стороне листов и полос I группы отделки не допускают­
ся отдельные мелкие риски и царапины длиной более 20 мм.
На обратной стороне не допускаются царапины и раковинывдавы, превышающие половину предельного отклонения по
толщине листа.
Поверхность лицевой стороны металла II группы отделки
не должна иметь рябизны, рисок, царапин длиной более 50 мм,
превышающих предельное отклонение по толщине листов и
полос. На обратной стороне не допускаются рябизна, риски,
царапины, следы зачистки, раковины-вдавы, отпечатки, пре­
вышающие предельное отклонение по толщине листа или ру­
лона. Допускаются пятна загрязнений.
На обеих сторонах металла II группы на расстоянии, пре­
вышающем 50 мм от кромок листов и полос, не допускаются
цвета побежалости.
На металле III группы отделки поверхности не допуска­
ются рябизна, риски, царапины, следы зачистки, раковинывдавы, отпечатки, превышающие предельные отклонения по
толщине листов и полос. Допускаются пятна загрязнений.
Цвета побежалости не допускаются на расстоянии более 200 мм
от кромок листов и полос. По согласованию потребителя с из­
готовителем цвета побежалости допускаются на всей поверх­
ности.
ГОСТ 9045—80 разрешает уточнять характеристику ка­
чества отделки поверхности по согласованным образцам
(эталонам). Допускается удаление поверхностных дефектов
зачисткой мелкозернистым наждачным или войлочным кругом
с наждачной пастой для листов всех групп, за исключением
лицевой стороны листа I группы отделки поверхности. Глуби­
на зачистки не должна выводить листы за предельные минусо­
вые отклонения по толщине.
Характеристики I, II и III групп отделки поверхности хо­
лоднокатаной листовой стали обыкновенного качества, пре­
дусмотренные ГОСТ 16523—70, совпадают с требованиями
6
ГОСТ 9045—70 [9]. Поскольку в ГОСТ 9045—80 требова­
ния к качеству отделки поверхности уточнены и изменены
по сравнению с требованиями предыдущего стандарта, то
аналогичные
изменения должны быть внесены
и в
ГОСТ 16523—70 при его пересмотре.
Требования к состоянию поверхности холоднокатаной
черной жести близки к требованиям, предъявляемым к поверх­
ности холоднокатаной тонколистовой качественной стали для
холодной штамповки. Согласно ГОСТ 18178—72, поверхность
жести лучших марок (ЧЖ-1, ЧЖ-2) должна быть гладкой, чис­
той, без рванин, раковин, ржавых пятен, плен, расслоений и
загрязнений. Допускаются лишь отдельные незначительные
надавы и отпечатки от валков и роликов, рванины на кромках
глубиной до 1,5 мм, легкие царапины и скобки, цвета побежа­
лости, оттенки на поверхности и легкая коррозия, не препят­
ствующая выявлению поверхностных дефектов.
Важнейшими пунктами современных стандартов на листо­
вую сталь являются требования к состоянию поверхности ме­
талла. Так, ГОСТ 9045—80 классифицирует поверхность хо­
лоднокатаного тонколистового проката так: глянцевая, матовая,
шероховатая. Обработка поверхности (величина шероховатости)
нормируется. Для глянцевой поверхности листов и полос
I группы величина шероховатости Ра должна быть не более
0,6 мкм; для матовой — Ра = 0,8... 1,6 мкм, шаг неровностей
8 т не более 0,20 мм, тип и направление неровнос­
тей — произвольные, для шероховатой — Ра более 1,6 мкм.
Поверхность металла II и III групп отделки может быть глян­
цевой или шероховатой. Шероховатость металла II и III
групп отделки не нормируется. Однако в соответствии с ГОСТ
9045—80 по требованию потребителя листы и полосовая сталь
в рулонах II группы отделки поверхности могут изготовляться
с нормированной шероховатостью. Нормы шероховатости по­
верхности устанавливаются по согласованию потребителя с
изготовителем.
Термины и определения основных понятий, относящихся
к шероховатости поверхности, установлены ГОСТ 25142—82
(СТ СЭВ 1156—78).
Требования к шероховатости поверхности листовой стали,
оговоренные в стандартах ряда технически развитых зарубеж­
ных стран, подробно проанализированы в работах [9; 41].
При производстве листов шероховатость их поверхности
следует тонко дифференцировать с учетом условий последу­
ющей обработки металла и назначением листовой продукции.
хМатовую поверхность с шероховатостью Ра = 0,8...2,0 мкм
(преимущественно Ра = 1,0...1,3мкм) должна иметь листовая
сталь, предназначенная для изготовления холодной штампов7
кой лицевых деталей автомобильных кузовов, холодильников,
стиральных машин и других бытовых приборов, подвергае­
мых окраске методом электроосаждения. При холодной штам­
повке названных деталей основная деформация происходит
путем двухосного растяжения металла (растяжной формовкой)
с небольшими степенями деформации. В этих условиях листы
с шероховатостью На = 0,8...2,0 мкм проявляют удовлетвори­
тельную штампуемость, а готовые детали хорошо окрашива­
ются. Для внутренних деталей кузовов автомобилей, при из­
готовлении которых превалирует деформация глубокой вы­
тяжкой, целесообразно использовать листовую сталь с более
высокой шероховатостью — На до 3,0 мкм. Трудновыполни­
мые, изготовляемые весьма глубокой вытяжкой детали, к ко­
торым не предъявляются требования по чистоте поверхности
(например, ванны), следует изготавливать из грубошерохова­
тых листов — На = 4,0...5,0 мкм.
Оптимальным микрорельефом листовой стали, идущей на
эмалирование, является шероховатость На = 1,0... 1,7 мкм.
Д ля получения качественных органических покрытий поверх­
ность листов и полос должна иметь матовую отделку с шерохо­
ватостью На = 0,6... 1,2 мкм. Для оцинкования горячим спо­
собом желательно применять листовую сталь с шероховатос­
тью На > 1,0 мкм. В этом случае достигается максимальное
сцепление цинкового покрытия с основным металлом. При
электролитическом цинковании следует использовать листо­
вую сталь с шероховатостью На = 0,6... 1,0 мкм. Шерохова­
тость На менее 1 мкм листа требуется также при последую­
щей покраске оцинкованного металла.
Листовая сталь, идущая на изготовление автомобильных
деталей, подвергаемых хромированию, должна иметь очень
гладкую поверхность — шероховатость На менее 0,6 мкм
(преимущественно На = 0,2...0,3 мкм). Особое требование
здесь состоит в том, что для этих целей необходимо применять
листовую сталь с мелкозернистой структурой. В противном
случае деформация листа (растяжение, вытяжка, гибка) бу­
дет сопровождаться увеличением шероховатости поверхности
металла.
Высокие требования предъявляются к качеству поверхнос­
ти глянцевых листов для полиграфической промышленнос­
ти [26]. В соответствии с требованиями технических условий
на поставку листа для полиграфической промышленности
(ТУ 14-1-1513—75), качество его лицевой поверхности должно
соответствовать I группе отделки с шероховатостью классов
8 или 9 по ГОСТ 2789—73. Кроме того, высокие требования
предъявляются к чистоте поверхности листа.
Для листов и полос общего назначения, требования к мик8
рорельефу которых не регламентируются, наиболее подходя­
щей является шероховатость поверхности в пределах Яа =
— 1,0...2,5 мкм.
Поскольку шероховатость поверхности черной
жести
влияет на толщину и равномерность слоя покрытия, наноси­
мого при последующем электролитическом или горячем лу­
жении жести [19], ГОСТ 18178—72 предусматривает возмож­
ность по требованию потребителей нормировать величину
шероховатости поверхности черной жести.
Проведенный анализ показал, что технические требова­
ния, предъявляемые отечественными стандартами к качеству
отделки поверхности листовой стали, являются наиболее пол­
ными и в целом соответствуют требованиям, обусловленным
технологией последующей переработки продукции у потреби­
телей. Однако накопленный опыт производства и поставки
листового проката по требованиям названных стандартов
свидетельствует о необходимости дальнейшего развития и
уточнения некоторых вопросов, касающихся характеристик
качества отделки
поверхности.
В
ряде
стандартсв
(ГОСТ 9045—80, ГОСТ 16523—70) размеры дефектов количест­
венно не определены. Например, говорится о том, что допуска­
ются отдельные мелкие риски. Без указания допустимой глу­
бины этих рисок и количества их на единице площади поверх­
ности приведенная характеристика позволяет произвольную
трактовку требований к качеству. Видимо, целесообразным
было бы установить соответствие между количественной ха­
рактеристикой размеров (глубиной, протяженностью) дефек­
тов и их плотностью расположения на поверхности. При ны­
нешней редакции ГОСТ 9045—80 металл, имеющий неограни­
ченное число царапин длиной, например 49 мм и глубиной,
равной предельному отклонению по толщине листа (например,
глубиной 0,18 мм при толщине листа 2 мм и нормальной точ­
ности) соответствует требованиям II группы отделки поверх­
ности. В то же время лист или рулон, имеющий даже един­
ственную на всей площади лицевой стороны царапину незна­
чительной глубины (например, глубиной 0,01, но длиной 51 мм)
не отвечает требованиям II группы и должен быть отсортиро­
ван в III группу отделки поверхности.
Размеры ряда дефектов рационально регламентировать
в зависимости не только от толщины листов и полос, но и от
их ширины. Если цвета побежалости на поверхности холод­
нокатаной листовой стали влияют на технологичность ее при
последующей переработке (штамповке, покраске), то ширину
кромки, на которой допускается этот дефект, целесообразно
поставить в зависимость от ширины листов и полос. По
ГОСТ 9045—80 цвета побежалости на металле III группы
9
отделки поверхности (дефект допускается на расстоянии до
200 мм от кромок) может занимать 80 % всей поверхности
при ширине полосы 500 мм и 20 % при ширине полосы
2000 мм.
Необоснованно
низкими
являются
требования
ГОСТ 9045—80 и ГОСТ 16523—70 к глубине царапин и ри­
сок. На металле II и III групп отделки поверхности риски и
царапины глубиной, равной половине предельного отклонения
по толщине листа, в производственной практике встречают­
ся крайне редко. В то же время риски и царапины глубиной
0,02—0,03 мм существенно ухудшают внешний вид листовой
продукции и затрудняют использование металла у потреби­
телей (приводят к разрывам деталей при штамповке, ухудша­
ют качество покраски).
В ГОСТ 9045—80 при характеристике качества отделки
поверхности перечислены лишь некоторые недопустимые де­
фекты. Например, для листов I группы отделки в виде недо­
пустимых формально названо всего 9 дефектов. Однако в прак­
тике производства листовой стали встречаются до 50 различ­
ных дефектов (см. ГОСТ 21014—75), которые по существу на
металле I группы отделки также недопустимы. Поэтому более
удачной следует считать принятую в ГОСТ 16523—70 и ряде
других стандартов форму изложения требований, при кото­
рой названы разрешаемые дефекты.
Требования к качеству поверхности в действующих стан­
дартах на полупродукт не всегда в достаточной мере увяза­
ны с требованиями к качеству конечной продукции. Так,
ГОСТ 18178—72 допускает наличие на поверхности черной
жести марок ЧЖ-1 и ЧЖ-2, предназначенной для производ­
ства белой жести электролитического лужения марки ЭЖК
(консервной жести), надавов, отпечатков от валков и роликов.
В то же время ГОСТ 13345—78 не допускает на поверхности
луженой жести ЭЖК названных дефектов, хотя в процессе
электролитического лужения надавы и отпечатки не устра­
няются и проявляются на готовой продукции.
Термины и определения дефектов поверхности, применяе­
мые в некоторых стандартах на поставку листопрокатной про­
дукции, не соответствуют терминологии ГОСТ 20847—75 и
ГОСТ 21014—75. Например, в ГОСТ 24244—80 на тонколис­
товой холоднокатаный прокат указывается, что поверхность
проката не должна иметь раскатанных загрязнений и трещин.
Однако в соответствии с ГОСТ 20847—75, термин «раскатан­
ное загрязнение» применяется для обозначения дефекта толь­
ко на горячекатаной поверхности металла. Термин «трещи­
на» без указания ее характера (трещина напряжения, трещи­
на травильная, трещина шлифовочная и т. д.) недопустим.
10
В ГОСТ 9045—80 при характеристике качества отделки по­
верхности листов и полос III группы употребляется термин
«следы зачистки», в то время как стандартизованным являет­
ся термин «следы абразивной зачистки». В этом стандарте
в числе недопустимых дефектов названы «плены». Стандарти­
зированными являются термины «прокатная плена» и «слиточ­
ная плена».
Производственная практика требует уточнения некоторых
ГОСТов. В частности, следует учесть, что в поверхность хо­
лоднокатаных полос и листов могут закатываться не только
частицы металла, обусловливая дефект «вкатанные металли­
ческие частицы», а и неметаллические частицы (куски подме­
точной бумаги, гуммировки от тянущих роликов и др.). При
определении причин образования дефектов «наколы-проколы»
следует учитывать, что точечные углубления или отверстия
могут появляться не только вследствие повреждения поверх­
ности ленты роликами термических печей, а и другими устрой­
ствами. Возникновение дефектов «раскатанные отпечатки»
кроме указанных в стандарте причин может происходить так­
же из-за наличия следов грубой зачистки на поверхности под­
ката. Пятнистое науглероживание поверхности при произ­
водстве холоднокатаных полос зачастую образуется из-за
неполного удаления технологической смазки (эмульсии) с
поверхности металла перед его отжигом.
При совершенствовании стандартов следует предусматри­
вать более широкие возможности уточнения и согласования
отдельных требований к качеству поверхности листового про­
ката между металлургами и потребителями их продукции.
Такое направление обусловлено постоянно расширяющейся
номенклатурой изделий, производимых из листовой стали,
и требованиями эффективного .использования и экономии ме­
талла. В этом отношении положительным примером может слу­
жить ГОСТ 9045—80, который, в частности, допускает уточне­
ние характеристик качества отделки поверхности по согласо­
ванным образцам (эталонам).
Приведенные выше замечания и рекомендации должны
явиться предметом широкого обсуждения, проверки и анализа
как на заводах-изготовителях, так и на потребляющих металл
предприятиях с целью дальнейшего совершенствования стан­
дартов на листовой прокат. Все это в конечном итоге обеспе­
чит экономию металла в народном хозяйстве страны.
ДЕФЕКТЫ ПОВЕРХНОСТИ,
ПРОЯВЛЯЮЩИЕСЯ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ
ЛИСТОВОГО МЕТАЛЛА У ПОТРЕБИТЕЛЕЙ
Одним из основных способов переработки листового про­
ката, в процессе которого из листов и полос получают объем­
ные детали разл.ичной формы, является листовая штамповка.
Нормальнее протекание этого процесса зависит от соответствия
качества штампуемого материала характеру деформации, а
также от правильной конструкции и настройки штамповоч­
ного инструмента. Так же, как нельзя сегодня сделать строгое
и научно обоснованное разделение между нормальной, глу­
бокой, весьма глубокой, сложной, особо сложной и весьма
особо сложной вытяжкой, не представляется возможным
поставить в однозначное соответствие механические свойства,
структуру, состояние поверхности и другие характеристики
качества металла различным условиям вытяжки. При совре­
менном уровне познаний о механизме пластической деформа­
ции в процессе штамповки возможно, однако, указать основ­
ные причины появления разрывов или искажения формы
штампуемой детали, связанные с качеством листового металла,
факторами технологии вытяжки и параметрами прессового
оборудования.
Типичные детали наружной и внутренней облицовок ку­
зова, а также некоторые некузовные детали автомобилей, по­
лучаемые листовой штамповкой, обладают сложной геомет­
рической формой. Соотношения характерных размеров раз­
личных деталей (табл. 1) находятся в широком диапазоне:
отношение длины Ь к ширине В детали Ь/В = 1,2... 11,6,
глубины А к ширине А /В = 0,11...0,52, толщины стенки Н
к ширине Н/В = 0,0007...0,0084. Штамповка этих деталей
проходит при различных усилиях — 2 —10 кН.
Брак при штамповке автомобильных деталей подразделяют
на исправимый и окончательный. К исправимым дефектам на
отштампованных деталях относят риски, царапины, продиры,
гармошки, надрывы в зонах технологических припусков;
к окончательному браку — сквозные разрывы деталей,
расслоения, полосы— линии скольжения. Анализ брака и ис­
следования участков разрушения металла на разорванных
деталях показывают, что во многих случаях брак является
следствием изъянов листовой стали — дефектов структуры
(крупные и неодинаковые по размерам зерен феррита,крупные
частицы цементита на границах зерен), скопления неметалли­
ческих включений (алюминатов, оксидов, сульфидов и т. д.),
расслоений, поверхностных дефектов (плен, вкатанной ока­
лины, глубоких рисок и др.).
12
1. Характерные размеры и усилия штамповки деталей автомобиля
ВАЗ-2101
Деталь
Панель крыши
Панель капота
Боковина кузова
Дверь:
передняя наружная
задняя наружная
передняя внутренняя
задняя внутренняя
Крыло:
заднее
переднее
Панель передней части
приборов
»
»
капота внутренняя
Арка заднего колеса
Панель пола
Поперечина пола
Корпус топливного бака:
наружный
внутренний
Масляный картер
Ь/В
А/В
Н /В
Уси­
лие,
кН
1,3
1,5
1,7
0,11
0,13
0,17
0,0007
0,0011
0,0008
10
6
10
1,3
1,3
1,6
1,5
0,26
0,13
0,18
0,18
0,0007
0,0012
0,0012
0,0012
6
4
3,5
3,5
2,1
1,7
2,4
5,8
1,5
1,4
1,5
11,6
0,26
0,23
0,29
0,52
0,23
0,24
0,25
0,50
0,0011
0,0011
0,0013
0,0035
0,0012
0,0013
0,0006
0,0084
6,5
6,5
3,5
—
—
4
10
2
1,2
1,2
1,8
0,33
0,29
0,48
0,0020
0,0020
0,0048
4
4
2
При выборе листовой стали для конкретного применения
следует учитывать также влияние размера зерен на качество
поверхности и фиксируемость формы отштампованных дета­
лей. Крупнозернистая сталь, как правило, непригодна для
изготовления облицовочных панелей автомобилей. Поверх­
ность деталей, выполненных из крупнозернистого металла,
имеет очень большую шероховатость, которая не скрывается
последующими покраской или гальваническим покрытием
антикоррозионными металлами. Не пригодна такая поверх­
ность и для полировки. Для иллюстрации сказанного на рис. 1
показана местная грубая шероховатость, образовавшаяся при
штамповке кожуха автомобильной фары из ленты размерами
0,8 X 300 мм. Необычность этого дефекта в том, что грубую
шероховатость поверхность имела лишь на некоторой части
детали, в то время как остальная, большая часть поверхности
была гладкой. Причина состояла в том, что крупнозернистую
структуру лента имела на сравнительно узком (~ 120 мм) по
ширине участке. Металлографические исследования показали
[27], что в этих участках зерно феррита характеризовалось
1—2 баллами по ГОСТ 5639—82, а в остальной части — 7—
8 баллами. Поскольку отмеченный эффект не был связан с
факторами химической неоднородности металла по ширине
13
Рис. 1. Участки грубой шероховатости на поверхности отштампо­
ванной детали.
полосы, местная крупнозернистость, очевидно, появилась
из-за неравномерного охлаждения полосы при удалении с
нее окалины гидросбивами. По-видимому, в процессе горячей
прокатки в нескольких последовательных устройствах гидросбива окалины были засорены сопла, расположенные на оди­
наковом расстоянии от края полосы.
Величина шероховатости поверхности отштампованных де­
талей почти линейно зависит от начальной высоты микроне­
ровностей листовой стали, размера зерен феррита и степени
деформации при вытяжке [34]. Поэтому желательно, чтобы
при крупнозернистой структуре листовая сталь имела срав­
нительно гладкую поверхность.
При штамповке крупногабаритных панелей кузовов авто­
мобилей необходимо учитывать не только способность листо­
вой стали деформироваться без разрушений, но и требования
достижения высокой точности размеров, соосности отверстий,
формы деталей, что крайне важно для их последующего сое­
динения. Отштампованная деталь не должна пружинить и из­
менять свою форму под действием остаточных напряжений
после снятия деформирующего усилия. Как вся деталь, так
и отдельные участки ее поверхности должны обладать высокой,
исключающей образование «хлопунов», жесткостью. Ком­
плекс перечисленных факторов объединен в единый пока­
затель качества штамповок, называемый «фиксируемостью
формы».
14
В конструкции кузова современного автомобиля превали­
руют крупногабаритные плоские панели с небольшим отноше­
нием глубины вытяжки к их ширине и длине (табл. 1). При из­
готовлении таких деталей фиксируемость формы представля­
ет актуальную задачу. Эта задача решается, с одной стороны,
за счет применения листовой стали с оптимальными свой­
ствами, с другой,— путем совершенствования технологии
вытяжки и конструкций штампов.
Фиксируемость формы деталей тем лучше, чем ниже пре­
дел текучести и больше коэффициент упрочнения листовой
стали, из которой они изготовлены. Высокие (более единицы)
значения коэффициента нормальной пластической анизотро­
пии здесь нежелательны. Структура металла должна состоять
из крупных (5—7 баллов) зерен феррита. При деформации,
особенно в процессе гибки, мелкозернистой (8—9 баллов и вы­
ше) стали наблюдается сильное пружинение, а иногда и короб­
ление деталей.
Со всех точек зрения самой неблагоприятной для штампов­
ки является неоднородная по размерам зерен феррита струк­
тура листовой стали. Пластическая деформация такого ме­
талла протекает неравномерно по объему. В первую очередь
деформируются крупные, более податливые зерна. Вследствие /
микролокализации очагов деформации в зернах больших раз­
меров пластичность их быстро исчерпывается. Участки с мел­
кими зернами тормозят развитие деформации. Поэтому внутри
и на границах зерен возникают большие напряжения и зарожда­
ются трещины, которые затем распространяются в смежные
области. Происходит разрыв детали. Наибольшую опасность
представляет так называемая «сэндвичевая» структура стали,
при которой в поверхностных слоях листов зерна имеют раз­
меры, в несколько раз большие, чем зерна центральной зоны
[49]. При вытяжке деталей из листов с «сэндвичевой» структу­
рой на границе крупнозернистого и мелкозернистого слоев сра­
зу же возникают высокие напряжения, приводящие к разру­
шению металла.
Серьезное препятствие для успешной штамповки деталей
из листов представляет структурно свободный цементит в ма­
лоуглеродистой стали. Цементит в виде крупных глобулей
и толстых пластинок внутри зерен, также в виде сплошной
сетки по границам зерен, являясь хрупкой фазой, сдерживает
пластическое течение феррита. Разрушаясь под действием
возникающих при деформации напряжений, цементитные час­
тицы распадаются на мелкие осколки, которые надрезают вязкие
зерна феррита. Зарождающиеся при этом микротрещины разви­
ваются в макроразрушения. Изменение размера и количества
цементитных включений от нулевого до второго балла по
15
шкале № 1 ГОСТ 5640—68 может снижать пластичность ли­
стовой стали на 20 % [56].
Листовая сталь может быть загрязнена неметаллическими
включениями, которые нарушают сплошность металла в про­
цессе штамповки и являются очагами разрушения детали.
При большом скоплении неметаллических включений воз­
можно расслоение штампуемой заготовки по плоскости зале­
гания этих включений [9].
Показатели процесса листовой штамповки (точность разме­
ров штампуемых деталей, количество брака из-за разрывов,
трещин, складок на поверхности деталей) зависят от точности
листов и полос. Вследствие изменения средней толщины лис­
тов в пределах одной пачки или одной партии возникает несо­
ответствие настройки штампов параметрам обрабатываемого
металла. При попадании в штамп утолщенных листов изли­
шек металла скапливается в верхней части матрицы и защем­
ляется между нею и пуансоном. Из-за чрезмерного зажима
металла усилие штамповки возрастает, возможна остановка
пуансона или отрыв дна детали. Если толщина листов меньше,
чем предусмотрено настройкой штампа, фланцы заготовки те­
ряют устойчивость и образуют складки. При протягивании
складок через матрицу они сминаются, усилие вытяжки резко
повышается и происходит разрыв детали. Даже если деталь
не порвалась, то она все равно бракуется из-за неудовлетвори­
тельного качества поверхности.
При большой поперечной разнотолщинности перерабаты­
ваемых листов возникает неравномерный зазор между пуансо­
ном и матрицей по всему контуру, а также неодинаковый при­
жим различных участков заготовки складкодержателем. Слиш­
ком сильный местный зажим некоторых частей фланцев обус­
ловливает неравномерное течение и повышенную степень де­
формации на одних участках детали, образование морщин и
складок — на других. В итоге наблюдается брак по причине
разрывов, а также из-за отличия формы деталей от заданной
(рис. 2).
Возникающие в штампуемых деталях напряжения в значи­
тельной степени определяются величиной и распределением
контактных сил трения на поверхностях пуансона, матрицы
и прижима. Поэтому, будет ли деталь успешно отштампована
или металл разорвется в процессе деформации, зависит от от­
делки поверхностей листов и инструмента. От состояния по­
верхности листовой стали зависит также качество поверхнос­
ти готовых деталей.
внутренняя поверхность детали, соприкасающаяся при
штамповке с пуансоном, практически сохраняет состояние
поверхности исходного металла, а на наружной поверхности
16
Рис. 2. Разрывы детали из-за образования морщин и складок при
штамповке.
остаются следы (продиры, царапины), отражающие воздей­
ствие процесса вытяжки. При изготовлении деталей холодной
штамповкой, гибкой дефекты поверхности листов и полос, а
также подповерхностные дефекты обычно раскрываются, уг­
лубляются (рис. 3).
Роль отделки поверхности листовой стали при ее переработ­
ке следует рассматривать с позиций влияния поверхностных
дефектов, а также микрорельефа поверхности на штамповку
и последующее покрытие (покраску, гальванизацию). Глубо­
кие риски, царапины, продиры, отпечатки и обширные пятна
загрязнений на поверхности листов локально изменяют усло­
вия контактного трения и напряженно-деформированное со­
стояние металла при вытяжке. Особенно опасно расположение
дефекта перпендикулярно действию растягивающих напря­
жений. В этом случае деформация локализуется вокруг де­
фекта, толщина металла в этом месте резко уменьшается и
происходит разрыв, хотя в остальной части детали напряжения
и деформации далеки от опасных. Под влиянием крупных по­
верхностных дефектов листовой стали при штамповке может
нарушиться равномерное течение металла между прижимом
и матрицей. Это будет приводить к образованию на фланце
морщин или складок, стремящихся приподнять прижимную
подушку, в результате — разрывы деталей. Мелкие поверх­
ностные дефекты редко становятся очагом разрушения металла
в процессе штамповки, однако они могут являться причиной
неудовлетворительного вида окрашенной или покрытой деко­
ративным слоем поверхности изделия.
Неправильно подобранная величина шероховатости листо­
вой стали может как ухудшать ее штампуемость, так и снижать
2 5—290
17
Рис. 3. Дефекты листовой стали при гибке (а) и холодной штамповке (б).
качество лакокрасочных и других покрытий отштампованных
деталей [41].
Для пластической деформации наиболее подходящей счи­
тается поверхность, рельеф которой состоит из большого числа
равномерно распределенных острых пиков. Микропрофиль
поверхности листовой стали должен обладать хорошей деформи­
руемостью, чтобы инструмент мог сравнительно глубоко в не­
го погружаться и давление воспринималось большим числом
сплющенных при деформации пиков. В этом случае силы, не­
обходимые для осуществления вытяжки, невелики.
Технико-экономические показатели процесса переработки
листовой стали определяются не только ее качеством, но и
условиями штамповки (конструкцией штампов, состоянием и
настройкой прессового оборудования и др.), которые в совокуп­
ности практически не поддаются точному учету. На некоторых
зарубежных автомобильных заводах принято считать, что раз­
личные факторы по степени их влияния на результаты штампов­
ки располагаются следующим образом: 1. Уровень технологии
прессования и оборудования. 2. Подбор оптимальных смазок.
3. Качество листового металла. Следует, однако, иметь в ви­
ду, что все эти факторы взаимосвязаны. Так, при высоком
уровне технологии без брака штампуется даже металл недос­
таточного качества (низкой пластичности, с дефектами).
С другой стороны, гарантировано высокое качество листовой
стали позволяет ослабить требования к технологии штампов­
ки, получить экономию времени настройки штампов. Доля
брака в процессе штамповки при изготовлении кузовных де­
талей автомобилей может достигать 20—30 %. Поэтому очень
важно различать брак, обусловленный качеством листовой
стали, и брак технологический, вызванный несовершенством
процесса вытяжки.
О причинах разрывов деталей в процессе сложной вытяжки
говорит прежде всего форма линии разрушения металла. Ес­
ли разрывы произошли на участках детали, где напряжения
сравнительно невелики, и причина их заключалась в недоста­
точной пластичности листовой стали, то линии разрывов име­
ют зубчатую с рваными краями форму, часто с расслоениями
металла. В случаях, когда разрывы связаны с погрешностями
настройки штампов, неправильной регулировкой прижима,
неподходящей отделкой поверхности матрицы или пуансона,
линии разрушения располагаются в наиболее напряженных
частях детали и не имеют по краям зазубрин или выступов.
При неотлаженности штампа, в частности при неправильном
распределении усилия прижима по контуру заготовки, од­
новременно с разрывами образуются складки на некоторых
участках фланца.
2*
19
Основные рекомендации, которые необходимо выполнять при
обнаружении брака при штамповке, выяснении причин его
появления и разработке мероприятий по устранению и преду­
преждению дефектов, рассмотрены в работе [9].
ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ
И МЕТОДЫ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ
ДЕФЕКТОВ НА ПОВЕРХНОСТИ
ГОРЯЧЕКАТАНЫХ ПОЛОС
ДЕФЕКТЫ, ОБРАЗУЮЩИЕСЯ
ПРИ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКЕ СТАЛИ
Наиболее распространенными в промышленной практике
дефектами на поверхности горячекатаных полос являются
вкатанная окалина, прокатная пленка, рваная кромка, рас­
слоение, а также механические повреждения поверхности.
Причины образования и меры предупреждения таких дефек­
тов, как прокатная плена и расслоение, подробно рассмотре­
ны во многих работах [8; 9; 10; 50].
Дефект поверхности рваная кромка образуется в процессе
горячей прокатки полос. Разрывы металла по кромкам полос
происходят из-за нарушений технологии горячей прокатки,
а также вследствие недостаточной пластичности деформируе­
мого металла. Наличие рваной кромки на товарной горячека­
таной листовой (полосовой) продукции вызывает существен­
ные затруднения при переработке металла у потребителей.
Поэтому в стандартах на поставку горячекатаного листового
проката рваная кромка или не допускается вообще, или вели­
чина ее строго регламентируется. Рваную кромку на горяче­
катаных полосах, предназначенных для последующей холод­
ной прокатки, обрезают дисковыми ножницами в линиях
травления металла. Однако грубые разрывы по кромкам по­
лос вызывают дополнительные потери металла в обрезь. Кро­
ме того, даже после удаления рваной кромки обрезкой в прикромочных зонах полос часто наблюдаются наследственные
нарушения микроструктуры.
Причины образования дефекта рваная кромка можно раз­
делить на две группы.
К первой группе относятся причины, непосредственно свя­
занные с качеством заготовки (слябов). Так, появлению рва­
ной кромки способствует наличие рванин на боковых гранях
слябов, а также близкое расположение к поверхности слитков
и слябов сотовых пузырей. В свою очередь причинами образо­
вания рванин может быть недостаточное раскисление стали, что
20
препятствует свариванию газовых пузырей, переокисленность
стали, результатом которой является слабое кипение металла
в изложнице и, как следствие, близкое расположение сотовых
пузырей к поверхности слитка [8]. Общепринятым является
мнение о решающем влиянии на образование дефекта рваная
кромка соотношения содержания марганца и серы в составе
стали. Анализ этого вопроса, проведенный М. А. Беняковским
[81, показал, что для получения горячекатаных полос без рва­
ной кромки необходимо, чтобы величина указанного соотно­
шения была не менее 12.
Вторая группа объединяет причины, связанные с наруше­
нием технологии нагрева слитков и слябов и горячей прокатки
полос. Наиболее существенным фактором здесь является ве­
личина обжатия боковых кромок раскатов вертикальными ва­
ликами универсальных клетей черновой группы непрерывного
широкополосного стана (НШС) горячей прокатки. При увели­
чении суммарного абсолютного обжатия в вертикальных вал­
ках черновых клетей количество полос, пораженных дефектом
рваная кромка, существенно уменьшается. Появлению рва­
ной кромки горячекатаных полос способствует оплавление
слитков в нагревательных колодцах и слябов в методических
печах. Рванины пережога на боковых гранях слябов практи­
чески всегда приводят к дефектам рваная кромка. В последнем
случае рваная кромка на горячекатаных полосах имеет специ­
фическое слоистое строение.
Значительную долю среди дефектов горячекатаных полос
составляют дефекты, обусловленные повреждением поверхнос­
ти металла в процессе горячей прокатки. К таким дефектам от­
носятся раковина-вдав, продир, риска, царапина, вкатанные
металлические частицы.
Дефект раковина-вдав является следствием вкатывания в
поверхность полосы инородных частиц и последующего их
выпадания или вытравливания. Наиболее часто инородные
частицы представляют собой частицы металла, оторванные
или отслоившиеся от кромок полосы или от проводковой
арматуры в результате их трения. Если эти частицы не вытрав­
ливаются и не выпадают, то такой дефект поверхности горяче­
катаных полос классифицируется уже как вкатанные метал­
лические частицы. Названные дефекты встречаются преиму­
щественно на верхней поверхности горячекатаных полос.
Источником названных дефектов могут служить также метал­
лические частицы, отслоившиеся от стенок изложницы и при­
липшие к поверхности слитков, предназначенных для после­
дующей прокатки слябов и полос [73].
Для выявления источника образования дефекта вкатанные металлические частицы следует проводить металлографиче21
ский анализ металла в зоне дефекта. Обнаружение в этой зоне
деформированных зерен свидетельствует о том, что инородные
частицы попали на поверхность металла уже после горячей
прокатки (на моталке стана, при разматывании рулонов горя­
чекатаных полос, при обработке полос в линии непрерывно­
травильного агрегата). Структура рекристаллизации однознач­
но указывает на то, что вкатывание частиц произошло непо­
средственно на стане горячей прокатки.
Повреждение нижней поверхности горячекатаных полос
обусловлено главным образом трением их о ролики рольган­
гов стана. При этом вероятность образования продиров, рисок
и других механических повреждений возрастает в случаях
сильного износа поверхности роликов, неправильной их уста­
новки и заклинивания. Сказанное в полной мере относится
также к тянущим и формирующим роликам моталок. На со­
временных широкополосных станах для предупреждения по­
вреждения горячекатаных полос о ролики отводящих рольган­
гов и повышения скорости транспортирования передних кон­
цов полос от последней клети до моталок предусматривают
следующие мероприятия: уменьшают расстояние между осями
соседних роликов; повышают точность установки роликов в
горизонтальной плоскости; применяют индивидуальный при­
вод каждого ролика; обеспечивают плавное нарастание ско­
рости вращения роликов по длине отводящего рольганга;
повышают износостойкость роликов. Необходимым условием
предупреждения повреждения поверхности горячекатаных
полос является также поддержание высокого уровня техни­
ческого состояния оборудования стана, которое предусматри­
вает проведение осмотров линеек проводковой арматуры, ро­
ликов отводящего рольганга и других узлов при каждой пере­
валке, своевременную замену и ремонт отдельных деталей и
узлов (в первую очередь транспортирующих роликов роль­
ганга, межроликовых плит и др.). Мероприятия, направлен­
ные на исключение повреждения поверхности горячекатаных
полос в процессе их травления (гуммирование тянущих роли­
ков, обшивка проводок текстолитом, заполнение петлевых
ям водой и др.), подробно рассмотрены в работах [21—24; 41].
Многие дефекты (складки, заворот торца, забоина, смятие
витков) образуются при транспортировании рулонов горяче­
катаных полос, их складировании, последующей размотке
и порезке на листы. Вероятность образования этих дефектов
возрастает при некачественной смотке горячекатаных полос
и получении телескопических, распушенных рулонов, рулонов
со складками, а также при увеличении массы рулонов. Совре­
менной тенденцией в технологии производства горячекатаных
полос в крупногабаритных рулонах является транспортиро22
вание и складирование рулонов в горизонтальном положении
(ось рулона расположена горизонтально). Преимущества та­
кого способа перемещения и укладки рулонов заключаются не
только в предупреждении образования указанных выше де­
фектов, но и в снижении металлоемкости подъемно-транспорт­
ного оборудования прокатных цехов. Следует, однако, отме­
тить, что названные преимущества способа транспортирования
рулонов горячекатаных полос в горизонтальном положении
достигаются лишь при условии плотной качественной намотки
рулонов.
В процессе производства тонколистовой стали на широко­
полосных станах горячей прокатки наибольшие трудности
вызывает предупреждение поражения поверхности металла
окалиной. Поэтому ниже основное внимание будет уделено
анализу причин образования дефектов вкатанная окалина,
остатки окалины, раковины от окалины, недотрав и др.
Дефект окалина имеет ряд разновидностей, отличающихся
как внешними признаками, так и вызывающими их причина­
ми. Несмотря на значительное количество работ [8; 9; 10;
17; 22; 50 и др.], посвященных исследованию причин возник­
новения различных видов окалины, данные о природе указан­
ного дефекта и мерах по его предупреждению требуют постоян­
ного углубления и уточнения. Это обусловлено непрерывным
повышением требований к качеству отделки поверхности го­
рячекатаных и холоднокатаных полос, модернизацией прокат­
ного оборудования, внедрением прогрессивных технологиче­
ских процессов горячей прокатки и травления металла.
Наиболее существенными отличительными чертами совре­
менной технологии производства горячекатаной и холодно­
катаной листовой стали являются использование слитков
и слябов большой массы, что создает условия для повышения
неравномерности распределения окалины по длине и ширине
горячекатаных полос; все более широкое применение травле­
ния полос соляной кислотой вместо серной.
Механизм образования и технологические
особенности предупреждения образования
окалины при горячей прокатке полос
На переделе слиток — сляб — горячекатаный лист металл
дважды подвергается нагреву: сначала в колодцах слябинга,
затем в методических печах. При высоких температурах по­
верхность металла окисляется и часть его переходит в окалину.
Процесс окисления представляет собой двустороннюю диффу­
зию, при которой кислород диффундирует извне во внутренние
слои стали, а железо изнутри — в наружные слои окалины.
23
На интенсивность окисления (окалинообразования) влияет
ряд технологических факторов: температура и продолжитель­
ность нагрева, состав печной атмосферы, химический состав
стали. Влияние основных факторов на скорость окисления и ко­
личественные закономерности процесса окалинообразования
детально рассмотрены в работах [16; 55].
Степень сцепления окалины с основным металлом определя­
ется ее фазовым составом и химическим составом стали. Из всех
окислов железа способность прочного сцепления с металлом
(«прилипания») свойственна лишь вюститу (РеО) вследствие
большей его пластичности по сравнению с магнетитом (Ре3О4)
и гематитом (Ре2О3). Наиболее прочно окалина «прилипает»
к металлу при температуре до 1000 °С.
С повышением содержания марганца сцепление окалины
с металлом уменьшается [26]. При повышенном содержании
в стали никеля (более 0,1 %) на границе раздела металл — ока­
лина образуются структурные соединения, обогащенные нике­
лем, что приводит на горячекатаных полосах к образованию
мазков труднотравимой окалины светло-серого цвета, прочно
сцепленной с поверхностью металла. Мазки окалины черного
цвета возникают из-за образования на границе раздела легко­
плавкой эвтектики фаялита (Ре28Ю 4) с вюститом вследствие
наличия в стали крупных силикатных включений. Опасность
поражения листового проката этими дефектами возрастает
при увеличении содержания кремния в стали.
Соединение поверхностных окислов с окислами, возника­
ющими в полости газовых пузырей (раскрывающихся во вре­
мя нагрева или прокатки металла) или в рванинах и трещинах
на поверхности металла, приводит к образованию красной
мазковой окалины [10; 22].
Наибольшее окисление стали наблюдается в том случае,
когда топливо сжигают при коэффициенте избытка воздуха,
равном 1,2. Нагрев металла при высоких значениях коэффи­
циента избытка воздуха сопряжен с повышенным его угаром.
Кроме того, повышенное содержание кислорода в печной
атмосфере создает условия для опережающего роста окалины
во внутренних слоях, что приводит к преждевременному ее
растрескиванию и образованию новой более тонкой и более
сцепленной с поверхностью металла окалины [31]. Следует,
однако, учитывать, что повышение содержания кислорода в ды­
мовых газах уменьшает вредное влияние серы в металле, за­
ключающееся в образовании легкоплавких сернистых фаз.
Поэтому коэффициент избытка воздуха в атмосфере печи дол­
жен выбираться и с учетом количества серы в металле. На прак­
тике нагрев слябов перед прокаткой осуществляют обычно
при коэффициенте избытка воздуха 1,0— 1,1 [9]. Методы защи24
ты металла от окалинообразования рассмотрены в работах
[9; 16; 56].
Степень удаляемости окалины с поверхности раскатов и по­
лос при горячей прокатке в решающей степени определяется
эффективностью работы окалиновзламывающих средств (окалиноломателей, устройств гидравлического удаления ока­
лины).
На современных широкополосных станах горячей прокат­
ки в качестве окалиноломателей используют две клети, уста­
новленные перед черновой группой клетей. В первой клети
(вертикальный окалиноломатель) окалина взламывается за
счет бокового обжатия слябов. С увеличением степени обжатия
эффективность разрушения окалины возрастает. Опыт работы
стана 1700 КарМК показал, что при абсолютном обжатии 25—
30 мм обеспечивается растрескивание и взламывание окалины
на всей ширине слябов (максимальная ширина слябов —
1550 мм). Валки вертикального окалиноломателя иногда вывыполняют профилированными, образующими калибр ромби­
ческой формы, с целью увеличения глубины проникновения
деформации и создания более благоприятных условий для
удаления окалины [28].
Для облегчения предварительного термического растрески­
вания печной окалины на НШС 1700 КарМК перед вертикаль­
ной клетью установлен водяной коллектор малого давления.
Черновой окалиноломатель (клеть дуо) служит для окон­
чательного разрушения и удаления печной окалины. Относи­
тельное обжатие слябов в нем составляет обычно 10—20 %.
При меньших обжатиях слой окалины плохо разрушается, а
при больших есть опасность вдавливания окалины в поверх­
ность металла. На ряде станов с целью интенсификации ре­
жимов прокатки степень деформации слябов в черновом окалиноломателе увеличивают до 30 %. Однако в этом случае
требуются дополнительные меры, направленные на удаление
окалины с поверхности деформируемого металла. Для улуч­
шения условий удаления окалины в черновых окалиноломателях за счет действия так называемого паровзрывного эффекта
их валки выполняют с рельефной поверхностью. Это обеспечи­
вается нанесением углублений определенной формы с норми­
рованными геометрическими размерами (длиной, шириной, глу­
биной, углом уклона), которые обычно располагают в шах­
матном порядке. Чаще всего рельеф валка выполняют в виде
овальных лунок или клеток (ромбов), получаемых наплавкой
твердых сплавов [28]. Длина осей овала лунок и сторон ром­
бов .составляет 30—50 мм.
К недостаткам рельефных валков первого типа следует от­
нести высокую трудоемкость их изготовления и малую стой25
кость. Валки с ромбической наплавкой, как показывает прак­
тика их использования, зачастую являются источником де­
фектов поверхности в виде прокатных плен и закатов.
Для улучшения качества прокатываемого металла за счет
эффективного удаления окалины на Магнитогорском металлур­
гическом комбинате в течение ряда лет в черновых окалиноломателях широкополосных станов 2500 и 1450 применяют
валки, на рабочих поверхностях которых выполнены продоль­
ные и кольцевые ребра, создающие замкнутые кольцевые по­
лости. Ребра высотой 6—7 мм и шириной 6—8 мм на поверх­
ность валков наносят наплавкой. Шаг продольных ребер —
30—40 мм. Расположение четырех кольцевых ребер можно
определить из выражений: 1г = В тхп — 80; / 2 = ^тах — 80,
где ^ и / 2 — расстояние между внутренними и наружными
кольцевыми ребрами, мм; В т ! п и В т а х — наименьшая и на­
ибольшая ширина раскатов на стане, мм. С целью исключения
возможности образования закатов на поверхности полос и луч­
шего взрыхления окалины ребра после наплавки тщательно
шлифуют [4].
На Карагандинском металлургическом комбинате в чер­
новом окалиноломателе НШС 1700 используют валки, образу­
ющие которых выполнены в виде волнистой кривой. При ис­
пользовании таких валков эффект взрыхления окалины до­
стигается за счет разности вытяжек смежных участков раска­
тов [40].
Раздробленная в черновом окалиноломателе окалина смы­
вается с поверхности раскатов непосредственно за клетью
струями воды, подаваемой под высоким давлением с помощью
специальных устройств. Обеспечение высокого (не менее 11—
12 МПа) давления воды в гидросбивах окалины на широкопо­
лосном стане горячей прокатки, исключение засорения сопел
гидросбивов является основным методом предупреждения де­
фектов, связанных с наличием окалины на поверхности полос.
На Череповецком металлургическом комбинате, например,
сопла гидросбивов оснащают индивидуальными фильтрами для
предупреждения их засорения. Сопла ориентируют таким об­
разом, чтобы ось щели сопла располагалась под углом 6—7° к
линии, перпендикулярной к направлению прокатки. При та­
кой ориентации щели струи воды из рядом расположенных
сопел гидросбивов не пересекаются на пути к поверхности поло­
сы, благодаря чему обеспечивается лучшее удаление окалины.
Для уменьшения опасности появления на поверхности горя­
чекатаных полос остатков окалины в виде дорожек сопла пер­
вого и второго ряда коллекторов гидросбивов на станах это­
го комбината устанавливают в шахматном порядке [26].
Нарушение ориентации и засорение сопел гидросбивов
26
Рис. 4. Вкатанная окалина на поверхности холоднокатаной листовой
стали:
а — в виде дорожек; б — в виде точек.
Рис. 5. Сопло для гидросбива окалины [5]:
а — разрез вдоль щелевого отверстия; б — разрез поперек щелевого отверстия;
в — штуцер со скосами; г — полудиски.
Рис. 6. Зависимость количества ру­
лонов горячекатаных полос (подката)
с точечной вкатанной окалиной от
количества металла, прокатанного за
одну кампанию рабочих валков чисто­
вой группы НШС 1700 КарМК.
служат причиной наиболее рас­
пространенного дефекта поверх­
ности листового проката — вка­
танной окалины в виде доро­
жек (рис. 4, а). Для предотвращения указанных явлений на
КарМК, например, в гидросбивах эффективно используются
сопла специальной конструкции [5]. Сопло состоит из корпу­
са 4, штуцера 3, полудисков 2, образующих щелевое отвер­
стие, и накидных гаек 1 (рис. 5). Основания полудисков вы­
полнены противонаправленно расположенными, с диаметраль­
ными скосами, выступы которых взаимодействуют при завин­
чивании накидной гайки с противоположно расположенными
выступами идентичных скосов, выполненных на торцевой по­
верхности штуцеров. Выступы основания полудисков входят
во впадины верхней поверхности штуцера и при любом усилии
затягивания гайки полудиски остаются на месте и положение
щели будет строго зафиксировано относительно оси коллекто­
ра. Благодаря простоте сборки и разборки сопел обеспечива­
ется возможность ежесменной чистки засорившихся сопел,
что повышает эффективность работы гидросбивов окалины.
Высоту установки коллекторов (расстояние от сопел до
поверхности раскатов) выбирают исходя из обеспечения мак­
симальной силы удара струи с учетом исключения возможных
поломок коллектора от соударения с загнутым вверх передним
концом раската. Обычно это расстояние составляет 200—
250 мм.
Другим распространенным типом рассматриваемого де­
фекта является вкатанная окалина в виде точек (рис. 4, б),
небольших темных пятен (оспин) округлой формы. Этот дефект
возникает вследствие образования на рабочих валках сетки
разгара и повышенной их выработки из-за высоких температур
поверхностного слоя валка в очаге деформации, а также нару­
шения установленных сроков перевалки рабочих валков, на­
рушений режима их охлаждения, использования в последних
клетях непрерывной группы стана недостаточно твердых вал­
ков (с твердостью менее 70 ед. по Шору) [10].
На оис. 6 представлено изменение количества рулонов го­
рячекатаных травленых полос, запороченных точечной вка­
танной окалиной, в зависимости от массы металла, прокатан28
ного за одну кампанию рабочих валков чистовой группы
стана 1700 горячей прокатки. Практикой установлено, что про­
должительность кампании рабочих валков при производстве
узкого (ширина не более 1100 мм) подката для жести не долж­
на превышать 1500... 2000 т, а при производстве подката для
получения холоднокатаных полос — 4000 т.
С целью уменьшения интенсивности износа и разгара по­
верхности валков в черновой группе клетей и первых клетях
чистовой группы стана 1700 коллекторы охлаждения ориенти­
рованы таким образом, чтобы струя воды ударяла в поверх­
ность раскатов непосредственно перед входом в очаг деформа­
ции. При этом происходит подстуживание тонкого поверхност­
ного слоя раскатов, что снижает уровень максимальных
температур поверхности валка в момент ее выхода из очага де­
формации [1]. Такое подстуживание уменьшает величину
амплитуды циклических колебаний температуры и повышает
стойкость поверхностных слоев рабочих валков против термо­
усталостного разрушения.
В процессе горячей прокатки после разрушения и устране­
ния печной окалины на поверхности раскатов и полос начинает
интенсивно образовываться воздушная окалина. Она удаля­
ется в черновой группе клетей в результате ее разрушения при
деформации и последующего гидроудаления. Стоящие за чер­
новыми клетями непрерывных станов горячей прокатки гидросбивы включаются автоматически в момент достижения пе­
редним концом раската зоны их действия.
Окончательное удаление воздушной окалины происходит в
чистовом окалиноломателе. Учитывая незначительные отно­
сительные обжатия (1—2 %), используемые на этих агрегатах,
первостепенное значение для качественного разрыхления ока­
лины имеет ограничение величины неравномерности износа
валков окалиноломателей.
В чистовой группе клетей, на отводящем рольганге и пос­
ле смотки полос в рулоны на поверхности металла форми­
руется слой вторичной воздушной окалины. Поскольку обра­
зование этой окалины происходит при более низкой температу­
ре, толщина ее слоя сравнительно невелика (обычно не превы­
шает 15—20 мкм). Однако при неплотной смотке и распушивании рулонов толщина вторичной окалины в местах свободного
контакта с воздухом достигает 70—80 мкм, особенно при боль­
шой массе рулонов.
Отделка поверхности горячекатаных полос определяется
технологией горячей прокатки. Так, состав и свойства образу­
ющейся на поверхности стали окалины связаны с температур­
но-скоростными режимами прокатки, смотки и охлаждения по­
лос. Геометрия очага деформации и силовые условия горячей
29
прокатки влияют на величину касательных напряжений и от­
носительное перемещение металла, а, следовательно, на ка­
чество его поверхности. В равной степени сказанное относится
и к поверхностям валков НШС, состояние которых зависит,
кроме перечисленных факторов, от материала валков, техно­
логии их шлифовки, интенсивности охлаждения, продолжи­
тельности эксплуатации [8; 9; 36]. Износ и шероховатость ра­
бочих валков влияют на образование дефектов поверхности
листовой стали, в том числе вкатанной окалины.
Величина износа валков прямо пропорциональна пути
нагружения — расстоянию, пройденному элементом поверх­
ности валка в условиях действия усилия прокатки, являю­
щемуся мерой нагружения валков в зависимости от количества
прокатываемого металла [36]. Износ поверхности валков опре­
деляется работой сил трения. При уменьшении сопротивле­
ния деформации металла и сил трения в зоне контакта валков
и полосы развитие износа и шероховатости валков тормозит­
ся. Поэтому эффективным средством уменьшения износа и ше­
роховатости поверхности валков, а следовательно, повышения
точности и качества поверхности горячекатаной листовой стали
является применение технологической смазки на широкополос­
ных станах. Эффект технологической смазки при горячей прокат­
ке проявляется в уменьшении износа рабочих валков более чем
на 50 %, в снижении усилия, момента прокатки и расхода
энергии на 15—20 %, улучшении микрогеометрии прокатыва­
емого металла, предотвращения налипания металла на валки,
уменьшении образования вкатанной окалины и сокращении
времени травления полос. Так, исследования, выполненные на
стане 1680 комбината «Запорожсталь»*, показали положитель­
ное влияние технологической смазки не только рабочих, но и
опорных валков (уменьшается появление дефектов точечная
вкатанная окалина и рябизна более чем в 4 раза, почти втрое
уменьшается износ).
С увеличением износа и шероховатости валков возрастает
вероятность брака из-за дефекта точечная вкатанная окалина.
Местные повреждения валков, отпечатываясь на полосе, со­
храняются на поверхности металла при последующем его обжа­
тии даже до 80 %. Неравномерный по длине бочки валков из­
нос является следствием перепада температур по ширине про­
катываемых полос. При увеличении износа и шероховатости
поверхности валков на участках повышенной температуры об­
разуется и вдавливается вторичная окалина. Степень вдавлива­
ния вторичной окалины определяется температурой металла и
* Исследования выполнены под руководством А. П. Грудева и В. Т. Тилика.
30
величиной шероховатости валков — чем выше предельная ше­
роховатость валков и температура металла в клети, тем более
благоприятные условия создаются для вдавливания вторич­
ной окалины.
Названные нежелательные явления часто возникают при по­
вышенной загрязненности охлаждающей воды. Мелкие час­
тицы окалины, окислов, продуктов износа валков могут ко­
агулировать, соединяться друг с другом. Образующиеся при
этом уже более крупные конгломератные частицы засоряют
форсунки, через которые охлаждающая вода подается на валки,
вызывают неравномерный износ валков и вследствие повышен­
ных абразивных свойств увеличивают шероховатость их по­
верхности. Попадая в очаг деформации, эти загрязнения спо­
собствуют появлению дефектов поверхности точечная вкатан­
ная окалина и рябизна. Для предупреждения образования
крупных конгломератных частиц загрязнений и разрушения
уже сформировавшихся крупных частиц на более мелкие сле­
дует вводить специальные химические присадки в охлаждаю­
щую воду [36].
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ДЕФЕКТОВ
НА ПОВЕРХНОСТИ ТРАВЛЕНЫХ
ГОРЯЧЕКАТАНЫХ ПОЛОС
Влияние температурных режимов горячей прокатки
на процесс окалинообразования
и скорость растворения окалины в соляной кислоте
Повышение температур конца прокатки и смотки приводит
к увеличению количества окалины на поверхности подката.
Результаты исследований, проведенных на Карагандинском
металлургическом комбинате, показали, что изменение тем­
пературы конца прокатки с 820 до 870 °С увеличивает коли­
чество окалины на 20—25 %, независимо от температуры смот­
ки. Повышение температуры смотки также приводит к уве­
личению количества окалины, однако, по данным работы [50],
влияние этого фактора незначительно. Причина этого несоот­
ветствия кроется в следующем.
Согласно данным, полученным на КарМК, при повышении
температуры смотки с 550 до 600 °С количество окалины воз­
растает на 5—8 %, а с 650 до 700 °С — на 18—25 %. Повышен­
ное, по сравнению с данными работы [50] влияние темпера­
туры смотки объясняется увеличенной массой рулонов горя­
чекатаных полос, что определяет малую скорость их охлажде­
ния. В частности, при увеличении массы рулонов с 4—6 до
20—25 т время охлаждения увеличивается с 1,5—2 до 3,5—
5 сут [25]. Более длительное пребывание рулонов при высоких
31
600
625
650
675 1с м ,°С
Рис. 7. Зависимость количества окалины на горячекатаных
из малоуглеродистой стали от температуры смотки /с м :
полосах
1 и 2 — расчетные кривые для температур конца прокатки 870 и 820 °С соответ­
ственно (точками обозначены экспериментальные значения для полос толщиной
2,5—3,0 мм из сталей 08кп, 1кп, Зкп. Зпс, прокатанных в интервале темпера­
тур конца прокатки 820—870 °С на НШС 1700 КарМК).
Рис. 8. Зависимость скорости растворения окалины Vр от температуры
смотки /см для стали 08кп (режимы травления полос: концентрация НС1
в травильном растворе — 89 г/л, концентрация РеС12 — 226 г/л, температу­
ра раствора 60 °С).
температурах способствует интенсивному протеканию про­
цесса окалинообразования на поверхности полос и после их
смотки. Толщина окалины на поверхности полос в подобных
случаях возрастает.
По результатам множественного корреляционного анализа
авторы получили следующее уравнение регрессии (коэф­
фициент корреляции равен 0,81), связывающее количество ока­
лины Р (г/м2) на полосе с температурными режимами горячей
прокатки (температурами конца прокатки /кп и смотки / См
полос в рулоны):
Р = 115 + 0,28/кп - 1,13Й М + 5 • 10- 5и » + 10“ 3Йм .
(1)
Зависимость (1) приемлема в диапазоне изменения парамет­
ров / Кп = 800...900 °С, / См = 550...700 °С при массе рулонов
до 23 т. Сопоставление рассчитанных по формуле (1) и факти­
ческих значений количества окалины на подкате показывает
их высокую сходимость (рис. 7).
При анализе влияния температурных режимов горячей
прокатки на параметры травления обычно рассматривают за­
висимость времени растворения окалины от температуры кон­
ца прокатки и смотки полос [74]. Такой подход не позволяет
в полной мере учесть особенности растворения окалины, так
как время ‘стравливания окалины зависит как от ее толщины,
так и от фазового состава. Авторы в качестве основного пара­
метра, характеризующего растворимость окалины, рассматри­
вали скорости ее удаления [50].
В рассматриваемом диапазоне температур скорость раство32
2,7
Рис. 9. Влияние характера поперечной разнотолщинности под­
ката (а) на распределение количества окалины по ширине полосы
(б):
1, 2, 3 — полосы подката с различным характером поперечной разно­
толщинности.
рения окалины мало зависит от температуры конца прокатки
и, в основном, определяется температурой смотки полос.
Зависимость скорости растворения окалины ор , кг/(м 2 • ч),
от температуры смотки (рис. 8) описывается уравнением
Vр=
12,42 — 3,1 • 10~% м + 2,1 • 10“ 5^ .
При понижении температуры смотки от 700 до 600 °С ско­
рость растворения окалины увеличивается на 25—28 %, что
качественно согласуется с данными работы [50], согласно ко­
торым влияние температуры смотки при идентичных усло­
виях составляет 10— 15 %. Повышение температуры смотки
увеличивает степень превращения вюстита в магнетит и гема­
тит, которые имеют меньшую скорость растворения [17].
При увеличении массы рулонов происходит более полнее пре­
вращение вюстита, что объясняет количественное различие по­
лученных результатов с данными работы [50].
Результаты лабораторных и промышленных экспериментов,
проведенных на КарМК, показали, что оптимальными темпе­
ратурными режимами горячей прокатки подката, с точки зре­
ния окалинообразования и последующего травления полос
(с учетом обеспечения требуемого комплекса механических
свойств подката), являются /кп = 850...870 °С и / с м — не
более 650...670 °С.
3 5-290
33
Значительный
практический интерес представляют за­
кономерности распределения окалины по ширине полос. Со­
гласно данным работы [74], распределение окалины по ширине
полос характеризуется рядом особенностей. На поверхности
широких полос авторами названной работы обнаружен мак­
симум количества окалины на расстоянии 20—40 мм от кромки
и уменьшение ее количества к краям и середине на 6,5 г/м2
при общем количестве окалины 40—50 г/м2 . На узких полосах
различие в толщине слоя окалины по краям и в середине еще
больше.
Согласно результатам исследований, выполненных на
КарМК, распределение количества окалины по ширине в ос­
новном определяется профилем горячекатаных полос (рис. 9).
Наиболее равномерное распределение окалины наблюдается
в случае отсутствия локальных искажений профиля, при чече­
вицеобразной его форме и поперечной разнотолщинности, не
превышающей 0,05—0,06 мм.
Эффективность обработки горячекатаных полос
в окалин оломателе и дрессировочной клети
перед солянокислотным травлением
Многочисленные литературные данные о влиянии кон­
струкций окалиновзламывающих средств на эффективность
удаления окалины весьма противоречивы и относятся, в основ­
ном, к сернокислотному травлению [23; 31; 39; 51]. Противо­
речивость литературных данных объясняется различием
используемых конструкций окалиновзламывающих средств, ре­
жимов деформации и травления полос, а также разным коли­
чеством и составом окалины на их поверхности.
В окалиноломателе полоса получает деформацию двух­
стороннего изгиба вокруг роликов малого диаметра. При этом
чем меньше диаметр этих роликов, тем эффективнее взламыва­
ется окалина. Величина деформации наружных слоев полосы
при изгибе ее вокруг ролика зависит от толщины Н и диа­
метра ролика (1 [50]:
8=
100 %.
При обработке горячекатаных полос, например, толщиной
2,5—3,0 мм в окалиноломателе с диаметром гибочных роликов
150 мм деформация наружных слоев полос, рассчитанная по
формуле (2), составляет 1,6—2 %.
Микроскопические исследования шлифов окалины, не под­
вергавшихся обработке в окалиноломателе, показывают, что
она представляет собой сплошной слой с небольшим количест­
вом поперечных трещин [24]. Деформация в окалиноломателе
34
Рис. 10. Влияние окалиноломателя на скорость растворения окалины
(а) и изменение количества окалины (б) по длине полосы:
/ — без окалиноломателя; 2 — с окалпноломателем
08кп, штриховая — Зпс, температура травления 65 °С).
(сплошная
линия — сталь
Рис. 11. Изменение скорости растворения окалины (а) и количества ока­
лины (б) по ширине горячекатаной полосы в стали 08кп толщиной 3,0 мм:
/ — без окалиноломателя; 2 — с окалиноломателем (температура травления 65 °С).
увеличивает количество трещин и их величину, а также вызы­
вает отслоение окалины на отдельных участках. При дефор­
мации полосы в окалиноломателях происходит не-только
разрыхление окалины и повышение за счет этого скорости ее
растворения, но и заметное уменьшение количества окалины
на полосе (рис. 10) преимущественно на концевых участках.
Вследствие повышенной хрупкости окалины, обусловленной
ее увеличенной толщиной и специфическим фазовым соста­
вом, на этих участках она отслаивается и осыпается особенно
интенсивно. По этой же, очевидно, причине наблюдается
существенное различие количества и скорости растворения
окалины по ширине полос (рис. 11). Кроме этого, как пока­
зали исследования, выполненные авторами, избирательное
действие окалиноломателя по ширине в значительной степени
определяется профилировкой гибочных роликов и геометрией
поперечного сечения полосы [24].
Механизм влияния окалиноломателя на процесс раство­
рения окалины может быть представлен следующим образом.
В начальный период травления полос, не деформированных
в окалиноломателе, площадь соприкосновения кислоты с ос­
новным металлом незначительна. Соответственно мало коли­
чество локальных гальванических элементов (окалина —
з*
35
Рис. 12. Зависимость скорости раство­
рения окалины (а) и ее количества (б)
от величины обжатия при дресси­
ровке полос: (3 X 1050) перед трав­
лением (сталь 08кп):
1 — без деформации в окалиноломателе;
2, 3 — с пропуском через окалиноломатель
1 и 2 раза соответственно.
кислота — металл), и удаление
окалины происходит в основном
за счет химического ее раство­
рения. После пропуска полосы
через окалиноломатель площадь контакта кислоты с металлом
увеличивается. При этом наряду с химическим растворением
окалины на травимость начинают влиять и электрохимические
процессы. При солянокислотном способе травления горяче­
катаной стали применение окалиноломателя позволяет по­
высить скорость движения полосы в травильной ванне
на 5— 15 % (в зависимости от температуры травильного рас­
твора). Расход кислоты за счет использования окалинолома­
теля уменьшается на 0,3—0,4 кг на тонну горячекатаных
полос.
Влияние дрессировки на параметры травления авторы ис­
следовали на КарМК, прокатывая подкат на одноклетеврм"
стане 1700 с относительными обжатиями 1, 3, 5 %. В экспе­
риментах использовали горячекатаные полосы из стали 08кп,
1кп, Зпс, недеформированные в окалиноломателе и пропущен­
ные через него 1 или 2 раза. Результаты исследований пред­
ставлены на рис. 12. Как видно, после дрессировки количест­
во окалины на поверхности полос практически не изменяет­
ся, а скорость растворения существенно повышается (на 20—
25 %) с увеличением обжатия до 3 %. При дальнейшем уве­
личении степени деформации горячекатаных полос в про­
цессе дрессировки скорость растворения окалины при после­
дующем травлении металла возрастает незначительно.
Влияние на скорость растворения окалины предваритель­
ной деформации полос в окалиноломателе (1 или 2 раза) в
случае последующей дрессировки заметно проявляется толь­
ко на концевых участках полос и не превышает 5—10 %.
Повышенное, в сравнении с окалиноломателем, влияние
дрессировки на параметры травления можно объяснить тем,
что при дрессировке происходит более интенсивное растрес­
кивание окалины и образование соответственно большего
количества гальванических- микроэлементов из-за различия
пластических свойств окалины и металла.
Многие современные травильные линии вместо дрессиро36
вочных клетей оборудуются изгибно-растяжными машинами.
Правка растяжением горячекатаных полос в таких машинах
наряду с улучшением плоскостности металла способствует
лучшему удалению окалины с поверхности полос. Полосы,
прошедшие правку в изгибно-растяжной машине, благодаря
повышению их плоскостности меньше повреждаются при по­
следующем движении по линии НТА. В результате поверх­
ность травленого металла в меньшей степени поражена де­
фектами царапина, риска, продиры.
Выбор оптимальных режимов травления
горячекатаных полос
Режимы обработки горячекатаных полос в линиях НТА
должны предусматривать температуру и концентрацию тра­
вильного раствора, обеспечивающие качественное удаление
окалины во всем диапазоне рабочих скоростей агрегата; ско­
ростные режимы работы головной, средней и хвостовой час­
тей агрегата, обеспечивающие его максимальную произво­
дительность и непрерывность движения полос в кислотных
ваннах, с учетом ограничений, обусловленных «бесконечно­
стью» процесса травления; не допускать образования дефек­
тов поверхности полос механического происхождения, а так­
же дефектов травления (недотрав, перетрав).
Для определения оптимальных параметров травления го­
рячекатаной стали толщиной 2,5—4,5 мм в линии НТА авторы
исследовали * на КарМК взаимосвязь скорости движения по­
лос через ванны, при которой обеспечивается полное удаление
окалины, концентрации и температуры травильного раствора
[69]. В процессе выполнения этих исследований при постоянной
температуре травильного раствора (62 °С) отключали подачу
регенерата в травильные ванны. По мере увеличения количест­
ва протравленного металла уменьшалась концентрация свобод­
ной соляной кислоты. При концентрациях 103, 87, 76 и 64 г/л
увеличивали скорость протягивания полосы в травильных ван­
нах до момента появления на концах недотрава. При уменьше­
нии концентрации ниже 60 г/л резко уменьшалась произво­
дительность НТА. Затем увеличивали среднюю по травильной
ванне температуру раствора до 72 °С при максимальных от­
клонениях ее в отдельных отсеках ± 2 °С и, отключив подачу
пара в теплообменники, определяли максимально возможную
скорость движения полосы при различных температурах и
фиксированных концентрациях НС1. Таким образом получили
семейство кривых скоростей травления в диапазоне от 155
* Совместно с Г. Г. Сафиным, И. Ф. Чуевым, Н. Е. Коваленко.
37
2. Оптимальные значения температуры
и .концентрации раствора в отсеках
травильной ванны
Концентрация, %
Номер
отсека
50 70 80 00 /00 110 120 150
Средняя концентрация железа Ре^е/л
140 120
100
80
50
40
Содержание сдободной кислоты НС1,г/л
Рис. 13. Зависимость скорости
движения полосы в травильных
ваннах ит р от концентрации и
температуры травильного раство­
ра (общее содержание соляной
кислоты 216 г/л):
1
2
3
4
5
соляной
кислоты
хлорис­
того ж е­
леза
3—4
4—6
6 -8
8—9
9— 12
20—24
18—22
16—20
14— 18
12— 15
Темпера­
тура ра­
створа, °С
65—70
65—70
60—70
60—70
60—70
до 230 м/мин (рис. 13). Исполь­
зуя полученные данные, опреде­
лили область оптимальных зна­
чений параметров для всех пяти
травильной
ванны
а — наблюдаемая область измене­ отсеков
ния
параметров;
в — рекоменду­ (табл. 2), обеспечивающую ка­
емая область.
чественное удаление окалины и
получение бездефектной поверхности протравленной полосовой стали.
Следует отметить, что указанные в табл. 2 значения параметров приводят к максимальным скоростям травления в среднем
на 35—45 м/мин ниже по сравнению с указанными в работе
(751. Причиной расхождения результатов является то, что ав­
торы работы [75] фиксировали скорость движения средних по
длине частей полос, не учитывая снижения скорости травления
на концевых участках из-за повышения количества и измене­
ния фазового состава окалины.
В технической литературе наиболее подробно причины об­
разования и меры предупреждения различных видов дефектов,
связанных с окалиной, рассмотрены в работах [8; 10]. Несмот­
ря на неоспоримую ценность материалов названных публика­
ций, содержащихся в них сведений не всегда достаточно для
полного и правильного определения дефектов непосредственно
в производственных условиях. Основной недостаток известных
рекомендаций состоит в том, что они в большинстве случаев
описывают и классифицируют дефекты в исходном состоянии
(на горячекатаных полосах) и не учитывают изменения дефек­
тов при последующей обработке металла. Кроме того, принятая
в работах терминология не согласуется с ГОСТ 20845—75 и
ГОСТ 21014—75 на дефекты поверхности, что затрудняет на
практике аттестацию полупродукта и готового холоднокатаного
металла. Между тем, по мере прохождения металлом различ38
3. Трансформация дефектов, связанных с наличием окалины на
поверхности листовой стали, на различных технологических переделах
Названия
дефектов [10]
Характеристика дефектов после операций (термины по
ГОСТ 20845-75 и ГОСТ 21014-75)
горячей
прокатки
травления
холодной прокатки
Вкатанная ока- Вкатанная окали­ Вкатанная окали­
Пятна и дорожки
печной окалины
лина
на
на
Вкатанная ока- Вкатанная окали­ Вкатанная окали­
Пятна и дорожки
воздушной окалины лина
на, остатки окали­ на, серые пятна (2)
ны, раковины от
окалины (1)
Точечная окалина
Вкатанная ока­ Вкатанная окали­ Вкатанная окали­
лина
на, рябизна, сет­ на, рябизна (2)
ка отпечатков (2)
Мазки окалины:
Остатки окалины, Серые пятна, не­
черные
Окалина
недотрав (1)
дотрав
Окалина, вка­ Остатки окалины, Серые пятна, не­
красные
танная окали­ недотрав (2)
дотрав (2)
на (1)
Окалина, свет­ Остатки окалины, Серые пятна, не­
светло-серые
дотрав (2)
лые полосы (1) оттенки травле­
ния (2)
—
Недотрав
Недотрав
Недотрав
П р и м е ч а н и е . Дефекты, обозначенные (1), расположены в порядке их
наибольшей вероятности; (2) — частично или полностью устраняются на соответст­
вующем переделе.
ных стадий переработки вид дефектов поверхности изменяется
существенно. Так, например, в одних случаях при травлении
горячекатаных полос точечная вкатанная окалина может быть
устранена полностью. В других — на месте вкатанной окалины
могут образоваться раковины рябизны. После холодной про­
катки рябизна может полностью выкататься или оставить на
поверхности незначительные следы, которые в соответствии
с ГОСТ 21014—75 должны быть классифицированы как «серые
пятна».
Данные о преимущественном характере изменений дефектов,
связанных с наличием окалины на поверхности полос, на раз­
личных стадиях процесса производства холоднокатаного лис­
та представлены в табл. 3.
После солянокислотного травления на поверхности горяче­
катаных протравленных полос могут наблюдаться мазки чер­
ной блестящей окалины, располагающиеся параллельно или
под небольшим углом к направлению прокатки. Причиной
образования окалины такого вида является накопление
на поверхности травильного раствора минерального масла,
39
попадающего в ванны с полосой в случаях утечек масла из гид­
равлических систем НТА. При концентрации масла в травиль­
ном растворе более 1 г/л появление указанного дефекта носит
массовый характер. Это связано с тем, что скорость стравлива­
ния значительно снижается уже при содержании 0,3—0,5 г/л
масла в травильном растворе. Характеристика и способы преду­
преждения дефекта остатки окалины в виде мазков черного
цвета будут рассмотрены ниже.
Вероятность образования дефектов перетрав и остатки ока­
лины на поверхности протравленных горячекатаных полос сни­
жается при добавках в травильные-растворы ингибиторов трав­
ления [36].
Качество поверхности горячекатаного травленого металла
и, в частности, загрязненность поверхности солями железа
в значительной степени определяется режимами промывки
полос после травления. Для обеспечения высокого качества
поверхности листового проката загрязненность металла хлорионами после солянокислотного травления и промывки не
должна превышать 15—20 мг/м2 .Н аилучш ие показатели чис­
тоты поверхности полос достигаются на современных НТА
при каскадной схеме промывки полос после травления (за­
грязненность поверхности полос хлоридами не превышает
8 мг/м2 при расходе воды 10— 15,м3 /ч) [75]. На рис. 14 в виде
примера показана схема каскадной промывки полос, реализо­
ванная в линии НТА-1 цеха холодной прокатки листовой стали
КарМК.
Эффективность смыва загрязнений с поверхности полос пос­
ле выхода из травильной ванны в значительной степени зави­
сит от температуры воды. Повышение температуры промывоч­
ной воды приводит к увеличению интенсивности смыва загряз­
нений с поверхности полосы, что объясняется улучшением рас­
творимости соединений железа. В то же время при повышении
температуры промывочной воды возрастает степень поверх­
ностного окисления металла кислородом воздуха (коррозия
с кислородной деполяризацией) за счет протекания следующих
химических реакций:
Ее + Н 2О + Х/ 2О 2 = Ре (ОН)2 ;
ЗРе 4- 2О2 = Ре 3О4 .
Продукты окисления ухудшают внешний вид травленой
и холоднокатаной полосы, загрязняют промывные воды и сма­
зочно-охлаждающую жидкость на стане холодной прокатки.
Величину поверхностного окисления можно достаточно точно
оценить по степени потемнения поверхности металла.
Промывку полосы после выхода из травильной ванны це­
лесообразно производить при такой температуре, которая
40
Рис. 14. Схема каскадной промывки полос:
/ — отжимные ролики; 2 — гуммированные направляющие ролики; 3 — насосы.
Рис. 15. Влияние температуры промывочной воды на степень потемне­
ния поверхности травленого металла (/, Г ) и эффективность смыва хло­
ридов (2, 2'):
1,2 — травление без ингибитора; Г, 2' — травление с ингибитором.
обеспечивала бы эффективный смыв загрязнений и не вызыва­
ла бы заметного окисления поверхности металла. Детальные
исследования влияния температурных условий промывки на
эффективность смыва хлоридов и степень потемнения поверх­
ности металла выполнены на КарМК.* Результаты этих
исследований приведены на рис. 15.
Согласно полученным данным, с увеличением температуры
воды повышается эффективность смыва хлоридов с полосы,
но при этом усиливается степень потемнения поверхности
образцов. Добавление ингибитора ТДА в промывочную воду
(0,05 г/л) приводит к снижению количества остаточных хлорионов на полосе и уменьшает степень потемнения поверхности
металла. При повышении температуры, промывочной воды до75 °С в присутствии ингибитора ТДА содержание хлор-ионов
на полосе не превышает 15 мг/м2 . При этом обеспечивается
удовлетворительный внешний вид поверхности металла.
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ДЕФЕКТОВ
НА ПОВЕРХНОСТИ ПОЛОС
ПРИ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКЕ СТАЛИ
Анализ показателей работы отечественных непрерывных
широкополосных станов холодной прокатки свидетельствуетг
что доля их простоев, обусловленных порывами полос, состав­
ляет 20—40 % общего количества аварийных технологических
* Г. Г. Сафиным, Т. П. Масуновой, П. П. Черновым.
41
простоев. При этом уменьшение производительности станов
из-за названных простоев достигает 10— 12 %. Порывы полос
являются одной из основных причин получения разнотолщинного металла. Длина утолщенных участков полос в местах
порывов достигает на станах холодной прокатки 25—30 м, а
на станах прокатки жести — 40—50 м. Эти же участки, как
правило, имеют повышенную пораженность поверхностными
дефектами, обусловленную повреждением полос о проводковую
арматуру и увеличением сваривания витков полосы в рулонах
при отжиге их в колпаковых печах.
Практика показывает, что основной причиной порывов про­
катываемых полос являются дефекты подката (в первую оче­
редь поверхностные). Например, на пятиклетевом стане 1700
холодной прокатки КарМК доля порывов из-за поверхностных
дефектов составляет 55 %, а на шестиклетевом стане бесконеч­
ной прокатки жести 1400 того же комбината — 80 % общего
количества порывов. В то же время одинаковые дефекты по­
верхности могут в зависимости от технологических режимов
холодной прокатки в одних случаях приводить к порывам по­
лос, в других — нет.
Таким образом, исключить порывы можно путем устра­
нения дефектов подката и совершенствования режимов
холодной прокатки полос.
Все порывы полос при холодной прокатке в зависимости от
вызывающих их причин могут быть условно разделены на три
основные группы: порывы из-за дефектов сталеплавильного
происхождения, обусловленных нарушениями технологии вы­
плавки, раскисления и разливки стали; порывы из-за дефектов
поверхности подката, возникающих при горячей прокатке и
травлении полос; порывы, обусловленные нерациональной тех­
нологией непосредственно холодной прокатки полос (вслед­
ствие неблагоприятных режимов обжатий, натяжений, профи­
лировок валков).
Основными дефектами сталеплавильного происхождения,
опасными с точки зрения порывов полос, являются раскатан­
ный пузырь, слиточная плена, расслоение, неметаллические
включения (волосовины).
Раскатанный пузырь — результат вскрытия при горячей
или холодной прокатке несплошностей в местах наличия незаварившихся подкорковых пузырей слитка. Он имеет вид по­
верхностных вздутий и чешуйчатых отслоений, вытянутых по
направлению прокатки. На образцах порывов полос по раска­
танному пузырю, как правило, обнаруживаются строчечные
сквозные разрывы в местах расположения дефекта.
Дефект слиточная плена на холоднокатаных полосах про­
является в виде единичных крупных отслоений металла. Ниж42
няя поверхность плены загрязнена частицами различных окислов. Порывы полос по пленам имеют вид крупных сквозных
разрывов по месту расположения этих дефектов. Порывы полос
по раскатанному пузырю и слиточной плене происходят пре­
имущественно при локализации дефектов в прикромочных зо­
нах полос.
Дефекты расслоение и волосовина образуются при наличии
в стали значительного количества крупнозернистых неметал­
лических включений. Волосовины образуются при залегании
включений рассредоточенными группами у поверхности полос.
На холоднокатаном металле волосовины имеют вид вытянутых
вдоль направления прокатки узких нарушений сплошности по­
верхности или разнотональных дорожек. В местах порывов
полос обнаруживается цепочка сквозных разрывов. Дефекты
расслоение образуются при залегании крупных скоплений
неметаллических включений на значительной глубине по тол­
щине полос.
Порывы полос по расслоению имеют вид гармошки с круп­
ными сквозными разрывами, расположенными преимуществен­
но на средних по ширине участках полос. В поперечном сечении
явно различаются два слоя металла, которые в большинстве
случаев расщепляются.
Характерный вид участков полос в местах порывов по
основным дефектам сталеплавильного происхождения и
микроструктура металла в зоне дефектов показаны на
рис. 16.
Причины возникновения и рекомендации по исключению
образования дефектов сталеплавильного происхождения в до­
статочной степени известны ПО; 29]. На металлургических пред­
приятиях для предупреждения указанных дефектов при про­
изводстве холоднокатаного листа и жести широко используют­
ся следующие основные мероприятия: регламентирование
температуры и степени окисленности металла при разливке;
применение для раскисления металла ферромарганца с нормиро­
ванным содержанием кремния (менее 2,0 %); разливка металла
в изложницы, оборудование манжетами; разливка стали с ис­
пользованием интенсификатора кипения на основе порошко­
вой окиси железа; отсечка конечного шлака механическим и
химическим способами; исключение оплавления и пересижива­
ния слитков в нагревательных колодцах слябинга.
Как уже говорилось выше, основными дефектами поверх­
ности, возникающими при горячей прокатке и травлении по­
лос, являются вкатанная окалина, раковины, отпечатки, по­
вреждения, обусловленные повреждением полос при транспор­
тировании и намоточных операциях (риски, царапины,
забоины, продиры).
43
е
Рис. 17. Участки металла с поверх­
ностными дефектами, образующимися
при прокатке полос размерами 0,25 X
X 850 мм:
а — вкатанная окалина; б — риски; в —
поперечные продиры.
Царапины и продиры на по­
верхности холоднокатаных лис­
тов, а также на листовом про­
кате другого назначения часто
образуются вследствие относи­
тельного смещения витков при
сматывании
и разматывании
рулонов протравленных полос.
Эти дефекты не только ухудшают качество поверхности листо­
вой продукции, но и являются причинами порывов полос при
холодной прокатке. Исследования, выполненные на Магнито­
горском металлургическом комбинате, показали [47], что чем
больше толщина подката и выше концентрация поверхностно­
активных веществ в смазке, используемой для промасливания
горячекатаных полос после травления, тем меньше царапин обра­
зуется на поверхности холоднокатаной стали. На Череповецком
металлургическом комбинате для уменьшения количества ца­
рапин и продиров горячекатанные полосы после травления
перед смоткой в рулоны промасливают эмульсией АНСК-50
концентрацией 7—9 %, которая создает на поверхности стали
антизадирную пленку. Такое промасливание в несколько раз
уменьшает отбраковку холоднокатаных полос из-за дефектов,
Рис. 16. Внешний вид прокатываемых полос в местах зарождения раз­
рывов из-за наличия на поверхности подката раскатанного пузыря (а),
слиточной плены (б), неметаллических включений (в), структура металла
в местах расположения названных дефектов (г, д, е).
45
связанных с повреждением поверхности металла при Относи­
тельном смещении витков в рулонах [26]. Аналогичные резуль­
таты получены на металлургическом комбинате «Запорожсталь»
при использовании в качестве промасливателя эмульсии по­
лимеризованного хлопкового масла [41].
Типичные виды участков металла с зарождающимися оча­
гами разрушений, возникающих из-за наличия на подкате ука­
занных дефектов и приводящих к порывам полос при холодной
прокатке*, показаны на рис. 17. Для большинства дефектов
данной группы характерно образование и развитие при холод­
ной прокатке микротрещин и надрывов в деформируемом ме­
талле, которые являются потенциальными источниками поры­
вов полос.
При прокатке дефектного участка из-за локальной разнотолщинности металла в зоне дефекта деформация его неравномерна
по ширине и толщине полосы. Поверхностные объемы металла,
имеющего раковины, царапины, продиры и другие аналогичные
дефекты, получают меньшую относительную деформацию,
в результате чего в них возникают растягивающие напряжения.
При достижении растягивающими напряжениями величины
предела прочности деформируемого металла на его поверхнос­
ти в зоне дефекта образуются микротрещины. Если растягива­
ющие напряжения достигают величины предела прочности по
всей толщине прокатываемого металла, то в зоне дефекта обра­
зуется сквозной разрыв, который в свою очередь является кон­
центратором напряжений и потенциальным источником поры­
ва полосы.
Уровень напряжений, возникающих при холодной прокатке
в местах расположения дефектов, приближенно можно оценить
по разности деформаций металла непосредственно в зоне де­
фекта и прилегающих к нему областях. При прокатке полос
исходной толщиной Но с абсолютным обжатием в клети А/г
степень деформации равна 8 = АА/Л0 . В зоне расположения
дефекта (риски, царапины и др.) глубиной 6 вследствие умень­
шения обжатия металла на величину 6 степень деформации
ев = (АА — $)1(Н0 — 6) оказывается меньшей. Величина воз­
никающих при этом в зоне дефекта напряжений о будет про­
порциональной разности этих деформаций
в = Е (ъ — е^).
Используя выражения для 8 и 85, можно записать следующие
зависимости уровня напряжений от толщины полосы, глубины
дефекта и степени деформации:
о = т т г ^ т Е или о = -7-7Г— г “ Е,
Н0/о — 1
й0/о — 1 р .
(3)
' '
* Влияние поверхностных дефектов подката на порывы полос при
холодной прокатке исследовано совместно с Ф. И. Зенченко, Е. А. Бенде­
ром, В. И. Барановым, Г. Ю. Барминым, В. И. Виноградовым.
46
Е—модуль упругости прокатываемого металла; р =
=кй1кг —коэффициент вытяжки; к^—толщина полосы после
где
прокатки.
Анализ зависимости (3) показывает, что уровень напряже­
ний в зоне расположения дефекта в процессе прокатки полос
возрастает при уменьшении отношения Ло/6, т. е. при увеличении
относительной глубины дефектов. После прокатки величина
напряжений будет тем меньшей, чем больше степень деформа­
ции металла. Обусловлено это тем, что с повышением обжатия
различие в величинах степени деформации основного металла
и металла в местах дефектов уменьшается.
Следует, однако, иметь в виду, что при значительной вели­
чине отношения
из-за высокого уровня напряжений раз­
0
рушение металла может произойти на самой начальной стадии
его деформирования. Поэтому основным показателем, харак­
теризующим опасность порыва прокатываемого металла, явля­
ется отношение глубины дефекта к исходной толщине подката.
Такой же вывод следует из анализа зависимости напря­
жений, возникающих у поверхности металла в зоне дефекта,
предложенной в работе [91:
а = [6/(Л0 — Л ^ е Е .
(4)
д/к
После упрощений формулу (4) можно представить в виде
о =
Такая запись наглядно показывает прямую пропор­
циональную зависимость величины о от отношения глубины
дефекта к толщине подката.
Поверхностные дефекты и внутренние несплошности ме­
талла являются концентраторами напряжений. В общем случае
при пластической' деформации концентрация напряжений в
зоне дефекта оказывается тем большей, чем дефект острее, чем
меньше радиус закругления в вершине дефекта. Соответствен­
но и при прокатке образование трещин в зонах расположения
дефектов на поверхности прокатываемого металла зависит не
только от глубины дефектов (например, рисок, царапин, забо­
ин), но и от остроты царапин, рисок. Наблюдения на станах
холодной прокатки 1700 и 1400 КарМК показали, что при оди­
наковой глубине царапин, рисок разрывы полосы в зонах
их расположения происходят тем скорее, чем больше острота
дефектов. Аналогичный результат получен и при исследова­
нии формоизменения дефектов в процессе прокатки труб [21].
При холодной прокатке поверхностные дефекты полос, име­
ющие достаточно грубые заусенцы, получив большую по сравне­
нию с основным металлом деформацию и, следовательно,
оказавшиеся более твердыми, вкатываются в поверхность ме­
талла, продавливая его иногда до сквозных разрывов. Эти
грубые заусенцы могут частично выкрашиваться при прокатке
дЕ/ко.
47
Рис. 18. Надрывы по кромкам
холоднокатаных полос, вызван­
ные локальным утонением кро­
мок подката.
и повторно вкатываться,
оставляя на поверхности
дефекты раковина и вка­
танные металлические час­
тицы. Выкрашивание частиц металла может происходить при
«отсутствии заусенцев на подкатке в местах образования мик­
ротрещин, обусловленных высокими растягивающими напря­
жениями.
Весьма близким к описанному является механизм порывов
прокатываемых полос по рваной кромке, образовавшейся
вследствие локального утонения ее на подкате. Наиболее час­
тыми причинами утонения кромок полос подката являются на­
рушения монтажности прокатки металла по ширинам и повы­
шенный износ рабочих валков стана горячей прокатки. На
рис. 18 показан характер рваной кромки, образовавшейся при
прокатке жести толщиной 0,28 мм из подката номинальной
толщиной 2,4 мм, прикромочное утонение которого достига­
ло 0,22 мм.
Основными направлениями борьбы с назваными дефектами
являются устранение источников механического повреждения
полос подката, качественное удаление окалины, предотвраще­
ние вкатывания инородных частиц в поверхность деформиру­
емого металла, обеспечение равномерного выпуклого профиля
поперечного сечения подката (при величине выпуклости 0,02—
Ю,05 мм) 19; 10].
Порывы полос, происходящие из-за неправильной настрой­
ки стана и нерационального выбора режимов прокатки, необ­
ходимо рассматривать в комплексе с первыми двумя группами
причин порывов. Наличие дефектов поверхности на подкате
при одинаковых условиях прокатки всегда увеличивает
вероятность порывов и, наоборот, правильный выбор режимов
холодной прокатки может предотвратить порыв полосы даже
при достаточно грубых дефектах подката. Основной предпо­
сылкой исключения порывов в линии стана холодной прокатки
является обеспечение необходимого уровня межклетевых на­
тяжений и их равномерности по ширине полосы. Это требова­
ние обычно нарушается при заправке полосы, а также в пере­
ходных режимах, например, при прокатке участков со сварны­
ми швами. При отсутствии дефектов поверхности порывы по
натяжению характеризуются, как правило, прямой линией
разрыва, направленной перпендикулярно или под небольшим
углом к направлению прокатки.
48
Порывы при холодной прокатке могут возникать и вслед­
ствие повреждения поверхности полосы непосредственно в ли­
нии стана холодной прокатки из-за образования наваров и
выкрошек рабочих валков, контакта полосы с проводковой ар­
матурой и т. д. Выявление и устранение этих дефектов на прак­
тике не вызывает существенных затруднений-.
Для целенаправленного поиска причин, приводящих к
порывам прокатываемого металла, и разработки мер по их
устранению значительный интерес представляет выяснение за­
кономерностей распределения дефектов и связанных с ними
порывов по длине и ширине полос. На шестиклетевом стане
1400 КарМК были проведены наблюдения, в ходе которых
фиксировали виды дефектов, приведших к порывам прокатыва­
емых полос, расположение дефектов по длине и ширине полос,
а также характер изменения межклетевых натяжений в момент
порывов. Порывы полос по сварным швам при этом не учи­
тывали.
Анализ показал, что основная часть порывов (74 %) при­
ходится на концевые участки (длиной 15—25 мм) горячека­
таных полос подката, при прокатке которых осуществлялось
торможение стана для пропуска сварных стыков полос. Повы­
шенная обрывность полос в районе концевых участков обуслов­
лена следующими факторами: повышенной запороченностью
концов полос поверхностными дефектами; колебаниями меж­
клетевых натяжений при разгоне и торможении стана; нерав­
номерным распределением удельных натяжений по ширине
полос из-за нестабильности профиля поперечного сечения и
серповидности концевых участков подката.
Запороченность концов полос подката поверхностными
дефектами оценивали по результатам контроля в линии непрерыв­
но-травильного агрегата качества партии горячекатаного ме­
талла, состоящей из 160 рулонов. Качество задних (по горячей
прокатке), наиболее запороченных дефектами концов полос
контролировали на длине 40—50 м, передних — на длине 20 м.
Материалы этих исследований приведены в табл. 4.
Анализ результатов контроля задних концов показал
(табл. 4), что в наибольшей степени дефектами поражены кон­
цевые участки длиной 25—30 м. На остальной части длины по­
лос качество поверхности относительно стабильное. На передних
концах полос наиболее запорочены дефектами концевые участ­
ки длиной 10— 15 м. Если в соответствии с данными табл. 4
количество дефектов на поверхности задних концов подката
при длине обрези 6 м принять за 100 %, то при величине обрези 13 м на подкате сохраняется лишь 78,7 % первоначального
количества дефектов, при обрези 20 м — 61,7 %, 28 м — 36,1,
37 м — 29,7, 44 м — 25,5 %.
4 5—290
49
Наблюдения за холодной прокаткой подката с увеличенной
(до 20—25 м на переднем и 10— 15 м на заднем^концах) конце­
вой обрезью показали, что количество порывов полос сократи­
лось в 2,3 раза по сравнению со средним уровнем обрывности
при прокатке подката с величиной обрези менее 10 м.
Влияние динамики изменений натяжений подлине и ширине
полос на их порывы в процессе прокатки жести авторы исследо­
вали на шестиклетевом стане 1400 КарМК. При этом осциллографировали величины полных натяжений во всех межклете­
вых промежутках и распределение удельных натяжений *
(в 5 точках) по ширине полос. Исследования показали, что
полные межклетевые натяжения даже при пропуске сварных
швов изменяются не более чем на 20 % (при средних значениях
10— 15 %) и, следовательно, этот фактор не оказывает реша­
ющего влияния на обрывность прокатываемых полос. В то же
время при прокатке концевых участков полос зафиксировано
существенное перераспределение удельных натяжений по ши­
рине прокатываемого металла. Например, различие натяже­
ний по ширине полос за клетью № 6 стана 1400 достигало 40 %,
что объясняется нестабильностью профиля поперечного се­
чения и серповидностью концевых участков подката.
Таким образом, повышенная обрывность полос при прокат­
ке сварных швов объясняется в первую очередь двумя причи­
нами: повышенной запороченностью концевых участков по­
верхностными дефектами и перераспределением удельных
натяжений по ширине полос из-за нестабильности геометри­
ческих характеристик подката.
Анализ распределения по ширине полос дефектов, вызыва. ющих порывы металла, в частности, при прокатке жести
полос размерами 0,25 х 850 мм, показал, что большинство
дефектов (в среднем 63 %) расположены в прикромочных
зонах (на расстоянии до 150 мм от кромок полос). На промежу­
точные зоны, расположенные н а . расстоянии 150—300 мм от
кромок, приходится 16 % дефектов. Остальные источники по­
рывов расположены в центральной по ширине части полос.
Указанное соотношение в распределении дефектов, приводя­
щих к порывам полос, сохраняется по всей линии стана неза­
висимо от промежутка, где произошел порыв (рис. 19).
Проведенные исследования позволили также установить
качественные различия в распределении источников порывов
по длине и ширине полосы. Так, например, дефекты вкатан­
ная окалина располагаются преимущественно на передних
* Распределение удельных натяжений по ширине прокатываемых
полос фиксировали с помощью датчика конструкции Киевского института
автоматики.
50
4 Пораженность задних концов горячекатаных полос дефектами
поверхности________ _____________________________________________________
Количество (ед.) дефектов на
поверхности подката при длине
обрезаемых концов, м
Итого
Вид дефекта
13
6
Складки
Замятая кромка
Царапины и риски
Окалина, раковины от ока­
лины
Гофра
Надавы
Плены
И того:
37
28
20
44
Коли­
чест­
во, ед.
о/
/0
10
6
6
7
2
8
3
3
4
1
3
4
3
2
2
2
3
2
26
19
26
16,7
12,2
16,7
9
0
13
3
47
6
0
11
3
37
4
1
12
2
29
1
2
5
1
17
3
0
4
0
14
1
0
3
1
12
24
3
48
10
156
16,4
1,9
30,8
6,3
100
(по ходу горячей прокатки) концах полос и нет четкой законо­
мерности в распределении их по ширине полос. Этот вывод
согласуется с данными работы [9]. Плены и раскатанные пу­
зыри локализуются, как правило, в прикромочных, а расслой
и волосовины — в центральных зонах полос. Закономерности
в распределении по ширине полос дефектов, вызванных ме­
ханическим повреждением, не обнаружены.
Увеличенная обрывность полос по дефектам, расположен­
ным в прикромочных зонах, объясняется влиянием неравно­
мерности натяжений по ширине прокатываемого металла на
напряженное состояние его кромок и наличием отдельных ви­
дов дефектов.
Влияние технологических факторов процесса холодной
прокатки на выкатываемость дефектов на поверхности полос ис­
следовали на стане дуо-кварто 200 КарМК. В качестве исход­
ных заготовок использовали горячекатаные полосы разме­
рами 2,3 X 120 мм из стали марки 08кп с пределом текучести
270—330 МПа, на которые искусственно наносили дефекты
разной глубины и формы. Полосы прокатывали до конечной
толщины 0,25—0,5 мм за 5— 11 проходов, периодически заме­
ряя глубину 6 дефектов специальным приспособлением с
точностью до 0,01 мм. Прокатку осуществляли с натяжением
500—200 МПа в шлифованных и насеченных валках с исполь­
зованием эмульсии на основе эмульсола ЭТ-2у.
Зависимость степени выкатываемости однотипных, но раз­
личной глубины дефектов риска от величины суммарного обжа­
тия е 2 , оцениваемой отношением глубины дефекта 6 к толщине
к прокатываемых полос, представлена на рис. 20. В соответ­
ствии с полученными данными (рис. 20) количественные и
4*
51
Рис. 19. Распределение источников порывов полос по ширине прокаты­
ваемого металла:
/ — в прикромочных зонах шириной 150 мм; 2 — в зонах на расстоянии 150—
300 мм от кромок; 3 — в средней зоне по ширине полос.
Рис. 20. Уменьшение относительной глубины дефектов риска в про­
цессе холодной прокатки полос толщиной 2,3 мм и шириной 120 мм в за­
висимости от степени суммарной деформации (диаметр рабочих валков —
55 мм, шероховатость поверхности валков На — 0,18 мкм; величина пол­
ных переднего и заднего натяжений при прокатке — по 8 кН).
качественные изменения, претерпеваемые дефектами в процессе
холодной прокатки, проходят в четыре стадии: I — стадия
резкого уменьшения относительной глубины дефектов (1 н
тенсивная выкатываемость дефектов); II — замедление и пре­
кращение уменьшения относительной глубины дефектов, на­
чало образования микротрещин и надрывов; I I I — развитие
роста микротрещин; IV — образование сквозных разрывов.
В зависимости от степени относительного обжатия и глу­
бины дефектов их эволюция в процессе деформации может за­
кончиться на любой из указанных стадий. В условиях рассмот­
ренного эксперимента полное выкатывание рисок происходило
при относительной глубине дефекта ЫН, равной 0,05. В местах
дефекта с начальной глубиной
ЫН = 0,07...0,17 после хо­
лодной прокатки на полосах появлялись поперечные надрывы,
не приводившие к сквозным разрывам. При относительной глу­
бине дефектов более 0,2 после прокатки в деформированном
металле появлялись сквозные разрывы.
Приведенные данные позволяют представить механизм
выкатывания дефектов следующим образом. На первой стадии
прокатки уменьшение глубины дефектов происходит без нару­
шения целостности поверхности полос, поскольку деформиру­
емый металл достаточно пластичен и возникающие в зоне де­
фектов растягивающие напряжения не достигают, его предела
прочности. Дефицит металла в зоне дефектов частично покры­
вается поперечным смещением объемов металла из непосред52
Рис. 21. Выкатываемость дефектов
различного типа с одинаковой ис­
ходной глубиной:
/ __ точечный надав (забоина); 2 —
риска; 3 — продир (условия прокатки
те же, что и в примере на рис. 20).
ственно прилегающих к этим
зонам участков. С ростом де­
формации пластичность метал­
ла уменьшается, а полеречное
смещение его микрообъемов
прекращается. Вследствие этого растягивающие напряжения
в поверхностных слоях быстро достигают критических значе­
ний, что приводит к образованию микротрещин. Дальнейшая
деформация приводит к разрастанию микротрещин и в конце
концов к сквозным разрывам.
Рассмотренный механизм трансформации поверхностных
дефектов металла в процессе прокатки позволяет предполо­
жить разную интенсивность выкатываемости дефектов в слу­
чае различной их формы. С увеличением ширины дефектов
выкатываемость их должна ухудшаться вследствие того, что
поперечное смещение металла в меньшей степени способно
покрыть дефицит металла в зонах повреждений. Наилучшей
выкатываемостью с позиций представленного механизма долж­
ны обладать мелкие точечные дефекты.
Экспериментальные данные о выкатываемости дефектов
трех разных типов с одинаковой исходной глубиной, представ­
ленные на рис. 21, подтверждают высказанные предположения.
Следует отметить, что на второй и третьей стадиях выкаты­
вания дефектов зачастую глубина их изменяется скачкообраз­
но (рис. 20 и 21). Это связано с выкрашиванием вкатанных
частиц металла в зоне дефекта из-за хрупкого разрушения
дефектных слоев металла под действием растягивающих на­
пряжений и последующим сглаживанием образовавшихся ра­
ковин на поверхности прокатываемых полос. Кроме того,
причиной немонотонного изменения глубины дефектов явля­
ется перераспределение микронапряжений в зоне металла.
Так, на первом этапе деформирования максимальный уровень
напряжений создается в тех местах, где зарождаются первые
микротрещины. Глубина этих микротрещин’ в первый период
прокатки интенсивно возрастает. По мере роста степени де­
формации на поверхности дефектов интенсивно зарождаются
новые микротрещины. Благодаря этому уровень напряжений
в зонах первоначально образовавшихся трещин снижается,
прекращается их углубление и создаются условия для их
частичной выкатываемости.
53
5. Режимы обжатий и натяжений при прокатке полос жести размерами
2,4/0,25 X 850 мм
Номера клетей и
межклетевых проме­
жутков
1
2
3
4
5
6
Степень деформа33—36
35—39
33—37 35—38
34—37 5— 10
ции, %
Величины удельных 170—210 130— 165 150— 180 2 0 0 -2 2 0 160— 190 —
межклетевых натя­
жений, Н/мм 2
Влияние технологических параметров процесса холодной
прокатки на обрывность полос исследовалось преимуществен­
но на шестиклетевом стане 1400 КарМК, где в период освое­
ния производства жести количество порывов было значитель­
ным.* Режимы обжатий и натяжений при прокатке жести раз­
мерами 2,4/0,25 X 850 мм, которые применялись в период
освоения названного стана, приведены в табл. 5.
Согласно приведенным данным, режим обжатий при про­
катке жести толщиной 0,25 мм характеризовался примерно
одинаковыми относительными деформациями в первых пяти
клетях (на уровне 33—39 %) и пониженными (до 5— 10 %)
обжатиями в последней клети стана 1400. При таком режиме
обжатий наиболее загруженной по усилию (давлению на вал­
ки) прокатки оказывалась клеть № 5. В клети № 4 использо­
вали рабочие валки, насеченные дробью до получения шеро­
ховатости поверхности На = 4,0...5,5 мкм. Такие же рабочие
валки применяли в клети № 1 с целью улучшения условий
захвата и повышения поперечной устойчивости полосы. Для
снижения усилия прокатки в клетях с насеченными валками
и пятой клети поддерживали максимальные удельные натя­
жения (180—220 Н/мм2) в первом и четвертом межклетевых
промежутках.
Прокатка жести по указанным режимам обжатий и натяже­
ний сопровождалась повышенной обрывностью полос. В сред­
нем количество порывов при прокатке жести толщиной 0,25 мм
составляло в 1—5 межклетевых промежутках соответственно
1,2; 0,8; 6,5; 4,0; 15 шт. на 1000 т проката. Прокатываемость
сварных швов находилась в пределах 85—90 %.
* В работе принимали участие Ф. И. Зенченко, В. И. Баранов, О. Н. Со­
сковец, Е. А. Бендер, Н. А. Л ялька, А. П. Грищенко, Ф. Г. Шек, В. И. Ви­
ноградов, Л. Г. Матюха, Г. М. Бакланова, Л. В. Меандров, Л. Л. Анку­
динов, В. Н. Скороходов, А. В. Ноговицын, М. Б. Цалюк, Б. Я. Микитянский, М. И. Шаравин.
54
Исследования показали, что повышенная обрывность по­
лос при прокатке по указанным режимам объяснялась сле­
дующими причинами.
Интенсивная деформация металла в первых клетях стана
в сочетании с достаточно высоким уровнем удельных натя­
жений ухудшала выкатываемость дефектов, способствовала
образованию микротрещин и надрывов в местах расположе­
ния дефектов уже после прокатки во второй и третьей клетях.
В соответствии с приведенными выше данными углубление
трещин и образование сквозных разрывов происходило после
суммарной деформации полос на 70—80 %. При рассматрива­
емом режиме обжатий такая степень деформации достигалась
после обжатия полос в третьей-четвертой клетях. Поэтому
обрывность полос увеличивалась, начиная с третьего межкле­
тевого промежутка.
Увеличенная обрывность полос в последнем промежутке
объясняется, помимо указанных причин, максимальным зад­
ним натяжением в клети № 5, которое способствовало вскры­
тию дефектов. Кроме того, малая величина обжатия в клети
№ 6 ослабляла эффект самовыравнивания вытяжек по ширине
прокатываемых полос, и следовательно, затрудняла выравни­
вание удельных натяжений по ширине металла в последнем
промежутке и за шестой клетью.
Проведенные исследования показали необходимость при­
менения на шестиклетевом стане 1400 КарМК режимов про­
катки, предусматривающих снижение обжатий в первых
клетях до 28—32 %, увеличение обжатия в клети № 6 до 32—
38 % и обеспечение удельных межклетевых натяжений на
уровне (0,15—0,22) а г где а т — предел текучести прокаты­
ваемого металла. Эффективность холодной прокатки жести
по режимам со сравнительно высокими (до 35—40 %) обжати­
ями в последней клети стана и предельно низкими межклете­
выми натяжениями, уменьшающимися, причем, от первого
межклетевого промежутка к последнему, доказана многолет­
ним опытом эксплуатации пятиклетевого стана 1200 Магни­
тогорского металлургического комбината [57; 581.
Внедрение на стане 1400 КарМК режимов прокатки жес­
ти, предусматривающих высокую степень деформации металла
в шестой клети, позволило уменьшить количество порывов
более чем в 5 раз. Прокатываемость сварных швов возросла
до 97,5—99,0 %. Сравнительные данные о распределении об­
жатий и натяжений по клетям стана 1400 и обрывности (вклю­
чая порывы по сварным швам) до и после внедрения этих ре­
жимов прокатки представлены на рис. 22.
Эффективность реализованных режимов состоит в сле­
дующем.
55
Рис. 22. Зависимость количества порывов прокатываемых полос от ре­
жимов обжатий и натяжений при прокатке:
1 — прокатка по режимам, предусматривающим обжатие в шестой клети 5—10 %;
2 — прокатка по режимам, предусматривающим обжатие в шестой клети 32—
38 % и величину межклетевых натяжений на уровне (0,15—0,22) <т (прокатка полос
жести размерами 0,25 X 850 мм).
Рис. 23. Уменьшение относительной глубины дефектов забоина при хо­
лодной прокатке полос в зависимости от степени суммарной деформации,
шероховатости валков и уровня натяжений:
1 — прокатка грубо шероховатыми валками (/?а=5...6 мкм) при удельных величи­
нах переднего и заднего натяжений по 120 Н/мм2 ; 2 — то же при величинах на­
тяжений по 180 Н/мм2 ; 3 — прокатка гладкими валками (/?а = 0,18 мкм) при ве­
личинах натяжений по 120 Н/мм2; 4 — то же при величинах натяжений 180 Н/мм2
(остальные условия те же, что в примере на рис. 20).
Существенное понижение степени деформации в клетях
№ 1—5 значительно уменьшило вероятность образования и
роста микротрещин в местах дефектов металла на данной ста­
дии прокатки. Этому же способствовало снижение уровня
межклетевых натяжений в первых промежутках. Понизить уро­
вень межклетевых натяжений стало возможным благодаря тому,
что обжатия величиной 28—32 % в первых пяти клетях обес­
печиваются и при пониженных до (0,15—0,22) а т величинах
переднего и заднего натяжений. Наиболее существенно натяже­
ние было уменьшено в четвертом межклетевом промежутке.
При относительно равномерном распределении обжатий по
всем шести клетям стана микротрещины развиваются в основ­
ном во время деформации металла в клети № 6. Однако благо­
даря их меньшему количеству и небольшой глубине, а также
сравнительно низким значениям переднего натяжения метал­
ла при прокатке в этой клети (удельное натяжение за клетью
№ 6 не превышает 120 Н/мм2) вероятность порывов полос
резко - сокращается. При повышении обжатия в последней
клети до 32—38 % усиливается эффект самовыравнивания
вытяжек по ширине прокатываемых полос, что уменьшает
опасность их порывов.
Режимы обжатий, предусматривающие интенсивную за­
грузку последней клети, наиболее эффективны при холодной
56
прокатке полос с суммарными деформациями более 80—85 %,
т . е. в первую очередь при производстве холоднокатаной жес­
ти. Более подробно особенности производства жести с безде­
фектной поверхностью будут рассмотрены ниже.
На снижение количества порывов полос при холодной про­
катке положительно влияет применение валков с насеченной,
грубошероховатой поверхностью. Так, в соответствии с
экспериментальными данными, приведенными на рис. 22 (про­
катка на стане 1400 жести по режимам, предусматривающим
в клети № 6 обжатие 5— 10 %), количество порывов полос
за клетью № 4, где использовались насеченные валки (Яа =
= *2,5...3,5 мкм), меньше, чем за клетью № 3, в которую за­
валивали шлифованные валки с параметрами шероховатости
поверхности до # а = 0,5 мкм. Это дало основание предполо­
жить, что уменьшение обрывности полос связано с лучшей
выкатываемостью шероховатыми валками поверхностных де­
фектов металла [43].
Для проверки этого положения на стане дуо-кварто 200
исследовали * влияние шероховатости валков на выкатываемость дефектов. Перед прокаткой на поверхность полос ис­
кусственно наносили точечные дефекты типа забоина одина­
ковой глубины. Полосы затем прокатывали валками с шерохо­
ватой (Да = 5...6 мкм) и гладкой (Да = 0,18...0,32 мкм)
поверхностями. В процессе прокатки фиксировали относи­
тельные обжатия и усилия в каждом проходе. Величину на­
тяжения поддерживали постоянной.
Результаты экспериментов по прокатке полос с дефектами
забоина представлены на рис. 23. Исследования однозначно
показали улучшение выкатываемости дефектов на поверх­
ности полос при увеличении шероховатости валков. Так, напри­
мер, при относительной глубине забоины ЫК = 0,37 этот де­
фект выкатывался шероховатыми валками полностью после
суммарной относительной деформации ^ 6 0 %, а шлифован­
ными валками — после обжатия ^ 8 0 %.
Влияние шероховатости поверхности валков на качество
поверхности прокатываемого металла многогранно. С одной
стороны, при прокатке полос грубо шероховатыми насечен­
ными валками за счет более высокого контактного давления
в очаге деформации быстрее заглаживаются грубые повреж­
дения поверхности прокатываемого металла (вмятины, цара­
пины, риски и др.), чем при прокатке сравнительно гладкими
шлифованными или полированными валками. С другой сто­
роны, опыт прокатки и дрессировки жести на станах 1200
* Исследования проводились совместно с Е. А. Бендером, Г. Ю. Барми­
ным, В. И. Виноградовым, Ю. В. Самодуровым, Ф. И. Зенченко, Л. Г. Матюхой.
57
Магнитогорского металлургиче­
ского комбината показал, что
во время прокатки полос грубо
шероховатыми валками сущест­
венно возрастают контактные
касательные напряжения (си-
состояния п^
О
Рис. 24. Зависимость количества черной жести, отсортированной из-за
дефектов раковина-вдав, от количества металла, прокатанного насечен­
ными рабочими валками первой клети с момента их перевалки (прокатка
жести размерами 0,25 X 850 мм; начальная шероховатость поверхности
валков На = 4,5 мкм, конечная (после прокатки 1500 т металла) На =
= 1,2 мкм.
Рис. 25. Зависимость степени сглаживания дефектов поверхности полос
при прокатке полос толщиной 2,3 мм за два прохода до толщины 1,5—
1,6 мм от величины коэффициента напряженного состояния металла в
очаге деформации (условия прокатки те же, что и в примере на рис. 20):
а — прокатка полос с дефектом забоина начальной глубиной 0,8—1,1 мм; б — то же
с дефектом риска начальной глубиной 0,25—0,38 мм.
лы трения) в очаге деформации и при скольжении поверх­
ности деформируемого металла относительно поверхности вал­
ков микронеровности поверхности валков «сдирают» мелкие
дефекты на поверхности прокатываемых полос (мелкие плен­
ки, налипшие частицы, неметаллические включения и др.),
т. е. грубо шероховатая поверхность валков проявляет аб­
разивный эффект, причем, абразивное воздействие поверх­
ности валков отражается на поверхности полос тем сильнее,
чем больше относительное скольжение поверхностей валков
и прокатываемых полос в очаге деформации. Это явление на­
иболее ярко проявляется при несимметричном процессе про­
катки (с рассогласованием частот вращения верхнего и ниж­
него рабочих валков, при разных диаметрах верхнего и ниж­
него валков, различии условий трения на верхней и нижней
контактных поверхностях очага деформации и др.).
Данные, представленные на рис. 23, раскрывают также
характер влияния натяжения на выкатываемость поверх58
ностных дефектов полос при их прокатке. С ростом натяжения
заглаживание дефектов ухудшается как при прокатке гладки­
ми, так и при прокатке шероховатыми валками. Однако с уве­
личением шероховатости поверхности валков отрицательное
влияние повышения натяжения на выкатываемость дефектов
уменьшается.
Отмеченная в период освоения шестиклетевого стана
1400 КарМК зависимость количества металла, отсортирован­
ного из-за дефектов раковина-вдав, образовавшихся в резуль­
тате раскатывания царапин и рисок на подкате, от продолжи­
тельности эксплуатации насеченных дробью валков первой
клети (массы проката) представлена на рис. 24. Эти данные
наглядно иллюстрируют положительное влияние высокой
шероховатости поверхности рабочих валков стана холодной
прокатки на сглаживание дефектов на поверхности прокаты­
ваемых полос.
Анализ материалов лабораторных и промышленных
экспериментов по холодной прокатке в различных условиях
(при разных величинах обжатий, натяжений, усилий прокат­
ки, шероховатости поверхности рабочих валков и др.) прокат­
ки полос с дефектами на поверхности показал, что в качестве
обобщенного критерия выкатываемости дефектов целесооб­
разно принимать коэффициент напряженного состояния ме­
талла в очаге деформации п^, представляющий собой отноше­
ние среднего контактного давления к среднему значению пре­
дела текучести прокатываемого металла. С увеличением
коэффициента напряженного состояния сглаживание дефектов
на поверхности прокатываемого металла улучшается (рис. 25).
В качестве показателя сглаживания дефектов на рис. 25
принято отношение уменьшения глубины дефектов Дб/б при
прокатке к степени деформации полосы Д/г//г, где Аб — абсо­
лютная величина уменьшения глубины дефектов; Д/г — вели­
чина абсолютного обжатия полосы. Сопоставление графиков
на рис. 25, а и рис. 25, б свидетельствует о том, что интенсив­
ность сглаживания дефектов забоина выше, чем дефектов рис­
ка. Причина такой закономерности состоит в следующем.
Забоина является точечным дефектом, образовавшимся в ре­
зультате локального перераспределения объема металла на
небольшом участке полосы. При прокатке этот дефект пол­
ностью вмещается в очаге деформации и под воздействием
валков металл течет из выступов в углубления. В результате
происходит быстрое «залечивание» поверхности. Дефекты
риска образуются вследствие удаления части металла с по­
верхности полос. При последующей прокатке полос в зоне
дефектов образуется недостаток металла и «залечивание» их
3 а т РУДняется.
59
Механизм сглаживания дефектов поверхности полос при
прокатке аналогичен механизму сглаживания микронеров­
ностей поверхности металла при деформировании осадкой или
прокаткой, в процессе которого величина смятия микронеров­
ностей поковки бойками зависит главным образом от величи­
ны коэффициента напряженного состояния деформируемого
металла [34]. .
Распространенным дефектом холоднокатаных полос явля­
ются отпечатки в виде штрихов на поверхности металла.
Штрихи возникают в результате вдавливания в поверхность
деформируемого металла (отпечатывания) микронаваров, об­
разовавшихся на рабочих валках непрерывного стана холод­
ной прокатки. Отпечатки в виде штрихов на поверхности хо­
лоднокатаного металла представляют собой узкие (шириной
0,5—2,0 мм) полоски различной протяженности, вытянутые
вдоль направления прокатки. Глубина штрихов на полосе
после холодной прокатки не превышает 0,02 мм. После про­
катки полосы на дрессировочном стане глубина штрихов
уменьшается и не превышает 0,01 мм.
Микронавары располагаются на поверхности валков в виде
отдельных узких полосок (колец) шириной от 20 до 200 мм или
сливаются в достаточно обширные области, распространя­
ющиеся иногда на всю рабочую поверхность валка.
Механизм образования микронаваров (штрихов) описыва­
ется [62] следующим образом: высокие контактные давления
и проскальзывание в области контакта прокатываемого ме­
талла с валок способствуют интенсивному выделению тепла
и увеличению температуры в поверхностных слоях контакти­
рующих поверхностей, вызывая унос частиц металла с поверх­
ностей трения, а затем налипание и приваривание их к более
прочной (твердой) поверхности, которой в данном случае яв­
ляется поверхность валков.
При исследовании причин образования отпечатков в виде
штрихов на рабочих валках 5-клетевого стана 1700 КарМК
было установлено [62], что дефект образуется при прокатке
металла толщиной 0,5—0,7 мм. При этом на валках клети
III штрихи появлялись в 47,4 % всех наблюдаемых случаев,
на клети IV — в 49,1 % и на клети II — в 3,5 % случаев. Бы­
ло установлено, что наиболее загруженными являются клети
III и IV. Температура поверхности рабочих валков этих кле­
тей, замеренная после вывалки, достигала 85—90 °С. На ниж­
них валках этих клетей штрихи появлялись чаще, чем на верх­
них (93,9 и 84,4 % соответственно от всех случаев наличия
штрихов).
Для количественной оценки пораженности поверхности
балков микронаварами, приводящими к отпечаткам в виде'
60
Количество прокатанного
металла, т
Рис. 26. Зависимость интенсивности образования микронаваров на ра­
бочих валках стана холодной прокатки и появления отпечатков в виде
штрихов на поверхности прокатываемых полос от количества прокатанного
металла.
Рис. 27. Зависимость интенсивности образования микронаваров на рабо­
чих валках стана холодной прокатки и появления отпечатков в виде штри­
хов на поверхности прокатываемых полос от числа перешлифовок (а) и
величины съема активного слоя (б).
штрихов на поверхности холоднокатаных полос, в работе
[62] использовали коэффициенты интенсивности дефекта
/ и Г:
' = 5 Д/5 В,
где 5 Д — площадь валка, пораженная дефектом; 5 В — общая
площадь валка;
/ ' = 5 д 1000/5в 6,
где 6 — количество металла, прокатанного за кампанию ра­
бочих валков, т.
Показатель / использовали при оценке влияния количест­
ва прокатанного металла (в тоннах и километрах) на интен­
сивность дефекта. Коэффициент Г характеризует интенсив­
ность дефекта после прокатки 1000 т металла.
При математической обработке результатов наблюдений
были получены парные связи, характеризующие зависимость
интенсивности дефекта, оцениваемой показателями / и / ',
от ряда факторов. На рис. 26 показана зависимость интенсив­
ности дефектов / от количества прокатанного металла в пре­
делах кампании (от завалки до вывалки валка). На рис. 27
61
приведены зависимости интенсивности дефекта от числа перешлифовок (а) и общего съема активного слоя рабочих валков
(б). Все зависимости имеют достаточно высокие коэффициенты
корреляции (>1 = 0,87; г2 = 0,58; г3 = 0,66) и значимы.
С увеличением количества прокатанного металла линейно
возрастает интенсивность штрихов (рис. 26). Зависимости,
приведенные на рис. 27, косвенно отражают влияние твердо­
сти поверхности рабочих валков на интенсивность штрихов,
поскольку между съемом (числом перешлифовок) и твердостью
существует прямо пропорциональная зависимость. С учетом
этого, зависимости, представленные на рис. 27, можно объяс­
нить следующим образом: по мере увеличения числа перешли­
фовок валка* увеличения съема активного слоя (снижения
поверхностнойтвердости валка) улучшаются условия схваты­
вания в зоне контакта валка с полосой, так как предшеству­
ющее схватыванию разупрочнение поверхности валка прохо­
дит более легко.
Замечено, что отпечатки в виде штрихов появлялись после
порывов полосы и резких торможений, при которых неизбеж­
ны перераспределение нагрузок между валками и проскаль­
зывание.
Для устранения схватывания на 5-клетевом стане
1700 КарМК внедрено дополнительное охлаждение валков при
выходе полосы из клетей Ш и IV. Это позволило снизить тем­
пературу поверхности рабочих валков на 8—10 °С. Число
перевалок валков по «перегреву» (по наличию на их поверх­
ности микронаваров) уменьшилось на 10 % [62].
К образованию на поверхности холоднокатаных полос де­
фектов отпечатки (небольших бугорков, выступов, местных
утолщений разной величины и формы, периодически повто­
ряющихся на полосе) приводит также появление углублений
(вмятин) на поверхности бочек рабочих валков. Происходит
это, в основном, при попадании в очаг деформации какойнибудь металлической частицы, вызывающей появление мел­
ких вмятин на поверхности рабочих валков. Кроме того, пос­
ле насечки валков дробью на их шейках, где имеется смазка,
остаются дробинки, которые, попадая на бочку валка, также
вызывают появление отпечатков на поверхности прокатывае­
мого металла.
Для изучения влияния твердости рабочих валков на по­
явление этого дефекта в четвертую клеть стана 2500 и в пятую
клеть стана 1200 ММК устанавливали валки с твердостью ра­
бочей поверхности 88—102 ед. по Шору. В результате осмот­
ра каждой полосы на участке рассортировки готовой продук­
ции было установлено, что при твердости бочки валков выше
95 ед. количество готового металла с дефектами отпечатки рез62
ко уменьшалось. Наименьшая пораженность поверхности по­
лос этим дефектом достигается в случаях применения специ­
альных кожухов, надеваемых на шейки насекаемых валков.
Исследования показали, что появление дефекта отпечатки
на холоднокатаных полосах зависит также от качества поверх­
ности кромок подката. Наличие на кромках полосы заусен­
цев и стружки, которые появляются во время утяжки рулонов
на сверточной машине непрерывно-травильного агрегата и
разматывателя непрерывного стана холодной прокатки, не­
избежно приводит к появлению дефектов вкатанные метал­
лические частицы (в виде крошки) и отпечатки.
Для устранения дефекта отпечатки необходимо прокаты­
вать металл в валках класса твердости «А», а также полностью
очищать полосы от металлических и неметаллических частиц.
Отметим, что дефект отпечатки служит одной из основных
причин образования мелких сквозных отверстий («наколовпроколов») на холоднокатаной жести и другом тонколистовом
металле.
При появлении вмятин на поверхности рабочих валков
листовых станов холодной прокатки их рекомендуется [73]
шлифовать со съемом поверхностного слоя на глубину не ме­
нее 0,5 мм. В случаях наличия на поверхности валков мелких
трещин или отслоений глубину съема металла при шлифовке
увеличивают до 0,63 мм. По данным работы [73], хорошими
возможностями для выявления дефектов на поверхности вал­
ков в самой начальной фазе их зарождения, когда дефекты
имеют небольшие размеры и легко удаляются, обладают де­
фектоскопы, принцип действия которых основан на исполь­
зовании токов Фуко. ,
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ
ОБРАЗОВАНИЯ ДЕФЕКТОВ ПОВЕРХНОСТИ
ПРИ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ
И ОТДЕЛКЕ ЛИСТОВОГО ПРОКАТА
На завершающих технологических операциях производ­
ства холоднокатаных полос и листов (при отжиге, дрессиров­
ке, порезке) возможно образование- ряда характерных дефек­
тов поверхности, основными из которых являются различные
пятна загрязнения, пятнистое науглероживание, изломы, ли­
нии скольжения, механические повреждения поверхности
(риски, царапины) и др.
Уровень технологии на этих переделах во многом опреде­
ляет конечные аттестационные показатели качества отделки
поверхности холоднокатаного металла. Поэтому вопросам
63
обеспечения требуемого качества поверхности полос и листов
и совершенствованию в этом направлении технологии их про­
изводства на завершающих технологических переделах долж­
но уделяться самое пристальное внимание со стороны ис­
следователей и производственников [76].
Значительную долю дефектов полосовой стали, проявля­
ющихся после рекристаллизационного отжига, составляют раз­
личного вида поверхностные загрязнения. Причины их обра­
зования обобщенно могут быть разделены на три группы:
связанные с характеристиками подката (количеством и соста­
вом загрязнений на поверхности подката после травления,
количественными и качественными показателями веществ, ис­
пользуемых для промасливания полос после травления и т. д.);
связанные с технологией холодной прокатки (качественными
характеристиками смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ),
температурным режимом прокатки, степенью удаления СОЖ
с полосы после прокатки); связанные с технологией отжига
(составом защитной атмосферы, температурно-временным
режимом отжига, технологическими характеристиками печей
для отжига холоднокатаных полос).
Многообразие причин загрязнения поверхности холодно­
катаного металла способствует образованию большого коли­
чества дефектов данной группы. Исследованию природы этих
дефектов посвящено значительное количество работ [7; 8; 41;
50; 65].
Ддя характеристики и обозначения дефектов авторы ука­
занных работ используют различные термины: «пригар эмуль­
сии», «пятна эмульсионные», «масляные пятна», «темные
(черные) пятна», «сажа», «сажистый углерод», «сажистая
кромка», «сажистые вкрапления», «масло с грязью» и др.
Обилие используемых терминов вызвано стремлением выде­
лить исследуемый дефект среди аналогичных, подчеркнуть
отличительные признаки дефекта, детализировать вызывающие
его причины.
Аналитический обзор имеющихся публикаций, проведен­
ный авторами настоящей книги, показал, что такая классифи­
кация дефектов, связанных с загрязненностью поверхности
металла, не всегда является оправданной, так как внешние
признаки ряда дефектов и количественные данные по техноло­
гическим параметрам, исключающим их образование, в зна­
чительной степени обусловлены конкретными производствен­
ными условиями. Это существенно ограничивает область
использования предлагаемых рекомендаций на других пред­
приятиях и, следовательно, делает излишним применение спе­
циальных терминов.
Дефекты, связанные с загрязненностью поверхности хо64
лоднокатаных полос, должны называться в соответствии с
ГОСТ 21014—75, который предусматривает для обозначения
всех дефектов данной группы термины «пятна загрязнения»
и «пятнистое науглероживание». Ранее применявшиеся тер­
мины можно рекомендовать к использованию в качестве до­
полняющих и уточняющих. Например, «пятна загрязнения
в виде пригаров эмульсии», «пятнистое науглероживание прикромочной зоны полосы».
Образование поверхностных загрязнений зависит от тех­
нологии травления полос. Неоднородность слоя окалины на
поверхности горячекатаного металла определяет неравномер­
ность скорости ее растворения по длине и ширине полос. По­
этому полосы после травления всегда имеют участки с большей
или меньшей степенью перетрава.
На поверхности травленых полос всегда имеются отложе­
ния солей железа и травильного шлама, которые не могут быть
полностью удалены даже после самой тщательной промывки.
Их количество может достигать 300—500 мг/м2 [41]. Попадая
вместе с СОЖ в очаг деформации, загрязнения под влиянием
температуры и трения претерпевают физико-химические пре­
вращения (частично разлагаются, коксуются и т. д.). Это при­
водит к образованию поверхностных загрязнений в виде тем­
ных пятен на холоднокатаных полосах.
С целью предотвращения повреждения поверхности в ре­
зультате относительного смещения витков и снижения энерго­
силовых параметров прокатки полосы подката после травления
и промывки, как правило, промасливают. Количество и состав
смазки, наносимой на поверхность подката при промаслива­
нии, могут существенно влиять на загрязненность холоднока­
таных полос. Оптимальное количество смазки на полосах
травленого подката зависит от типа, смазки. По данным рабо­
ты [41] оно составляет 2000 мг/м2 при использовании в качестве
промасливателя минерального масла. При промасливании го­
рячекатаных травленых полос эмульсией или водомасляной
смесью смазки на поверхности металла будет примерно в
2,5 раза меньше указанного количества.
Основные требования к составу смазки заключаются в воз­
можности достаточно полного удаления (смыва) ее в процессе
холодной прокатки, наличии в ней минимального количества
коксующихся остатков (коксовое число не более 0,2—0,4),
обеспечении защиты металла от коррозии перед холодной
прокаткой.
В последнее время для промасливания подката все чаще
применяют смазки, однотипные по составу с используемыми
эмульсолами, на основе которых приготовляются СОЖ- На­
пример, на стане 2500 ММК полосы подката после травления
5 5-290
65
промасливают составом «Темп-3», имеющим те же компоненты,
что и используемый для холодной прокатки полос эмульсол
ОМ (СЖК ряда С1о—С20 , триэтаноламин, стеарокс 920). Это
обеспечивает наряду с качественным смывом смазки при хо­
лодной прокатке непрерывную подпитку эмульсионной системы.
На современных травильных линиях для смотки полос пос­
ле травления используют моталки вместо сверточных машин,
что исключает возможность относительного проскальзывания
витков в рулоне в процессе холодной прокатки и предупрежда­
ет образование дефекта поверхности типа крошка. При этом,
как показывает опыт работы стана 1700 КарМК, появляется
возможность вообще отказаться от промасливания полос перед
холодной прокаткой и тем самым устранить один из источни­
ков загрязнения холоднокатаных полос. Однако этот вопрос
требует детальной проработки применительно к конкретным
условиям каждого стана.
Основными источниками загрязнения полосы при холод­
ной прокатке являются активные компоненты эмульсии
(асидол, жирные кислоты, жиры и др.). Минеральные масла,
выделяющиеся из эмульсии и не претерпевшие физико-хими­
ческих превращений в очаге деформации, не представляют
особой опасности, так как они мало коксуются и в процессе
отжига возгоняются [72].
Решающую роль в исключении загрязнений на поверхности
холоднокатаных полос играет обеспечение требуемых каче­
ственных показателей прокатной эмульсии (стабильности,
уровня загрязненности механическими примесями). Это тре­
бует четко регламентированной технологии приготовления,
эксплуатации и очистки эмульсии, что, в свою очередь, зависит
от типа используемого эмульсола, параметров эмульсионной
системы.
Повышение требований к качеству поверхности холодно­
катаного листа привело к созданию новых высокостабильных
эмульсий, обладающих высокой смазочной и моющей способ­
ностью, содержащих малое количество коксующихся остатков.
Такие эмульсии приготовляются на основе эмульсолов с
неионогенным эмульгатором, содержащим в своем составе
моющие добавки (например, эмульсол ОМ) [72].
Практика использования этих змульсий на стане 2530 ММК
и опробование их на стане 1700 КарМК показали, что по
сравнению с эмульсиями, приготовленными на основе эмуль­
солов с ионогенным эмульгатором, отсортировка полос по де­
фектам пятна загрязнения, пятнистое науглероживание умень­
шается в 2,5—3,5 раза [70].
Характерно, что эмульсии на основе эмульсолов с неионо­
генным эмульгатором могут эксплуатироваться при наличии
66
6. Допустимые нормы загрязненности СОЖ, применяемых при холодной
прокатке, мг/л
Тип
эмульгатора
Неионогенный
Ионогенный
Органи­
ческие
примеси
Механи­
ческие
примеси
Хлориды
Сульфа­
ты
Жесткость
850
125
1500
450
180
80
150
60
10
2
в них значительного количества механических примесей (до
2000 мг/л), не приводя к образованию дефектов поверхности
холоднокатаных полос.
Максимально допустимые нормы загрязненности эмульсии,
превышение которых приводит к образованию поверхностных
загрязнений на готовой стали, представлены в табл. 6 (ре­
комендации Института черной металлургии).
Поскольку требования по обеспечению высокой смазываю­
щей и моющей способности являются в достаточной степени
антагонистическими, то на современных непрерывных станах
часто практикуется использование различных составов СОЖ
по клетям. Так, например, согласно рекомендациям фирмы
«Шлеман — Зимаг» применительно к стану 2030 Новолипецкого
металлургического комбината при прокатке полос из малоугле­
родистой стали в клетях №№ 1—4 целесообразно подавать
эмульсию на основе эмульсола Квакерол 41СВ, обладающую
высокими смазывающими и относительно слабыми моющими
свойствами, а в клеть № 5 — эмульсию на основе эмульсола
Кверл 6807 с высокой моющей способностью [15].
На загрязнение поверхности холоднокатаных полос суще­
ственно влияет тепловой режим работы стана. Практикой ра­
боты 5-клетевого стана 1700 КарМК установлено, что* количе­
ство пятен загрязнения в виде пригаров эмульсии резко уве­
личивается при температуре рабочих валков более 80 °С.
В этих условиях в микрообъемах смазки в очаге деформации
развиваются температуры (более 250 °С), при которых проис­
ходит термическое разложение смазки и пригорание продуктов
разложения к поверхности полосы. Термическое разложение
эмульсии, следствием которого является окисление масел,
образование смол и других продуктов разложения, кроме
прямого отрицательного воздействия на качество поверхности
прокатываемой полосы, способствует загрязнению эмульсии.
При использовании на непрерывных станах холодной про­
катки эмульсионных систем большого объема, в которых
эмульсия может использоваться без замены в течение года
и более, отрицательное влияние накопления в СОЖ продуктов
5*
67
7. Допустимые нормы загрязненности металла после холодной прокатки,
мг/м 2
Солями
Маслом
100— 120
Графитом
Металлическими
частицами размера­
ми 10—100 мкм
сульфатаки
хлоридами
100— 120
100— 150
40—50
120— 140
термического разложения смазки может быть особенно
сильным.
Допустимые нормы загрязненности поверхности металла
после холодной прокатки, ниже уровня которых опасность
возникновения дефектов поверхности в виде пятен загрязне­
ния маловероятна, представлены в табл. 7 (рекомендации Ин­
ститута черной металлургии).
Загрязненность поверхности металла после холодной про­
катки возрастает прямо пропорционально количеству эмуль­
сии, оставшейся на полосе при смотке ее в рулон. Поэтому
за последней клетью непрерывного стана должно быть обес­
печено тщательное удаление эмульсии с полосы. На практике
это обеспечивается с помощью специальных устройств (меха­
нических отбойников эмульсии, пневматического сдува эмуль­
сии с полосы).
Заметно влияет на количество эмульсии, следовательно,
количество загрязнений, заматываемой с полосой в рулон,
схема смотки полос на стане холодной прокатки. На высоко­
скоростных станах холодной прокатки предпочтение следует
отдавать схеме смотки полосы «сверху-вниз», при которой
лицевая сторона полосы ориентирована наружу рулона. При
этом значительная часть эмульсии удаляется с поверхности
полосы за счет воздействия на нее центробежных сил, возни­
кающих в процессе смотки полосы, пропорциональных квад­
рату скорости прокатки.
Весьма важным параметром является температура сматы­
ваемой в рулон полосы. Оптимальной с точки зрения предот­
вращения дефектов поверхности является температура НО—
120 °С. При такой температуре остатки СОЖ успевают испа­
риться и в рулон сматывается практически сухая полоса.
При более низких температурах смотки остатки СОЖ между
витками способствуют развитию процесса коррозии. Интен­
сивность коррозии возрастает с увеличением продолжитель­
ности выдержки рулонов на промежуточном складе (до посада
в колпаковые печи или очистки) (рис. 28), а также с увеличе­
нием механических примесей в эмульсии и ее солесодержания
(особенно содержания хлоридов и сульфатов).
68
Рис. 28. Дефект коррозия пятнами, возникающий на поверхности холод­
нокатаных полос из стали 08кп в результате обильного попадания эмуль­
сии на полосу и длительного (3 сут) выдерживания рулонов перед посадом
в колпаковую печь.
Рис. 29. Восстановленная окисная пленка стали, вкатанная в поверхность
полосы при дрессировке.
Требуемая температура полосы, выходящей из стана после
холодной прокатки, должна достигаться выбором оптималь­
ного режима обжатий. Указанный выше интервал температур
полосы обеспечивается при относительных обжатиях в послед­
ней клети на уровне 25—35 %.
В ряде других технологических мероприятий по травлению
и холодной прокатке, способствующих уменьшению пятен
загрязнения на готовых холоднокатаных полосах, следует
назвать промывку полос после травления при значениях рН
в ванне горячей промывки на уровне 2,5—4,0. Это улучшает
смыв остатков кислоты и солей железа (хлоридов, сульфатов)
и предотвращает образование нерастворимой гидроокиси же­
леза, составляющих впоследствии значительную долю меха­
нических примесей на полосе и в прокатной эмульсии и являю­
щихся своеобразным катализатором при образовании поверх­
ностных загрязнений. Для предотвращения образования
пятен загрязнения в виде пригаров эмульсии избыточное содер­
жание соды в эмульсии, добавляемой для ее нейтрализации,
не должно превышать 0,1—0,2 % [44], а щелочность эмульсии
должна быть строго регламентирована (рН < 10) 172]. Для
уменьшения количества загрязнений на полосе после про­
катки шероховатость поверхности рабочих валков должна
быть минимальной и ограниченной условиями исключения
слипания — сварки витков при отжиге рулонов.
При решении проблемы получения холоднокатаных полос
без поверхностных загрязнений значительное внимание должно
уделяться рассмотрению вопросов, связанных с технологией
отжига.
69
Установлено, что решающую роль в образовании много­
численных разновидностей дефекта пятнистое науглерожива­
ние в виде сажистой кромки, сажистого налета, отложений
сажи на поверхности полосы в виде точек и пятен играет га­
зовая среда печи для отжига и между витками рулонов.
Состав остатков технологической смазки и СОЖ на поверх­
ности прокатанных полос существенно изменяет атмосфера
печи. Остатки масла возгоняются, коксуются, а металлосо­
держащие продукты износа валков и полосы являются ката­
лизаторами реакций разложения углеводородов с выделением
аморфного углерода [72].
Для предотвращения образования указанных дефектов на
практике используют следующие мероприятия: 1. Увеличение
продолжительности горячей продувки. Длительное пребыва­
ние металла при пониженных температурах (менее 500—600 °С)
способствует эффективной возгонке и удалению остатков смаз­
ки без их разложения. При отжиге крупногабаритных руло­
нов в большегрузных колпаковых печах с массой садки до
180 т в ЛПЦ-2 КарМК продолжительность горячей продувки
составляет 20 ч; 2. Нагрев рулонов в колпаковых печах по
ступенчатому режиму с промежуточной выдержкой в интер­
вале температур 550—620 °С. 3. Увеличение интенсивности
циркуляции защитного газа за счет усиления мощности цир­
куляционных вентиляторов, выбора оптимальной конструк­
ции конвекторных плит, перераспределения газовых потоков
в подмуфельном пространстве.
На ММК и КарМК для уменьшения количества сажистых
отложений на поверхности холоднокатаных полос эффективно
используют режимы отжига, при которых металл нагревается
до 400—450 °С (по стендовой термопаре) без подачи защитного
газа в подмуфельное пространство. К недостаткам указанного
режима отжига следует отнести возможность образования на
поверхности полос (преимущественно на внешних витках)
тонких металлических пленок толщиной 0,01—0,03 мм, являю­
щихся следствием окисления и последующего восстановления
стали. Пленки отделяются от поверхности основного металла
и могут вкатываться в поверхность полосы при дрессировке,
приводя к образованию специфического дефекта поверхности
(рис. 29).
В последнее время в СССР и за рубежом распространение
получают агрегаты непрерывного отжига полос, обеспечи­
вающие сокращение цикла обработки холоднокатаных полос
и широкие возможности регулирования режимов отжига [36].
Применение таких агрегатов облегчает задачу получения
листов и полос без поверхностных загрязнений, сводит до
минимума образование дефектов поверхности при дрессировке.
70
Рис. 30. Изло*мы и полосы—ли­
нии скольжения, образовавшие­
ся на поверхности полос отож­
женной жести толщиной 0,22 мм
при размотке рулонов на дрес­
сировочном стане 1400.
При дрессировке холод­
нокатаных полос, отожжен­
ных рулонным способом в
колпаковых печах, наибо­
лее распространенными де­
фектами поверхности явля­
ются изломы и полосы —
линии скольжения.
Применительно к холоднокатаному металлу эти дефекты
близки друг другу по природе, причинам возникновения
и мерам предупреждения. Очень часто они встречаются
на холоднокатаных полосах одновременно и при классифи­
кации не всегда можно провести между ними четкую грань.
На практике дефекты изломы и полосы — линии скольжения
отличают друг от друга и классифицируют по их внешним при­
знакам (форме и топографии). Изломы имеют поперечную (от­
носительно направления прокатки) ориентацию, а полосы — ли­
нии скольжения могут иметь произвольную направленность,
хотя часто они расположены под углом 45° к продольной оси
прокатки.
В общем случае можно констатировать, что изломы являют­
ся следствием пластической деформации изгиба, а полосы —
линии скольжения — деформации растяжения или растяже­
ния с изгибом. Поскольку при дрессировке полос, в частности,
при йх размотке, имеют место оба вида деформации, то данные
дефекты зачастую и сопутствуют друг другу. Тесную взаимо­
связь обоих дефектов наглядно иллюстрирует рис. 30, из ко­
торого видно, что зарождение полос — линий скольжения про­
исходит ПО ЛИНИЯМ ИЗЛОМОВ.
X
Исследованиям причин образования рассматриваемых де­
фектов посвящено значительное количество публикаций [8;
41; 42; 63; 64 и др.]
В качестве основной причины образования изломов и по­
лос — линий скольжения авторы большинства указанных работ
называют слипание-сварку витков в рулоне при отжиге по­
следних в колпаковых печах. Поэтому при решении вопросов
по устранению изломов и полос—линий скольжения основное
внимание должно быть уделено разработке мероприятий,
исключающих слипание-сварку витков при отжиге.
71
Основными факторами, влияющими на слипание-сварку
витков, являются температурно-временной режим отжига ру­
лонов в колпаковых печах; режим натяжений, используемых
при смотре полос в рулоны после холодной прокатки; нару­
шение плоскостности холоднокатаных полос и их поперечная
р азнотолщинность.
Увеличению интенсивности слипания-сварки витков при
отжиге способствуют такие факторы, как увеличение массы
отжигаемых рулонов, малая шероховатость поверхности хо­
лоднокатаных полос, использование нерациональной кон­
струкции конвекторных плит, телескопичность и выступающие
витки рулонов, повреждение рулонов грузозахватными при­
способлениями, увеличение степени суммарной деформации
при холодной прокатке и др.
Проведенными лабораторными экспериментами [54] уста­
новлено, что интенсивность слипания-сварки резко возрастает,
начиная с температур 700—720 °С.
В производственной практике полосы из малоуглеродистой
стали отжигают обычно при температурах 650—700 °С. Однако,
поскольку температурное поле в подмуфельном пространстве
печи неравномерно, температура металла в отдельных местах
рулонов (чаще всего наружных витков) может достигать
750 °С и более. Неравномерность температуры металла при
отжиге в пределах садки существенно возрастает с увеличе­
нием массы отжигаемых рулонов. Это требует особенно точ­
ного регламентирования температурно-временного режима
отжига холоднокатаных полос в рулонах большой массы.
На КарМК, где холоднокатаные полосы производят в ру­
лонах массой до 45 т, режимы термической обработки отли­
чаются следующими особенностями: температура отжига вы­
бирается минимально возможной из условий обеспечения тре­
буемых механических свойств и устанавливается в строгом
соответствии с толщиной полос; отжиг металла осуществляется
по режимам, предусматривающим ограничение тепловой мощ­
ности печи в период нагрева с целью исключения перегрева
наружных витков.
При одних и тех же режимах отжига сварка-слипание вит­
ков будет тем больше, чем выше контактные давления между
витками в рулоне, уровень которых определяется режимом
смотки полос после холодной прокатки (прежде всего, удель­
ным натяжением полосы при смотке). Для уменьшения кон­
тактных давлений между витками рекомендуют устанавливать
натяжение смотки полос в рулоны на уровне 30—50 Н/мм2
[8; 41]. Такие режимы оказываются весьма эффективными
с точки зрения предотвращения слипания-сварки витков при
производстве холоднокатаных полос в рулонах сравнительно
72
небольшой массы (до 15—20 т) и не всегда удовлетворяют
требованиям производства холоднокатаных полос в крупно­
габаритных рулонах (массой более 35—40 т). Режимы смотки
полос в рулоны большой массы должны обеспечивать, кроме
предотвращения слипания-сварки витков при отжиге, необ­
ходимую устойчивость рулонов к различного вида искажениям
формы при переработке («птичка», «проседание», телескопичность рулона) [67]. Теоретические и экспериментальные ис­
следования, проведенные авторами настоящей книги, показа­
ли, что одновременного обеспечения этих требований можно
достигнуть при использовании режимов смотки, предусматри­
вающих изменение величины натяжения в функции радиуса
наматываемого витка рулона [33; 68].
Расчеты показывают, что оптимальное напряженно-дефор­
мированное состояние витков в рулоне формируется при по­
нижении натяжения смотки от внутренних витков к наружным
(например, по синусоидальному закону [2]). Такие режимы
смотки полос внедрены на КарМК и обеспечили высокую эф­
фективность с точки зрения уменьшения слипания-сварки и
образования изломов и полос — линий скольжения. Особенно
эффективными данные режимы являются при производстве
тонких холоднокатаных полос и жести. Так, например, внед­
рение их на агрегатах электролитической очистки цеха жести
КарМК привело к уменьшению количества рулонов со сли­
панием-сваркой в 2,5 раза.
Увеличение шероховатости сматываемой полосы уменьшает
сваривание витков полос при отжиге и пораженность холод­
нокатаного металла изломами. Исследованиями, выполненны­
ми на ММК, установлено, что при увеличении шероховатости
полосы %а = 0,6... 1,7 мкм количество металла с изломами
уменьшается с 0,72 до 0,23 %. Однако большая шероховатость
холоднокатаного металла приводит к повышенной загрязнен­
ности поверхности, отрицательно влияет на штампуемость
дрессированной малоуглеродистой стали, приводит к возра­
станию энергосиловых параметров процесса прокатки. Учи­
тывая это, для поверхности холоднокатаной стали (после не­
прерывного стана) в качестве оптимальной можно рекомен­
довать шероховатость, равную примерно Яа — 1,5 мкм при
высокой плотности микровыступов (45—50 на 1 см длины мик­
ропрофиля поверхности). Д ля получения этой шероховатости
на полосе валки последней клети стана холодной прокатки
необходимо насекать до шероховатости Яа = 3,0...3,5 мкм.
При смотке полос с нарушениями плоскостности и попереч­
ной разнотолщинности в местах искажения профиля и формы,
контактные давления между витками существенно возрастают.
Это создает предпосылки для локального (на отдельных участ73
Рис. 31. Полосы — линии скольжения и складка на поверхности дрессиро­
ванной жести толщиной 0,25 мм, образовавшаяся по месту локальной неплоскостности полосы.
ках полос по их ширине) слипания-сварки поверхностей смеж­
ных витков. При размотке рулонов на этих участках образуют­
ся полосы—линии скольжения, реже изломы. В случае сильно­
го локального искажения профиля и формы полос после про­
катки в процессе их размотки происходит пластическая де­
формация полосы с образованием желоба и интенсивным об­
разованием по его поверхности полос—линий скольжения.
При прохождении через натяжное устройство и валки на месте
желоба может образовываться складка (рис. 31).
Следует отметить, что искажения формы холоднокатаной
полосы, обусловленные неудовлетворительным профилем по­
перечного сечения подката, приводят к более сильному сли­
панию-сварке витков и грубым полосам—линиям скольжения
по сравнению с искажениями формы из-за нарушения техно­
логии холодной прокатки, например местного перегрева вал­
ков. Наиболее неблагоприятным с точки зрения локального
слипания-сварки является вогнутый профиль поперечного се­
чения подката. В этом случае рассматриваемые дефекты об­
разуются на кромках, что существенно увеличивает опасность
порывов полос при дрессировке. Наилучшим для производства
тонких холоднокатаных полос и жести является горячеката­
ный подкат, имеющий выпуклый профиль поперечного сече­
ния с поперечной разнотолщинностью в пределах 0,02—
0,05 мм. Локальные искажения профиля поперечного сечения
подката не должны превышать 0,02 мм, а разнотолщинность
кромок должна быть не более 0,03 мм*.
* По результатам исследований, выполненных авторами совместно
с Ф. И. Зенченко, О. Н. Сосковцом, Е. А. Бендером, В. П. Сосулиным и
другими работниками Карагандинского металлургического комбината.
74
Рис. 32. Схема размотки полос на дрессиро­
вочном стане 1700 КарМК с использованием
8-образного натяжного устройства (а) и на­
правляющего ролика (б).
Наиболее интенсивное образова­
ние дефектов изломы и полосы-линии
скольжения происходит непосредст­
венно при размотке полос из рулонов
(в момент отрыва полосы от тела ру­
лона) и на роликах переднего натяж­
ного устройства дрессировочного ста­
на. В работе [64] рекомендуется для
предотвращения изломов избегать из­
гибов полос с радиусом кривизны
меньше критического, величина которого зависит от механи­
ческих свойств, толщины, удельного натяжения полосы и ко­
личественно определяется (для металла с пределом текучести
240 МПа при натяжении полосы 70 Н/мм2) соотношением
/?кр > 235/г,
где /?Кр — радиус кривизны полосы при изгибе, мм; Н —
толщина полосы, мм.
Допустимый радиус кривизны уменьшается с увеличени­
ем предела текучести и понижением удельного натяжения по­
лосы. Схема размотки полос на дрессировочном стане долж­
на обеспечивать минимальный уровень суммарных изгибных
деформаций.. С этой целью предлагают [41] осуществлять раз­
мотку полос снизу таким образом, чтобы изгибные деформации
на разматывателе и первом (нижнем) ролике натяжного уст­
ройства имели различный знак, что понизит уровень суммар­
ной деформации. На дрессировочном стане 1700 КарМК с
целью уменьшения изгибных деформаций металла установ­
лен специальный направляющий ролик (рис. 32), и дрессиров­
ка тонких (0,5—0,7 мм) полос осуществляется без исполь­
зования натяжного устройства. Это позволило уменьшить от­
сортировку холоднокатаного металла по изломам в 1,2—1,5
раза [63].
В процессе отжига и при транспортировании рулонов в
термическом отделении цехов холодной прокатки должна
быть сведена к минимуму возможность повреждения поверх­
ности рулонов. Места механических травм и повреждений об­
разующей и торцевых поверхностей рулонов являются дополт
нительными очагами слипания-сварки витков.
Наиболее часто встречающимися в практике источниками
повреждения рулонов являются грузозахватные приспособ75
Рис. 33. Полосы—линии скольжения на дрессированной холоднокатаной
полосе.
ления (клещи, скобы) и конвекторные плиты, используемые
при отжиге для создания необходимой циркуляции защитного
газа в подмуфельном пространстве. В известной мере источ­
никами повреждений могут являться и сами рулоны при на­
личии в них телескопичности и выступающих витков, сми­
нающихся под действием силы тяжести рулона.
Поскольку повреждение рулонов носит местный характер,
то вызываемые им дефекты, как правило, имеют локальный
характер и специфический внешний вид. На рис. 33 показаны
полосы—линии скольжения на поверхности холоднокатаной
полосы, образовавшиеся в результате удара грузозахватных
клещей об образующую поверхность рулона перед посадом его
в колпаковую печь.
Степень и характер повреждения торцевых поверхностей
рулона в основном зависит от конструкции и технического
состояния конвекторных плит. Д ля отжига сравнительно тол­
стых холоднокатаных полос (0,8— 1,0 мм и более) обычно
используют конвекторные плиты, представляющие собой свар­
ную конструкцию, состоящую из радиальных перекрещиваю­
щихся лепестков (рис. 34, а). Такие плиты обеспечивают
высокие показатели теплообмена при нагреве рулонов, но при­
водят к повышенному смятию витков и образованию вслед­
ствие этого слипания-сварки. Характерный фрагмент торце­
вой поверхности рулона, отожженного с использованием плит
такого типа, показан на рис. 35.
Для отжига более тонких холоднокатаных полос и жести
применяют конвекторные плиты с кольцевыми опорными по76
Рис. 34. Характерные типы конвекторных плит, используемых при от­
жиге рулонов холоднокатаных полос в колпаковых печах КарМК:
а — для холоднокатаных полос толщиной 0,8—1,0 мм и более; б — для холодно­
катаного листа и жести толщиной 0,18—0,50 мм.
верхностями (рис. 34, б), которые уступают первым по своим
теплофизическим характеристикам, но существенно уменьшают
вероятность замятия витков и получения вследствие этого
изломов и полос—линий скольжения на дрессированном
металле.
Частота случаев образования и интенсивность дефектов из­
ломы и полосы—линии скольжения возрастает с увеличением
температуры металла, задаваемого на дрессировку. Исследо­
вания, проведенные на КарМК, показали, что резкое увели­
чение пораженности металла указанными дефектами происхо­
дит начиная с температур дрессировки 80— 100 °С. Влияние
Рис. 35. Торцевая поверхность рулона, отожженного с использованием
конвекторной плиты.
77
продольные
Рис. 36. Дефект
ребра на полосе жести толщи­
ной 0,22 мм после выхода ее из
клети № 2 дрессировочного ста­
на 1400.
температуры на поражен­
ность металла изломами
объясняется с одной сторо­
ны уменьшением предела
текучести стали с ростом
температуры, с другой —
изменением характера дис­
процессов
локационных
под влиянием температуры.
Влияние температуры в меньшей степени проявляется при
дрессировке полос из нестареющей стали типа 08Ю.
Для снижения количества изломов и полос—линий сколь­
жения следует также не допускать биений рулонов при их раз­
мотке, перекосов и рывков натяжения.
На конкретном предприятии технология и технические
мероприятия по устранению дефектов поверхности изломы
и полосы—линии скольжения должны разрабатываться с уче­
том местных условий. При этом должно быть выбрано опти­
мальное сочетание технологических параметров (с учетом пе­
речисленных выше факторов), обеспечивающих наряду с
устранением дефектов поверхности высокую эффективность
производства.
При дрессировке жести и холоднокатаного металла толщи­
ной менее 0,5 мм в ряде случаев наблюдается потеря попереч­
ной устойчивости полос, обусловленная возникновением по­
перечных касательных напряжений в зоне контакта валков
и полосы. Потеря устойчивости полосы проявляется в виде
поперечных волн, образующихся при выходе полосы из очага
деформации, которые, перемещаясь вдоль бочки валков, при­
водят к образованию продольных изгибов (ребер) (рис. 36).
Ребра частично расправляются при прохождении через на­
правляющие ролики и выходное натяжное устройство стана,
однако полностью не исправляются, оставаясь хорошо раз­
личимыми на металле после конечных операций (правки,
резки, лужения).
Исследованиями, проведенными на КарМК *, было уста­
новлено, что образование продольных ребер не зависит от
* Исследования выполнены Ф. И. Зенченко, П. П. Черновым, В. Н. По­
носовым, Н. А. Л ялько, Е. А. Бендером, В. И. Виноградовым.
78
природы металла и определяется в первую очередь конструк­
тивными особенностями дрессировочного стана. Решающее
влияние на устойчивость полосы при этом оказывают такие
параметры, как угол выхода полосы из клети и расстояние
до первого направляющего ролика (на двухклетевом стане
1400 эти параметры составляют соответственно 12° и 2,0 м).
Существенное влияние на интенсивность этого дефекта
оказывает величина удельного натяжения полосы после клети.
Установлено, что применительно к дрессировочному стану
1400, продольные ребра образуются при удельных натя­
жениях менее 100— 150 Н/мм3 . Однако устранение продольных
ребер на жести путем увеличения натяжения не представляется
возможным по ряду технологических причин. Интенсивность
дефекта увеличивается при повышении скорости дрессировки.
Эгот факт объясняется увеличением колебаний натяжения
с ростом скорости дрессировки. Выполненные исследования
частоты и амплитуды возникающих колебаний натяжения
позволили с большой степенью достоверности утверждать,
что эти колебания оказывают генерирующее воздействие на
образование продольных ребер. Устранение дефекта продоль­
ные ребра в значительной мере было достигнуто благодаря
установке дополнительного разглаживающего ролика за 2-й
клетью дрессировочного стана 1400. Ролик установлен на рас­
стоянии 600 мм от вертикальной осевой плоскости валков и
обеспечивает строго горизонтальный выход полосы из клети.
Такая установка ролика повышает жесткость полосы на участ­
ке выхода ее из клети и уменьшает уровень возникающих
аксиальных усилий.
ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ
ПРОИЗВОДСТВА ЖЕСТИ
С БЕЗДЕФЕКТНОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ
СПЕЦИФИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ
ПОВЕРХНОСТИ ХОЛОДНОКАТАНОЙ ЖЕСТИ
Развитие производства жести с металлическими покры­
тиями характеризуется снижением толщины оловянного по­
крытия до 0,3 мкм и менее с одновременным уменьшением
толщины стальной основы. На современных пяти- и шести­
клетевых непрерывных и «бесконечных» станах прокатыва­
ют жесть толщиной 0,18—0,20 и даже 0,15 мм. Прокатно­
дрессировочные станы предназначены для прокатки жести
толщиной до 0,08 мм. Ширина прокатываемой жести увели­
чилась до 1000— 1200 мм. В последние годы наблюдается рост
79
производства хромированной жести с толщиной хромового по­
крытия 0,03—0,08 мкм. В связи с вышеизложенным ужесто­
чились требования к качеству поверхности и физико-механи­
ческим свойствам холоднокатаной черной жести.
Как уже отмечалось, жесть в зависимости от качества по­
верхности подразделяется на черную жесть консервную (ЧЖК)
и черную жесть разную (ЧЖР). Требования к отделке поверх­
ности консервной жести были рассмотрены выше. Дополни­
тельно укажем, что на поверхности ЧЖ Р кроме указанных
для ЧЖ К дефектов допускаются смятая поверхность и вка­
танные металлические частицы (скобки) без рванин, загнутые
уголки со стороной до 25 мм, рваная кромка шириной не более
5 мм, грубая шероховатость и матовая поверхность, пятна
загрязнения; наколы-проколы не более 6 шт. на лист или 1 м
полосы, заусенцы высотой не более 5 мм. На ЧЖ К, предна­
значенной для последующего хромирования, не допускаются
цвета побежалости и даже легкая коррозия.
Безаварийное транспортирование полос в агрегатах обез­
жиривания, отжига, лужения, хромирования во многом за­
висит от формы и профиля поперечного сечения холодноката­
ной жести. Д ля стабильной работы названных непрерывных
агрегатов качество черной холоднокатаной жести должно
удовлетворять следующим требованиям: волнистость и коробоватость не должна превышать 6— 10 мм на метр длины,
серповидность — 15—20 мм на 10 м длины, разнотолщинность
по длине полосы должна быть не более ± 1 0 %, разброс вит­
ков в рулоне — не более ± 1 0 мм.
В проекте нового стандарта на холоднокатаную черную
жесть предполагается нормирование шероховатости ее поверх­
ности. В частности, величина шероховатости черной жести,
предназначенной для нанесения
металлических защитных
покрытий (олова, хрома) электролитическим способом не долж­
на превышать Яа = 0,63 мкм. Шероховатость поверхности
черной жести, предназначенной для последующего нанесения
покрытия оловом способом горячего лужения, стандартами
•СССР не нормируется. Необходимость регламентирования ве­
личины шероховатости жести, идущей на лужение, обосно­
вана в работах [11; 19].
Шероховатость и загрязненность поверхности черной жести
влияет на штампуемость, коррозионную стойкость, прочность
сцепления покрытия с основой и другие свойства луженой
жести. С уменьшением величины шероховатости холоднока­
таной жести толщина покрытия белой жести горячего и элек­
тролитического лужения уменьшается. Особенно ярко эта за­
висимость наблюдается при лужении жести горячим способом.
Изменение шероховатости На от 0,62 до 0,22 мкм ведет к сни30
жению средней толщины слоя
олова до 20 %. Зависимость
между величиной шероховатости
холоднокатаной жести и толщи­
ной покрытия близка к линей­
ной. Уравнение регрессии имеет
вид
1 = 2 ,0 8 + 1,49№,
8. Зависимость толщины оловян
ного покрытия белой жести
электролитического лужения
от шероховатости поверхности
черной жести
Шерохова­
тость поверх­
ности черной
жести На,
мкм
Толщина оловянного
покрытия (мкм) на
поверхности белой
жести толщиной, мм
0,32
0,22
0,25
где 5 — средняя толщина оло­
вянного покрытия, мкм.
Для получения белой жести с
0,10—0,28 0,86 1,09 0,82
минимальным расходом олова оп­
0,29—0,46 0,89 1,11 0,83
0,47—0,64 0,92 1,14 0,85
тимальной обработкой черной
0,65—0,82 0,94 1,16 0,89
жести является дрессировка в
полированных валках. При про­
изводстве белой жести горячего лужения специального назначения с повышенной тол­
щиной оловянного покрытия (39—45 г/м2) оптимальной обра­
боткой холоднокатаной жести является дрессировка в насе­
ченных (первая клеть дрессировочного стана) и полирован­
ных (вторая клеть) валках.
Количественные зависимости толщины оловянного покры­
тия белой жести электролитического лужения толщиной 0,22;
0,25 и 0,32 мм от величины шероховатости поверхности в пре­
делах На = 0,10...0,82 мкм приведены в табл. 8.
Согласно приведенным данным, минимальная толщина
оловянного покрытия соответствует минимальным значениям
параметра На поверхности черной жести. Увеличение шеро­
ховатости ЧЖ до На = 0,65...0,82 мкм увеличивает толщину
оловянного покрытия на 0,07—0,08 мкм по сравнению с чер­
ной жестью, имеющей шероховатость На = 0,10...0,28 мкм.
Коррозионная стойкость белой жести, характеризуемая
количеством продуктов коррозии, образующихся при испы­
тании в атмосфере газа $О 2 и отнесенного к площади поверх­
ности образца, повышается с уменьшением шероховатости
поверхности черной холоднокатаной жести. Так, применитель­
но к технологии производства жести на ММК при прочих
равных условиях были получены такие зависимости между
количеством продуктов коррозии П и шероховатостью поверх­
ности холоднокатаной жести:
На, мкм 0,80 0,77 0,45 0,26
/7, мг/м2 6,1
6,1
3,2
3,2
С понижением шероховатости холоднокатаной жести умень­
шается также загрязненность ее поверхности.
6 5-290
81
Следует, однако, иметь в виду, что повышение шерохова­
тости рабочих валков дрессировочного стана до На = 0,62 мкм
способствует удалению с поверхности дрессируемых полос
мелких поверхностных дефектов, а также разрушению поверх­
ностных пленок, возникших при обезжиривании и отжиге
металла. Разрушение и удаление поверхностных пленок осо­
бенно важно при производстве жести с тонкими металличе­
скими покрытиями, получаемыми электролитическим способом.
С учетом действия всех названных факторов необходимо
для производства белой жести электролитического лужения
использовать черную холоднокатаную жесть с шероховатостью
поверхности На = 0,20 мкм. Для производства белой жести
горячего лужения может применяться холоднокатаная жесть
с шероховатостью до На = 0,63 мкм [14]). Чтобы полностью
исключить появление дефектов лужения, связанных с загряз­
нением отожженной жести, количество загрязнений на ее по­
верхности не должно превышать 16 мг/м2 в случаях отжига
жести в колпаковых печах и 6 мг/м2 — если холоднокатаная
жесть обрабатывается в агрегате непрерывного отжига (АНО),
имеющем встроенный агрегат очистки.
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ
ПОВЕРХНОСТНЫХ ДЕФЕКТОВ ПРИ ХОЛОДНОЙ
ПРОКАТКЕ И ОТЖИГЕ ЖЕСТИ
Наиболее характерными дефектами, образующимися во
время холодной прокатки и отжига жести, являются царапи­
ны, риски, вкатанные металлические частицы, отпечатки, на- колы-проколы, изломы, загрязнения. Большинство из пере­
численных дефектов детально рассмотрены в литературе [11;
12; 13 и др.], а на металлургических заводах разработаны и
внедрены способы их предупреждения. Тем не менее, внедре­
ние новых способов покрытия (хромирования, двойного элек­
тролитического лужения), повышение требований к качеству
готовой продукции, интенсификация процесса холодной про­
катки тонких полос потребовали решения ряда новых задач,
связанных с улучшением отделки поверхности холоднокатаной
жести. В этой связи заслуживает внимания и распространения
опыт ММК по производству холоднокатаной жести с без­
дефектной поверхностью.
Одной из основных причин, сдерживающих интенсифика­
цию процесса холодной прокатки жести и приводящих к об­
разованию дефектов на ее поверхности (вкатанных металличе­
ских частиц, царапин, рисок, отпечатков), а также неплоскостности и разнотолщинности металла, являются порывы прока­
тываемых полос. Механизм порывов холоднокатаных полос,
82
в том числе и жести, из-за поверхностных дефектов металла
был рассмотрен выше. Дополнительная информация по этому
вопросу, а также рекомендации по выбору рациональных
режимов обжатий и натяжений при прокатке жести и по пре­
дупреждению порывов полос по сварным швам приведены в
работах [46; 53; 57; 59].
Количество порывов и, следовательно, дефектов на поверх­
ности жести уменьшается при обеспечении высокой плоскост­
ности прокатываемых полос. Среди технологических мероприя­
тий для получения высокой плоскостности проката необхо­
димо прежде всего подобрать рациональные профилировки
опорных и рабочих валков.
Опыт эксплуатации пятиклетевого непрерывного стана
1200 ММК свидетельствует о том, что для прокатки жести
опорные валки наиболее целесообразно выполнять со скосами
глубиной до 3 мм, протяженностью до 200 мкм на обоих
краях бочек. Средняя часть бочек опорных валков при этом
должна быть цилиндрической.
По опыту ММК нижние рабочие валки жестепрокатного
стана следует выполнять цилиндрическими, верхние — выпук­
лыми со следующими величинами выпуклости, мм: для валков
первой клети — 0,08—0,15; второй и третьей клетей — до
0,05; четвертой и пятой клетей — до 0,10.
Выпуклость верхних рабочих валков выполняют с учетом
профиля подката, но, как правило, после замены опорных вал­
ков рабочим валкам придают минимальную выпуклость. За­
тем по мере износа опорных валков выпуклость рабочих вал­
ков корректируется в сторону увеличения. Заданный профиль
валков должен строго выдерживаться при перешлифовках
(допускаемые отклонения от заданного профиля не должны
превышать ±0,02 мм для рабочих валков и ± 0,03 мм — для
опорных).
Для обеспечения высокого качества жести температура
рабочих валков непрерывного стана не должна превы­
шать 80 °С. Температурный режим прокатных валков
устанавливают во время работы стана по величине плоскост­
ности прокатываемой полосы. Необходимый температурный
профиль бочки валков поддерживают с помощью секционных
коллекторов системы охлаждения валков. При появлении коробоватости полосы увеличивают подачу воды на середину
бочки валка, а при волнистости подачу воды на этом участке
валка уменьшают, не изменяя ее количества, подаваемого на
края бочки. При установившемся режиме работы стана на
валки подают максимальное количество воды. Температура
охлаждающей воды составляет 35—50 °С, ее расход на пяти­
клетевом стане 1200 ММК — до 800 м3/ч. Установлено, что
6*
83
для поддержания заданных точности размеров и плоскост­
ности жести для охлаждения валков следует применять воду
или эмульсию с температурой 45 °С. При температуре воды
более 50 °С происходит значительное ее испарение, что затруд­
няет наблюдение за профилем полосы, а понижение темпера­
туры приводит к неравномерному охлаждению валков.
Разнотолщинность, коробоватость, волнистость холоднока­
таной жести служат причиной образования поверхностных
дефектов (рисок, царапин, заворота кромки и др.) при транс­
портировке полос на агрегатах отделки жести, ухудшения
очистки полос от загрязнений на агрегатах электролитической
очистки, образования проколов-наколов при отжиге жести,
порезов, складок, порывов полос при дрессировке и непрерыв­
ном отжиге. Точность размеров и форма полос холоднокатаной
жести существенно влияют на расход олова, качество покры­
тия при лужении [20] и хромировании жести, потертость по­
крытия жести при ее транспортировании.
Существенное повышение точности размеров и плоскост­
ности холоднокатаной жести было достигнуто за счет реали­
зации на пятиклетевом стане 1200 ММК следующих мероприя­
тий: внедрения тонкого регулирования толщины прокатывае­
мых полос с учетом автоматического контроля эффективности
использования минусовых допусков, шлифовки опорных вал­
ков на конических частях шеек, применения гидростатодина­
мических подшипников жидкостного трения опорных валков,
совершенствования технологии прокатки полос [46; 57], а
также технологии подготовки и эксплуатации рабочих и опор­
ных валков [32; 52].
•
Рассмотрим особенности наиболее распространенных де­
фектов поверхности холоднокатаной жести.
Вкатанные металлические частицы на поверхности полос
холоднокатаной жести обычно имеют вид отдельных точек
или нескольких параллельных друг другу точечных цепочек.
Длина таких цепочек, как правило, невелика. Иногда вка­
танные металлические частицы имеют вид крошки. В зоне их
расположения возможно образование продиров.
На ММК с целью изучения природы возникновения де­
фектов вкатанные металлические частицы такие частицы ме­
талла были извлечены с поверхности холоднокатаной жести
и подвергнуты микроанализу. Результаты этого исследования
показали, что из 59 частиц 6 шт. (10,1 %) по своему происхож­
дению и составу представляли материал опорных валков,
3 шт. (5,1 %) — применяемую для насечки валков дробь,
4 шт. (6,8 %) — навары из материала боковых линеек стана,
44 шт. (74,6 %) — частицы железа. Происхождение 2 частиц
установить не удалось.
84
Металлографическое исследование металлических частиц,
имеющих вид вкатанной крошки, показало, что структура
их такая же, как и структура основного металла, но каждая
частица в углублении находится обособленно от основного
металла, имеет ярко выраженную грязную границу раздела
и представляет собой ряд отдельных наслоений, характерных
для стружки. Из данных микроанализов следует, что основ­
ная масса (75 %) частиц имеет структуру феррита прокатывае­
мого металла. Наряду с этим обнаруживаются частицы от
выкрашивания опорных валков, дроби для насечки валков
и др. Таким образом, несмотря на некоторую однотипность
рассматриваемого дефекта по внешнему виду, причина обра­
зования его может быть различной: наличие продиров на по­
лосе, плены и металлические частицы различного происхож­
дения.
На ММК с целью снижения отсортировки жести из-за де­
фектов вкатанные металлические частицы в петлевых ямах
травильных линий оборудованы петледержатели, исключаю­
щие возможность набрасывания петель полосы друг на друга.
При холодной прокатке жести на пятиклетевом стане 1200
и листовой стали на непрерывных станах холодной прокатки
1450 и 2500 ММК для исключения образования царапин и
продиров, скопления металлических частиц на поверхности
прокатываемых полос регулярно моют оборудование станов,
меняют проводки.
Наколы-проколы являются характерным дефектом жести
и тонких холоднокатаных полос и представляют собой сквоз­
ные отверстия величиной не более одного квадратного милли­
метра. Изучение расположения наколов на холоднокатаной
жести показало, что они, как правило, располагаются на одной
линии по длине полосы в рулоне. Расстояние между смежными
отверстиями на поверхности жести, прокатываемой на пяти­
клетевом стане 1200 ММК, равно 1570— 1650 мм. Это соответ­
ствует длине окружности рабочего валка с учетом деформации
металла при дрессировке.
Форма наколов-проколов разнообразная: от почти круглой
до элипсообразной и вытянутой в поперечном направлении
полосы. Края неровные. Поперек полосы через дыру всегда
проходят небольшие изломы. Наколы-проколы с верхней
(лицевой) стороны полосы имеют форму кратера, а с другой
стороны (нижней) — ровную или с небольшим уклоном.
Исследования показали, что первопричиной образования
наколов-проколов на жести являются отпечатки высотой бо­
лее 0,03 мм. Образованию этого дефекта способствует также
высокая температура отжига жести. Чем тоньше жесть и выше
Рулон расположен в стопе при колпаковом отжиге жести,
83
тем больше размеры наколов-проколов и их количество на
полосе.
Для предотвращения образования наколов-проколов необ­
ходимо не допускать прокатки жести с отпечатками, превы­
шающими по высоте допуски на толщину прокатываемой по­
лосы. Поверхность бочек рабочих валков, особенно последней
клети стана холодной прокатки не должна иметь даже мель­
чайших выкрошек, трещин и других поверхностных дефектов.
При отжиге рулонов жести в колпаковых печах температура
в нижней зоне не должна превышать 580 °С, а в верхней 660 °С.
Внешний вид, причины образования и меры предупрежде­
ния изломов на поверхности жести такие же, как и при про­
изводстве холоднокатаных полос. Особенность технологии
производства холоднокатаной жести состоит лйшь в том, что
шероховатость поверхности рабочих валков последней клети
непрерывного стана холодной прокатки не должна быть боль­
ше %а = 0,6 мкм. Несмотря на то что увеличение шерохо­
ватости валков и поверхности холоднокатаных полос умень­
шает пораженность металла изломами, этот путь при про­
изводстве жести неприемлем из-за жестких требований к чи­
стоте (отсутствию загрязнений) поверхности жести.
Дефекты поверхности холоднокатаных полос и жести, а
также изменение физико-механических свойств, связанных
с очисткой в отдельно стоящих агрегатах электролитической
очистки и отжигом в колпаковых печах, рассмотрены в рабо­
тах [11; 12; 13]. Современной тенденцией развития техноло­
гии отжига листового проката является стремление к обеспе­
чению непрерывности процесса. Холоднокатаный металл,
отожженный в печах непрерывного действия, обладает самым
благоприятным сочетанием пластичности и прочности. В'есьма
существенным преимуществом такой жести является равно­
значность механических свойств в каждой точке по длине
полос, чего нельзя сказать о жести, отожженной в колпако­
вых печах. Эта особенность непрерывно отожженной жести
имеет решающее значение при настройке высокоскоростных
агрегатов по изготовлению консервной тары до 500 банок
в минуту.
В 1980 г. на ММК был введен в эксплуатацию отечествен­
ный АНО, предназначенный для очистки и рекристаллиза­
ционного отжига холоднокатаных полос толщиной 0,18—
0,60 мм из малоуглеродистых сталей. Отделка - поверхности
и физико-механические свойства жести претерпевают суще­
ственные изменения при ее очистке и отжиге в агрегатах
непрерывного отжига. Поэтому значительные трудности при
освоении технологии непрерывного отжига были связаны
с очисткой поверхности холоднокатаной жести, выбором тех86
нологических параметров получения отожженной жести раз­
личных групп твердости полос. ММК совместно с ЦНИИЧМ
им. И. П. Бардина был выполнен комплекс работ, направ­
ленных на стабилизацию работы отдельных узлов агрегата,
уточнение технологических режимов очистки, отжига и отдел­
ки холоднокатаных полос.
В период освоения АНО состав обезжиривающих раство­
ров, предусмотренных
проектом
(ЫаОН — 30—35 г/л,
Ма3РО 4 — 30—35 г/л, ОП-7 — 3—4 г/л), не обеспечивал каче­
ственную очистку полосы. Степень очистки полосы после узла
обезжиривания колебалась от 87 до 97 %, в зависимости
от скорости движения полосы в интервале 1,6—2,3 м/с. С целью
улучшения качества очистки и экономии химикатов в раство­
рах была повышена плотность тока, подаваемого от двух вы­
прямителей, до 5—8 А/дм2 , в зависимости от ширины обраба­
тываемых полос (730—920 мм), кроме того, внедрен одинако­
вый состав обезжиривающего раствора как в ваннах химичес­
кой, так и электрохимической очистки, г/л: едкий натр
(ЫаОН) — 30—40; тринатрий фосфат (Ыа3РО 4 ) — 30—40;
эмульгатор ОП-7 или ОП-10—3—4.
С целью стабилизации химического узла АНО и улучшения
качества очистки полосы на агрегате также были выполнены
следующие мероприятия: деревянные накладки на электро­
дах были заменены на более стойкие — эбонитовые; петлевые
ямы, предусмотренные проектом, из-за колебаний натяжения
полосы на тянущих станциях были исключены из системы
транспортирования полосы по агрегату; увеличены размеры
переливных карманов в ваннах электрохимической очистки
и сливных труб для быстрого стока раствора; установлена
пара отжимных гуммированных роликов диаметром 150 мм
на выходе из ванн промывки и электрохимического обезжири­
вания; для контроля за работой щеток установлены приборы,
регистрирующие нагрузку каждого электродвигателя щеточ­
но-моечных машин (ЩММ); для увеличения срока службы
щеток щелочной раствор в ЩММ-1 заменен горячей водой с
температурой 60—70 °С; введена раздельная подача горячей
воды на ЩММ и струйную промывку.
В процессе отработки технологии очистки поверхности хо­
лоднокатаной жести было установлено, что качество обезжи­
ривания полос повышается с увеличением пены в растворе.
В свою очередь количество пены увеличивается с повышением
содержания эмульгатора ОП-7 в обезжиривающих растворах,
повышением плотности тока и времени обезжиривания. Ко­
личество пены уменьшается с повышением температуры обез­
жиривающего раствора, при содержании в нем едкого натра
и тринатрийфосфата по 40 г/л. При содержании по 20 и 30 г/л
87
9. Степень очистки и остаточ­
ная загрязненность полосы в
ваннах электрохимической
очистки АНО при скорости
движения полосы до 3 м/с
едкого натра и тринатрийфос­
фата в обезжиривающих раство­
рах меньшее количество пены
образуется при содержании ОП-7
не более 2,5 г/л.
Остаточная
Внедрение комплекса меро­
загрязнен­
Степень очи­
ность на по­
стки, %,
приятий, направленных на улуч­
2
после
Сила лосе, мг/м ,
шение качества очистки поверх­
после
тока,
кА
ности полос, прокатанных на
печи
хим­
хим­
печи
непрерывном пятиклетевом ста­
узла отжи­ узла отжига
га
не, имеющих исходную загряз­
ненность 700— 1000 мг/м 2 , позво­
74,6 13,6 88,0 97,8
0
лило получить степень очистки
9 ,3 9 0,3 98,5
3
60,0
после химического узла 90,3—
58,2
5,0 9 0 ,6 99,2
5
91,2 % , а после печи отжига —
54,6
5 ,6 91,2 99,1
6
98,5—99,1 % (табл. 9).
Согласно приведенным дан­
ным, остаточная загрязненность после химузла и печи отжи­
га снижается с увеличением приложенного тока. Остаточная
загрязненность поверхности холоднокатаных отожженных по­
лос после обработки в АНО составляет 5,0—5,6 мг/м2 .
Следует однако заметить, что загрязнение поверхности
жести может быть связано не только с получением трудноудаляемых загрязнений при прокатке и некачественным обезжи­
риванием холоднокатаных полос, но и с образованием новых
загрязнений в процессе обезжиривания, отжига, отделки
жести. Чаще всего поверхность черной и белой жести загряз­
няется из-за истирания транспортных роликов и попадания
с оборудования на полосу загрязнений в виде масел, насы­
щенных цеховой пылью. Иногда такой источник образования
загрязнений, проявляющихся после лужения в виде матовых
полосок или участков, бывает трудно определить. В этом
случае для выявления источников образования дефекта
эффективно применение спектрального и электронно-микроско­
пического анализа поверхностных загрязнений жести и других
холоднокатаных полос. Так, исследования причин массо­
вых вспышек образования дефектов, связанных с загрязне­
нием поверхности черной и белой жести, позволили устано­
вить, что состав грязи на подслое белой жести в основном
состоит из элементов (Са, М§, 2п, С, О), входящих в состав
гуммированных роликов на агрегате электролитической очист­
ки (АЭО), а также из окислов железа. Исследование образцов
черной жести, взятых на агрегатах электролитической очистки
после тянущих станций, показало, что загрязнения имеют
микродифракционную картину, идентичную микродифракционной картине эбонита и полуэбонита.
8$
С целью увеличения стойкости гуммированных роликов,
улучшения качества подготовки поверхности холоднокатаной
жести на агрегатах АЭО был введен новый температурный
режим процесса электролитического обезжиривания. Лабо­
раторными и промышленными исследованиями установлено,
что оптимальной температурой очистки полос с применением
эмульгатора ОП-7 в количестве 3—4 г/л является 65—80 °С.
При температурах выше 80 °С очистка ухудшается и увели­
чивается вероятность разрушения гуммированных роликов.
В процессе освоения АНО на ММК было установлено,
что профиль полосы резко меняется после остановки агрегата.
Остановка агрегата вызывает неравномерный нагрев роликов
от горячей полосы и увеличение выпуклости роликов посреди­
не бочки. Значительная выпуклость роликов приводит к об­
разованию дефектов на полосе типа складка. Кроме того,
при соприкосновении нагретого ролика с холодной полосой
профиль ролика может стать вогнутым, если он профилировал­
ся вогнутым. Из-за этого полоса смещается в поперечном на­
правлении. Иногда происходят и порывы полосы. Волнистость
и коробоватость жести могут быть исправлены в процессе ее
непрерывного отжига за счет регулирования натяжения и
степени вытяжки обрабатываемой полосы.
Наблюдения за прохождением полосы по АНО позволили
установить следующие источники повреждения металла. Ца­
рапины на нижней поверхности полосы образуются из-за
контакта с проводками скольжения. Роликовые проводки,
установленные на различных участках агрегата взамен про­
водок скольжения, позволили устранить царапины этого
происхождения.
Своевременная замена щеток узла механической очистки
полосы, а также зачистка роликов АНО позволяют избежать
периодически повторяющихся царапин.
В производственных условиях поверхность холоднокатаных
полос после прокатки и очистки в АЭО покрыта пленкой
влаги с различными загрязнениями, главным образом, продук­
тами технологической смазки и растворов обезжиривания.
При длительном хранении прокатанных или обезжиренных
полос первичные продукты коррозии под воздействием
кислорода воздуха образуют гидроксиды железа Ре (ОН)2 и
Ре (ОН)з, которые при дальнейшем преобразовании дают де­
фект поверхности ржавчина в виде пятен или полосок с рыхлой
сложной структурой гидратированных оксидов железа.
Отожженный металл с ржавчиной непригоден для произ­
водства белой и хромированной жести, так как при чистовом
обезжиривании и травлении черной жести на непрерывныхагрегатах нанесения металлических покрытий термообрабо89
тайная ржавчина не удаляется. Полоса с таким поверхност­
ным дефектом повреждает поверхность рабочих и опорных
валков при дрессировке, что служит одной из причин появле­
ния дефекта поверхности раскатанные отпечатки.
Основным организационным мероприятием по предупреж­
дению дефектов коррозия, ржавчина на поверхности прока­
танных и обезжиренных полос является поддержание мини­
мальных (не более 8 ч) сроков хранения жести на промежуточ­
ных складках перед обезжириванием и отжигом металла, а
также систематический контроль за состоянием отбойников
и средств сдува влаги с поверхности полос за последней клетью
непрерывного стана холодной прокатки, за состоянием отжим­
ных роликов и просушки полосы после ванн промывки АЭО.
МЕРОПРИЯТИЯ ПО ПРЕДУПРЕЖДЕНИЮ
ДЕФЕКТОВ ЖЕСТИ ПРИ ЕЕ ОТДЕЛКЕ,
ТРАНСПОРТИРОВАНИИ, УПАКОВКЕ, ХРАНЕНИИ
К технологическим операциям отделки листового проката
принято относить дрессировку, порезку и сортировку листо­
вой продукции на агрегатах поперечной и продольной резки,
а также транспортирование, упаковку, хранение. Доля де­
фектов жести, образующихся при ее отделке, велика. Причины
возникновения многих дефектов на поверхности жести при
прохождении ею отделочных операций рассмотрены в работах
[46; 48; 66]. Поэтому ниже будут изложены лишь мероприятия
по предупреждению дефектов, разработанные и реализован­
ные на производстве в последние годы.
Дрессировку жести в отличие от прокатки жести и дресси­
ровки другой листовой продукции осуществляют без. техно­
логических смазок и охлаждения водой или эмульсией. Такая
технология дрессировки металла способствует наиболее бла­
гоприятной подготовке поверхности жести к нанесению метал­
лических покрытий. В то же время при таком процессе дрес­
сировки увеличивается вероятность образования дефекта риски
на поверхности жести и скоплений металлической пыли, ко­
торая служит источником дефектов поверхности отпечатки,
наколы-проколы, раскатанные загрязнения. Поэтому, как ни
на каких других прокатных и дрессировочных станах при
дрессировке жести необходимо выдерживать графики промыв­
ки оборудования, тщательно очищать и предохранять от за­
грязнения подготовленные к замене рабочие и опорные валки,
подшипниковые узлы, не допускать утечек масла из подшип­
ников и других узлов стана.
Опыт ММК показал, что для обеспечения высокого каче­
ства поверхности, точности размеров и формы дрессированных
90
полос в режимах дрессировки должны учитываться условия
термообработки (в агрегате непрерывного отжига или колпа­
ковых печах) и твердость жести. Рекомендации здесь сводятся
к следующим режимам:
Технология
термообработки
В АНО
Степень твер~
дости жести
..........................................
В колпаковых печах
...........
А
В, С, О
А, В
Вытяжка при
дрессировке, %
1,0— 1,8
0,2—0,6
1,8—2,5
Общепринятые режимы дрессировки жести на двухклете­
вых станах (суммарная вытяжка 1,8—2,5 %, шероховатость
поверхности рабочих валков первой клети Яа = 0,8...2,0 мкм,
второй клети Яа = 0,1...0,3 мкм) не обеспечивают достаточ­
ного качества поверхности жести, предназначенной для элек­
тролитического хромирования из-за дефектов поверхности
в виде продольных светлых и темных полос. Отметим, что ве­
личина хромового покрытия на жести примерно в 10 раз тонь­
ше оловянного покрытия белой жести электролитического
лужения.
Исследования показали [71], что контрастность светлых и
темных полос увеличивается с понижением шероховатости по­
верхности бочек рабочих валков. Для исключения появления
разнотонности поверхности жести, предназначенной для хро­
мирования электролитическим способом, рациональная ис­
ходная шероховатость рабочих валков обеих клетей дресси­
ровочного стана должна быть равной Яа = 0,5 мкм.
Эффективным мероприятием по устранению светлых и
темных полос является механическая обработка бочек опор­
ных валков рабочими валками с предварительно нанесенной
на них шероховатостью, равной 2—50 величины начальной
шероховатости поверхности бочек опорных валков [3]. При­
дание изотропного микрорельефа поверхности бочек опорных
валков предотвращает отпечатываемость продольных полос и
других дефектов опорных валков на поверхности бочек рабо­
чих валков.
Назначением агрегатов поперечной резки и агрегатов под­
готовки полосы является контроль качества черной холодно­
катаной жести и ее рассортировка с целью задачи в агрегаты
лужения, хромирования, лакирования только годного метал­
ла. Основными дефектами при обработке жести на этих агре­
гатах являются царапины, риски, наколы-проколы, отпечат­
ки, пятна загрязнения, заусенцы.
Для предупреждения дефектов царапина, риски необходимо
обеспечивать строго синхронное вращение транспортирующих
роликов агрегатов со скоростью полосы, исключить трение
91
полосы о невращающиеся металлические детали, не допускать
соприкосновения полосы с невращающимися роликами. Де­
фекты царапина, риски можно исключить за счет сокращения
технологических операций, связанных с перемоткой и транс­
портированием полос; облицовки мягкими материалами мест
соприкосновения полосы с металлическими частями агрегатов;
гуммирования и покрытия пластмассами тянущих и задающих
роликов; установки роликовых проводок; своевременной за­
чистки или замены проводок, роликов. Для предупреждения
дефектов царапина, риски, образующихся при автоматической
укладке листов в пачки, эффективно применение воздушного
подпора (воздушной подушки). При этом способе укладки
жести передний конец падающего листа не касается поверх­
ности верхнего листа пачки.
При порезке полос на агрегатах поперечной резки листы
(карточки) жести могут иметь значительный разброс по длине
(4 мм и более), что приводит к отсортировке черной и белой
жести из-за немерной длины, заворотов кромки, загнутых
уголков, а также к повышенному расходу олова. Попытки
уменьшить дефекты путем более частых замен кассет режущих
барабанов и профилактических ремонтов оборудования ока­
зываются, как правило, неэффективными. Экспериментальные
и теоретические исследования динамики системы правильная
машина — разрезаемая полоса — летучие ножницы показали
[45], что рывки натяжения, возникающие в полосе в момент
реза, приводят к следующим отрицательным явлениям, вызы­
вающим разброс длин отрезаемых карточек: раскрытию зазо­
ров в кинематических парах и упругим колебаниям в линии
приводов барабанов летучих ножниц и правильной машины;
пробуксовкам полосы относительно роликов правильной ма­
шины; поперечным колебаниям разрезаемой полосы в проме­
жутке между летучими ножницами и правильной машиной.
Для предупреждения дефектов порезки полосы на листы
за счет повышения динамической точности барабанных лету­
чих ножниц на ММК внедрено устройство, обеспечивающее
силовое замыкание кинематических пар линий привода режу­
щих барабанов в момент реза [45]. Результаты контрольных
измерений партии из 8000 карточек номинальным размером
712 X 512 X 0,25 мм, полученных при резке со скоростью
2,9 м/с, оказались следующими (А — обычная резка; В —
с применением тормозного устройства при токе динамического
торможения генератора 20 А):
Длина карточек, мм
5 1 2 .......................................
513 ...................................................................
92
А (шт./%) В (шт./%)
0/0
880/11
0 /0
3440/43
514
515
516
517
............................................................. 2400/30
............................................................... 2720/34
............................................................... 1680/21
...........................................
4560/57
0/0
0/0
320/40/0
Приведенные данные свидетельствуют о весьма значитель­
ном разбросе длин при порезке полос жести на карточки,
причем, 4 % карточек, отрезаемых без применения тормоз­
ного устройства, выходят за пределы допуска. Исследования
показали, что для полос каждого сортамента есть оптималь­
ное значение тормозного момента генератора, при котором
достигается максимальная точность порезки карточек. Так,
при порезке полос жести на карточки размерами 0,25 X
X 712 X 512 мм максимальная точность достигается при силе
тока динамического торможения генератора 20—25 А. При
увеличении или уменьшении величины тока динамического
торможения генератора разброс длин отрезаемых карточек
увеличивается
Для предупреждения образования дефектов поверхности
жести при ее транспортировании необходимо соблюдать ров­
ность укладки листов в пачках, смотки полосв рулонах, плав­
ность подъема и опускания пачек и рулонов жести при укладке
их на специальные стеллажи. Во избежание продавливания
отдельных витков рулонов форма стеллажей должна соответ­
ствовать форме рулона. Грузозахватные приспособления —
валы автопогрузчиков, скобы и др. должны бьпь покрыты ре­
зиной. Во избежание коррозии черной жести при ее транспор­
тировании в специальный цех электролитического лужения
белой жести, находящийся на значительном расстоянии (5 км)
от места производства черной жести, применяются железно­
дорожные платформы, оборудованные контейнерами-термоса­
ми. В настоящее время считается целесообразным при пла­
нировке новых цехов покрытий совмещать агрегаты, произво­
дящие черную жесть, агрегаты для лужения, хромирования
и другие в одном здании.
Для предупреждения образования воздушной коррозии на
поверхности черной жести ее количество на промежуточных
складах перед агрегатами резки и подготовки, на участках
сортировки и упаковки должно быть минимальным, а сроки
хранения не должны превышать 8 ч. Упакованная в пачки
или рулоны черная жесть должна из прокатных цехов отгру­
жаться в первую очередь. Холоднокатаную жесть, предназна­
ченную для последующих переделов, целесообразно хранить
на складах перед дрессировочными станами. Здесь отожженная
жесть защищена от атмосферной коррозии окисными пленками,
которые образуются на поверхности жести во время ее отжига.
93
Для предупреждения дефекта поверхности жести отпечат­
ки, возникающего при ее упаковке, необходимо строго выдер­
живать плоскостность деревянных поддонов, размеры прокла­
дочных материалов. При ударах молотком по упаковочным
замкам надо подкладывать под них специальные пластины.
Для предупреждения коррозии упакованной жести необ­
ходимо, чтобы упаковочная бумага не содержала хлоридов,
способствующих коррозии металлов, была прочной и влаго­
непроницаемой. В последнее время для упаковки жести кроме
оберточной бумаги начали применять различные полимерные
пленки. Эти пленки отвечают всем требованиям, предъявляе­
мым к упаковочным материалам. Упаковка в полимерные
пленки защищает жесть от коррозии в самых жестких клима­
тических условиях при складировании и транспортировании
в районы с повышенными влажностью и температурой.
КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТИ
ТОНКОЛИСТОВОЙ СТАЛИ, ПРЕДНАЗНАЧЕННОЙ
ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕНЕВЫХ МАСОК
КИНЕСКОПОВ И ПЕЧАТНЫХ ФОРМ
В ПОЛИГРАФИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
По сортаменту кинескопная лента и листовая сталь, ис­
пользуемая для изготовления печатных форм в полиграфичес­
кой промышленности, близка к холоднокатаной жести. На­
званную прокатную продукцию производят в основном на том
же оборудовании, в тех же цехах, что и жесть. Поэтому рас­
смотрим только особенности и-технологические аспекты, ка­
сающиеся обеспечения высокого качества поверхности киг ескопной ленты и глянцевых листов для полиграфической про­
мышленности.
Требования к металлу указанного назначения были рас­
смотрены выше. При производстве кинескопной ленты по тех­
нологии, при которой первую холодную' прокатку на пяти­
клетевом стане осуществляют с суммарным обжатием 52—
60 %, а вторую холодную прокатку после обезжиривания
и рекристаллизационного отжига полос с суммарным обжа­
тием 70—85 %, не обеспечивается необходимый уровень фи­
зико-механических свойств масок телевизоров. Кинескопная
лента в этом случае имеет значительную анизотропию механи­
ческих свойств, завышенное (на 20 %) значение коэрцетивной
силы, сравнительно низкую пластичность, что является при­
чиной проявления брака масок из-за дефектов муар, наруше­
ния цветопередачи в процессе эксплуатации маски, вызывае­
мого дальнейшим повышением коэрцетивной силы в резуль­
тате старения металла. '
94
ММК совместно с рядом институтов была разработана бо­
лее эффективная технология получения кинескопной ленты,
при которой первую прокатку на пятиклетевом стане осущест­
вляют с суммарным обжатием 80—90 %, а вторую прокатку
после очистки и рекристаллизационного отжига полос —
с суммарным обжатием 40—57 % на 20-валковом стане. Кинескопная лента, полученная по такой технологии, имеет в 1,6
раза большую пластичность, меньшую анизотропию свойств,
лучшую способность противостоять развитию трещин при
изготовлении масок.
Одним из основных дефектов, при котором кинескопная
лента идет в брак, являются продольные светлые узкие по­
лоски. По мере уменьшения толщины прокатываемой ленты
на 20-валковом стане эти полоски удлиняются и становятся
заметнее. На ленте конечной толщины (0,15 мм) часть полосок
начинает шелушиться. При изготовлении теневых масок от­
верстия в районе полосок получаются неправильной геомет­
рической формы.
При изучении металла в зоне расположения дефектов на
электронном микроскопе каких-либо неметаллических вклю­
чений не обнаружено. Исследованиями было установлено,
что одной из причин появления узких светлых полосок на
поверхности кинескопной ленты являются мелкие царапины,
появляющиеся при холодной прокатке подката на пяти клете­
вом стане, главным образом, от застрявших в деревянной
пресс-проводке осколков металла (отслоившихся плен и пр.).
Для предупреждения мелких царапин на подкате, допустимых
при производстве жести, но недопустимых при производстве
кинескопной ленты, необходимо перед каждой прокаткой
этого металла заменять деревянные пресс-проводки на пяти­
клетевом стане.
Следует все же иметь в виду, что дефект поверхности горяче- и холоднокатаной листовой стали типа светлые полоски
может представлять собой раскатанные тонкие слои стали,
под которыми обнаруживаются включения окислов железа
и марганца, образовавшиеся в результате окисления газовых
пузырей, вскрывшихся во время нагрева стали перед горячей
прокаткой [37]. Частицы включений, а также сажа препят­
ствуют свариванию несплошностей в процессе горячей про­
катки, вызывают образование микротрещин. Наличие специ­
фических включений неметаллических фаз экзогенного проис­
хождения, особенности тонкого строения феррита, содержание
и распределение цементитных включений в зонах белых по­
лосок указывают на то, что их появление связано с исходным
состоянием металла, а не с температурно-деформационными
режимами прокатки [60]. Сокращение количества дефектов
95
10. Влияние режимов отжига на образование локальной заполировки
поверхности кинескопной ленты
Температура отжига, °С
6 90-620
660-600
620—580
К оличество рулонов с заполировкой, %
5 5 ,5
2 6 ,3
76
типа светлые полоски, в частности на холоднокатаной стали
СтЗпс, обеспечивает получение плотной корковой зоны слит­
ка. Это достигается путем интенсификации кипения стали
продувкой кислородом, а также в результате снижения тем­
пературы нагрева слитков перед горячей прокаткой [37].
Исследования структуры дефектов в виде темных полосок
на поверхности холоднокатаного листового проката из стали
08Ю, проведенные металлографическим, электронномикро­
скопическим, спектральным, микрорентгеноспектральным и
петрографическим методами, показали [38], что этот дефект
образуется в результате разрушения футеровки нагреватель­
ных колодцев и вдавливания в поверхность металла при его
прокатке частиц шамота, попавших на поверхность слитков.
При прокатке на 20-валковом стане кинескопной ленты
нередко по ее кромкам образуются широкие светлые полосы,
по внешнему виду напоминающие поверхность металла после
полировки. Эти полосы шириной до 50 мм появляются при
первом проходе на 20-валковом стане с обеих сторон ленты
(снизу и сверху) и на обеих кромках. На рабочих валках участ­
кам светлых полос на поверхности ленты соответствует светлая
поверхность, в то время как поверхность валков в средней
части бочек имеет темный цвет. При изучении причин обра­
зования этой локальной заполировки поверхности кинескоп­
ной ленты была установлена связь частоты появления дефекта
с режимами отжига холоднокатаного металла в колпаковых
печах (табл. 10).
Д ля предупреждения заполировки кромок кинескопной
ленты при прокатке ее на 20-валковом стане отжиг холодно­
катаного металла рационально проводить при температурах
не выше 620—580 °С. После такого отжига твердость ленты
по всей ее ширине быстрее выравнивается во время прокатки.
При производстве глянцевых листов для полиграфической
промышленности основные трудности заключаются в предуп­
реждении таких поверхностных дефектов, как царапина, на­
колы-проколы, риски, ржавчина, недотрав, пятна загрязнения,
пятнистое науглероживание. Опыт Череповецкого металлур­
гического комбината (ЧерМК) показывает [26], что значитель96
ное улучшение качества листового проката этого назначения
достигается в случаях применения при разливке стали интен­
сификаторов кипения. Применение интенсифицирующей ки­
пение смеси при разливке стали в изложницу (40—45 % сиде­
рита, 20—25 % молотого кокса, 4—6 % плавикового шпата,
25—30 % прокатной окалины), по данным ЧерМК, позволяет
существенно (в 1,5 раза) уменьшить отсортировку листов из-за
дефектов, связанных с наличием неметаллических включений
на поверхности металла. Эти включения в большей мере пере­
ходят в печную окалину при увеличении температуры и про­
должительности нагрева слябов в методических печах перед
горячей прокаткой полос, при нагреве слябов в печах с шагаю­
щими балками вместо подовых брусьев. Интенсивная дефор­
мация поверхности раскатов в черновых проходах, получае­
мая за счет повышения дробности деформации, также способ­
ствует «выкатыванию» дефектов на поверхности металла.
Поскольку листы для полиграфической промышленности
имеют глянцевую отделку {Яа = 0,16...0,50 мкм), на их по­
верхности отчетливо проявляются даже мельчайшие дефекты,
которые незаметны при матовой отделке холоднокатаного ли­
стового проката. В частности, на готовых холоднокатаных
листах проявляются следы от изломов, которые были еще
на горячекатаном подкате. Для предотвращения этого дефекта
горячекатаные полосы должны охлаждаться перед травлением
до температур не выше 60 °С, при сернокислотном травлении
необходимо поддерживать необходимую активность травиль­
ных растворов (соотношение суммарного содержания кислоты
(%) и железного купороса должно быть не менее 1,2) [26].
Скорость травления должна быть достаточной для полного
удаления остатков окалины из углублений в местах из­
ломов.
При производстве листов для полиграфической промыш­
ленности возникают дефекты, обусловленные загрязнениями
поверхности металла. Согласно результатам выполненных
на ЧерМК исследований, при увеличении скорости прокатки
количество жировых загрязнений на поверхности холодно­
катаных полос уменьшается, а количество металлических за­
грязнений возрастает (рис. 37, а). Повышение шероховатости
поверхности рабочих валков и прокатываемого металла уве­
личивает загрязненность поверхности полос (рис. 37, б). Эта
закономерность проявляется при производстве листового про­
ката различного назначения [43]. С увеличением концентра­
ции эмульсии, подаваемой в очаг деформации при холодной
прокатке стали, возрастает количество жировых и уменьшает­
ся количество механических загрязнений на поверхности хо­
лоднокатаных полос (рис. 37, в). К росту как жировых, так и
7 5—290
97
Рис. 37. Влияние скорости прокатки (а), шероховатости поверх­
ности полос (б), концентрации эмульсии (в) и количества механичес­
ких примесей в эмульсии (г) на загрязненность поверхности холодно­
катаной стали [26]: 1, 4, 5, 7 — жировые загрязнения; 2, 3, 6, 8 —
механические.
механических загрязнений на поверхности прокатанного ме­
талла ведет повышение загрязненности эмульсии механичес­
кими примесями (рис. 37, г).
КЛАССИФИКАЦИЯ ДЕФЕКТОВ
ПОВЕРХНОСТИ ЛИСТОВОГО ПРОКАТА
Термины и определения дефектов поверхности горячека­
таных и холоднокатаных полос, листов и лент из углеродистых
и легированных сталей, а также из цветных и редких метал­
лов и их сплавов установлены следующими стандартами:
ГОСТ 20847—75 «Прутки, полосы и профили горячекатаные и
кованые из сталей и сплавов. Дефекты поверхности. Термины и
определения» и ГОСТ 21014—75 «Листы и ленты. Дефекты по­
верхности и формы. Термины и определения».
ГОСТ 20847—75 и ГОСТ 21014—75 являются первыми в
отечественной практике стандартами, систематизирующими
дефекты поверхности. Введение в действие этих стандартов
сыграло положительную роль в решении проблемы улучшения
качества листопрокатной продукции. Названные стандарты
позволили унифицировать требования к состоянию поверх­
ности листов и полос, производимых на различных металлур­
гических заводах, а также в значительной мере ограничили
субъективность в оценке поверхности металла при его атте­
стации.
ГОСТ 20847—75 и ГОСТ 21014—75 охватывают многие
виды металлургической продукции (прутки, полосы, профили
и т. д.). Поэтому при определении дефектов поверхности эти
стандарты указывают лишь типичные, наиболее характерные
причины их образования. Для производственной же практики
98
Рис. 38. Слиточная плена.
необходимы всестороннее выявление всех возможных причин
и, самое главное, разработка мер по предупреждению появле­
ния дефектов и по их устранению (исправлению). Следует
также иметь в виду, что при производстве конкретных видов
прокатной продукции, в том числе листовой горячекатаной
и холоднокатаной стали, встречаются специфические дефекты
и изъяны поверхности, которые не внесены в названные стан­
дарты. Поэтому для каждого конкретного вида прокатной про­
дукции в дополнение и в развитие стандартизованных терми­
нов и определений необходимы классификаторы дефектов,
включающие подробную информацию о причинах появления
дефектов, мерах их предупреждения и способах исправления.
Приводимые ниже материалы * могут быть рекомендованы
для использования при аттестации листопрокатной продук­
ции, а также при переработке и подготовке новой редакции
рассматриваемых стандартов на дефекты поверхности и непо­
средственно стандартов, регламентирующих технические тре­
бования к листовой и полосовой стали. Дефекты поверхности
металла приведены в порядке, соответствующем последователь­
ности технологических переделов при производстве полосового
проката. С одной стороны, некоторые дефекты могут быть вы­
званы различными причинами и возникать на различных
стадиях производственного процесса в сталеплавильных или
прокатных цехах. С другой стороны, в процессе обработки
металла меняются внешние признаки дефектов, вызванных
одной и той же причиной, и на разных технологических пере* Классификация дефектов разработана совместно с Б. А. Фельд­
маном, Л. Ф. Кузнецовой, Г. М. Щербаковой, В. П. Цымбалом, В. П. Сосулиным, Е. А. Бендером, В. И. Виноградовым.
7*
99
делах требуются различные меры предупреждения одинако­
вых дефектов. Поэтому при изложении материала ряд дефек­
тов рассмотрен в развитии, на нескольких переделах.
В отличие от предыдущих публикаций [9; 10; 29; 61; 771
авторы настоящей работы стремились осветить металлогра­
фические признаки дефектов. Это позволяет глубже и более
точно определить природу и конкретные причины возникно­
вения дефектов. В большинстве случаев при классификации
дефектов причины их возникновения и меры предупреждения
оценены качественно. При определении количественных оце­
нок дополнительно должны быть учтены специфические усло­
вия производства листового проката на конкретных металлур­
гических предприятиях.
ДЕФЕКТЫ ПОВЕРХНОСТИ СЛИТКОВ
Слиточная плена (рис. 38)
Определение. Крупные отслоения окислившегося металла
на поверхности слитков.
Причины образования. Плены возникают при разливке
слитков сверху из-за удара струи о поддон, в результате чего
на стенах изложницы образуются заплески и брызги, которые
успевают затвердеть и окислиться до соприкосновения с
жидким металлом, заполняющим изложницу.
Плены от заплесков металла расположены преимуществен­
но в нижней части слитка. Количество плен возрастает при
нецентрированной и веерообразной струе, резком открывании
стопора или шиберного затвора, при недостаточно нагретом
или переокисленном металле.
К образованию крупных плен в виде «голенища» приводит
повышенная усадка кипящего металла в изложницах.
Меры предупреждения. Для предупреждения этого дефекта
следует использовать приспособления, снижающие образова­
ние брызг и заплесков на станах излсжницы: манжет из
листового металла; изложниц с кюмпельными поддонами; пе­
рекрытия кюмпельных поддонов тонким листовым металлом.
Необходимо также центрировать струю металла при разлив­
ке; плавно открывать стопор или шибер ковша при разливке;
обеспечивать требуемую температуру и окисленность разли­
ваемого металла.
Способы исправления. Слиточные плены, раскатанные на
поверхности слябов, удаляют зачисткой в потоке на машинах
огневой зачистки (МОЗ) или ручными огневыми резаками.
Рис. 39. Трещина напряжения (продольная) на слитках.
Трещина напряжения (продольная) (рис. 39)
Определение. Нарушение сплошности металла в виде по­
верхностных трещин, имеющих, как правило, значительную
протяженность и ориентированных вдоль оси слитка. Дефект
встречается преимущественно на слитках из спокойной стали.
Причины образования. Дефект образуется из-за разрыва
корочки металла на ранней стадии кристаллизации слитка
вследствие больших растягивающих напряжений в момент
отхода корочки от стенок изложницы.
Появление продольных трещин на слитках связано с рас­
пределением и интенсивностью циркуляционных потоков ме­
талла в изложнице. Образованию продольных трещин способ­
ствуют: увеличение массы слитков; высокая температура ста­
ли при разливке; высокая скорость наполнения изложницы
металлом; неправильное центрирование струи металла отно­
сительно оси изложницы; повышенное содержание серы в '
стали, особенно при низком содержании марганца; неудовлет­
ворительная конфигурация внутреннего сечения изложниц.
Образование трещин возможно в местах расположения
концентраторов напряжений типа плен, заливин, наплывов
и т. д.
Меры, предупреждения. Не следует допускать повышенной
температуры разливаемого металла и высокой скорости напол­
нения изложниц по сравнению с установленными требова­
ниями.
Струя металла при разливке должна центрироваться от­
носительно оси изложницы.
101
Рис. 40. Трещина напряжения (поперечная) на слитках.
Предупреждению дефекта способствуют: выбор рациональ­
ной конфигурации внутреннего сечения изложниц; продувка
металла инертными газами; разливка стали под слоем шлака.
Способы, исправления. Зачистка слябов в потоке на МОЗ
или ручными огневыми резаками.
Трещина напряжения (поперечная) (рис. 40)
Определение. Трещины напряжения выявляются на слит­
ках в виде нарушений сплошности металла и располагаются
преимущественно в головной или донной части слитков. Д е­
фект характерен для слитков из спокойной стали.
Причины образования. Поперечные трещины образуются
вследствие торможения процесса усадки металла при затвер­
девании слитка (за счет заклинивания низа, зависания верха
слитка, либо одновременного воздействия этих факторов).
Торможению усадки способствуют зазоры в стыке между
прибыльной надставкой и изложницей, а также изложницей
и поддоном; неправильная установка прибыльной' надставки
на изложницу или изложницы на кюмпельный поддон; при­
вар слитков к поддонам; сильный износ внутренней поверх­
ности изложницы.
Меры предупреждения. Не должны допускаться зазоры
в стыках между прибыльной надставкой и изложницей, а также
между поддоном и изложницей.
Должны быть правильно установлены прибыльные над­
ставки на изложницы и изложницы на поддоны.
Не следует применять изложницы с изношенной внутрен­
ней поверхностью (своевременно отбраковывать изложницы).
Для предупреждения привара слитков к поддонам необ102
а
Рис. 41. Слиточная плена на слябах:
а — внешний вид; б — микроструктура металла в зоне дефекта, Х5б.
ходимо не допускать разливку перегретого металла; обеспе­
чивать надежную защиту поддонов огнеупорной обмазкой,
мелкой листовой обрезью или другими способами и средствами.
Способ исправления. Поверхность слябов зачищается в по­
токе на МОЗ или ручными огневыми резаками.
103
а
Рис. 42. Рванины пережога на слябах:
а — внешний вид; б — микроструктура металла в зоне дефекта, Х100. ,
Д ЕФ ЕКТЫ ПОВЕРХНОСТИ СЛЯБОВ
Слиточная плена (рис. 41)
Определение. Этот дефект поверхности слябов представляет
собой отслоения окисленной металлической корки.
Его микроструктура характеризуется интенсивным окис­
лением и обезуглероживанием металла по месту расположения
плены. На границе плены и основного металла расположены
крупные скопления окисных включений.
Причины образования. Плены на поверхности слитков.
104
Меры предупреждения и способы исправления. Данный де­
фект предупреждается и исправляется так же, как и слиточ­
ная плена на поверхности слитков (см. выше).
Рванины пережога (рис. 42)
Определение. Рванины пережога — это нарушение сплош­
ности металла в виде характерных грубых рванин по граням
и ребрам сляба. Дефект выражается в окислении и частичном
оплавлении границ зерен металла с образованием непрочных
неметаллических пленок, возникающих при разобщении силь­
но выросших зерен.
Микроструктура пережженной стали характеризуется на­
личием окисных пленок по границам крупных зерен и обез­
углероживанием.
Причины образования. Рванины пережога возникают при
высокой температуре нагрева слитков, продолжительном вре­
мени выдержки слитков в колодцах или одновременном воздей­
ствии этих факторов.
Кроме того, причиной образования дефекта являются при­
менение кислорода в период томления слитков в нагреватель­
ных колодцах, а также нагрев слитков при высоком коэффи­
циенте избытка воздуха а > 1,1.
Меры предупреждения. Для предупреждения дефекта не­
обходимо выполнять следующие требования: не превышать
заданную температуру и время нагрева слитков в колодцах;
ограничивать применение кислорода в период топления; на­
грев слитков производить при значениях коэффициента из­
бытка воздуха до 1,05.
Способы исправления. Данные о способах исправления
структуры пережога стали приведены в работе [35]. Прокат
с рванинами пережога исправлению не поддается. Металл пе­
реводится в брак.
Рванины (от перегрева) (рис. 43)
Определение. Дефект представляет собой крупные рванины
и трещины на поверхности слябов, возникающие при прокатке
перегретого металла.
Глубина залегания рванин достигает 10 мм, при средней
величине 5—7 мм.
Структура стали в зоне дефекта характеризуется окисле­
нием рванин, обезуглероживанием и ростом зерен в непосред­
ственной близости от рванины.
Причины образования. Рванины образуются вследствие на­
рушения установленных режимов нагрева слитков: завышен­
ной температуры нагрева; большой продолжительности вы­
держки при высокой температуре.
105
а
Рис. 43. Рванины от перегрева металла:
а — внешний вид; б — микроструктура металла в зоне дефекта, XI00.
Меры, предупреждения. Температура и продолжительность
нагрева слитков в колодцах не должны превышать заданные.
Способы исправления. Дефект может быть устранен зачист­
кой поверхности слябов в потоке на МОЗ, или ручными огне­
выми резаками. Способы исправления структуры перегрева
рассмотрены в работе [35].
Рванины (от вскрывшихся сотовых пузырей) (рис. 44)
Определение. Рванины имеют чешуи, густо расположенные
на поверхности слябов. Они образуются при прокатке слитков
со вскрывшимися сотовыми пузырями. На слябах из кипящих
сталей дефект локализуется в донных, а из полуспокойных —
в головных частях раскатов. Для спокойных сталей дефект не
характерен.
106
а
Рис. 44. Рванины от вскрывшихся сотовых пузырей:
а — внешний вид; б — микроструктура металла в зоне дефекта, Х50.
Структура стали в зоне дефекта характеризуется наличием
окисленных трещин, распространяющихся от поверхности
рванин в глубь металла и имеющих групповое расположение.
Трещины часто имеют вид капсул с тупым концом. В ме­
стах расположения сотовых пузырей металл незначительно
107
Рис. 45. Рванины прокатного происхождения:
а — внешний вид; б — микроструктура металла в зоне дефекта, Х100.
обезуглерожен. Иногда пузыри имеют вид замкнутых полостей
в металле, соединенных с поверхностью узким каналом.
Причины образования. Дефект образуется из-за наличия
тонкой корочки металла (менее 6—7 мм), которая при нагреве
слитков в колодцах сгорает, сотовые пузыри вскрываются,
окисляются и при прокатке образуют рванины.
Образование тонкой корочки происходит в следующих слу­
чаях: при разливке перегретого металла; вялом кипении ме­
талла в изложнице (металл переокислен); высокой скорости
108
Рис. 46. Раскатанная трещина на широкой (а) и узкой (б) гранях сляба.
разливки стали (быстро нарастающее ферростатическое давле­
ние жидкого металла препятствует вскрытию газовых пузыррей).
Причиной образования рванины может быть также оплав­
ление слитков в колодцах или длительный нагрев их при вы­
соких температурах без оплавления.
Меры предупреждения. Необходимо поддерживать задан­
ные параметры металла при разливке: температуру, скорость
наполнения изложницы, окиелейность; не допускать переси­
живания и оплавления слитков при нагреве их в колодцах;
применять интенсификаторы кипения для получения доста­
точно плотной и толстой корочки.
Способы исправления. Мелкие сотовые рванины удаляются
огневой зачисткой.
Рванины (прокатного происхождения) (рис. 45)
Определение. Эти дефекты поверхности имеют вид надры­
вов по широким и узким граням. Трещины, идущие от рванины
в глубь металла, заполнены окислами, часто имеют разветвлен­
ный характер. Металл вдоль трещины незначительно обезуг­
лерожен.
109
6
Причины образования. Прокатка «подстуженных» слитков.
Меры предупреждения. Необходимо выдерживать заданную
температуру нагрева слитков перед прокаткой; не задержи­
вать слитки на приемном рольганге обжимного стана.
Способы исправления. Рванины устраняются зачисткой сля­
бов в потоке на МОЗ или ручными огневыми резаками.
Раскатанная трещина (рис. 46)
Определение. Дефект поверхности слябов представляет со­
бой разрыв металла, образовавшийся при прокатке слитков
с продольными или поперечными трещинами.
Глубина залегания продольных трещин достигает 15 мм,
поперечных — 30 мм.
В зоне трещины поверхность металла окислена, наблюдает­
ся скопление сателлитных окисных включений. Структура
характеризуется сильным обезуглероживанием вдоль дефекта.
Причины образования. Наличие продольных и поперечных
трещин на поверхности слитков.
Меры предупреждения. Дефект предупреждается анало­
гично предупреждению трещины напряжения.
Трещина расщепления (от вздутия сляба) (рис. 47)
Определение. Дефект поверхности имеет вид одно- или
двусторонней выпуклости преимущественно в средней части
сляба, сопровождающейся нарушением сплошности металла
по толщине сляба.
Дефект характерен для кипящих и полуспокойных сталей.
Микроструктура металла в зоне дефекта крупнозернистая с
грубым видманштеттом (сходная с литой структурой).
Включения имеют округлую форму и часто располагаются
по границам зерен.
Образование разрывов металла происходит, как правило,
по границам бывших аустенитных зерен.
Причины образования. Трещины образуются при прокатке
слитка с жидкой незакристаллизовавшейся сердцевиной.
Меры предупреждения. Необходимо соблюдать временной
график продвижения слитков к нагревательным колодцам и
выдачи их в прокатку.
Слитки с жидкой сердцевиной при посаде в ячейки колод­
цев следует выдерживать без подачи газа и воздуха не менее
0,5 ч; соблюдать режим нагрева слитков с жидкой сердцевиной.
Способы исправления. Дефект исправлению не подлежит.
Рис. 47. Трещина расщепления (от вздутия сляба):
а — внешний вид; б — микроструктура металла в зоне дефекта Х50; в — трещина
по границам исходных аустенитных зерен Х100.
111
Рис. 48. Канавки огневой зачистки.
В зависимости от размера дефекта металл переводится в брак
или используется по назначению после вырезки дефектного
участка.
«Скворечник»
Определение. «Скворечник» представляет собой сквозной
разрыв на широкой грани сляба. Зачастую слябы со «сквореч­
никами» имеют утяжку по боковым (узким) граням, образую­
щуюся в результате раскрытия трещин внутренних.
Полость разрыва окислена, металл вокруг дефектных участ­
ков обезуглерожен.
Дефект характерен для низколегированных и легирован­
ных сталей.
Причины образования. Дефект образуется в результате пре­
вышения установленной скорости подъема температуры при
нагреве в колодцах холодных слитков низколегированных
и легированных сталей, а также преждевременного стрипперования слитков из низколегированных сталей.
Причиной образования является также душирование слит­
ков полуспокойных и кипящих сталей (особенно в зимнее
время).
Меры предупреждения. Следует соблюдать режимы охлаж­
дения и нагрева слитков, не допускать душирования слитков
кипящих и полуспокойных сталей.
112
Рис. 49. Слиточная плена (от заплесков металла) на поверхности горяче­
катаной полосы:
а — внешний вид; б — микроструктура металла в зоне дефекта Х100.
Способы исправления. Исправлению, как правило, не под­
лежит. Металл бракуется или используется по назначению
после вырезки дефектного участка.
Канавки огневой зачистки (рис. 48)
Определение. Дефекты поверхности сляба имеют вид углуб­
лений (в основном на широкой грани), превышающих допу­
стимую величину. Грубые канавки огневой зачистки приводят
к образованию плен и закатов на поверхности готового про­
ката.
Причины образования. Канавки огневой зачистки образу­
ются вследствие местного выгорания металла при нарушениях
технологии огневой зачистки слябов. Дефект чаще всего
8 5 -2 9 0
ИЗ
наблюдается при машинной зачистке (на МОЗ). В наибольшей
степени этими дефектами поражены начальные участки сля­
бов, соответствующие моменту зажигания горелок МОЗ.
Меры предупреждения. Должна соблюдаться технология
огневой зачистки.
Способы исправления. Дефекты исправляются ручной за­
чисткой за счет увеличения развала канавки.
ДЕФЕКТЫ ПОВЕРХНОСТИ ГОРЯЧЕКАТАНЫХ ПОЛОС
Слиточная плена (от заплесков металла) (рис. 49)
Определение. Дефект поверхности имеет вид отслоений ме­
талла языкообразной формы. Плены во время прокатки могут
отрываться и вкатываться в металл. В местах расположения
слиточных плен часто наблюдаются сквозные разрывы. Дефект
наиболее часто встречается на участках полос, соответствую­
щих донной части слитков.
Пространство между основным металлом и пленой запол­
нено окалиной. В зоне дефекта наблюдаются скопления са­
теллитовых окисных включений. Микроструктура металла
плены характеризуется обезуглероживанием и укрупнением
зерна.
Причины образования. Дефект образуется при раскатыва­
нии окисленных брызг, заливин, имеющихся на поверхности
слитков и слябов.
Меры предупреждения. Образование слиточной плены от
заплесков металла на поверхности горячекатаных полос пре­
дупреждается так же, как слиточная плена на поверхности
слитков. Следует тщательно защищать слябы на МОЗ или
ручными резаками.
Способы исправления. Дефект исправлению не подлежит.
Слиточная плена (от скоплений неметаллических включений)
(рис. 50)
Определение. Дефект поверхности горячекатаных полос
имеет вид крупных отслоений языкообразной формы. Дефект
локализуется преимущественно в пр и кромочных зонах полос,
реже — по центру.
Структура металла в области дефекта характеризуется
скоплениями неметаллических включений типа алюминатов,
силикатов, оксидов и т. д.
Причины образования. Дефекты образуются в результате
скопления неметаллических включений у поверхности метал­
ла. По своей природе неметаллические включения бывают
эндогенные (продукты раскисления, неполностью удаленные
из стали) и экзогенные (включения огнеупоров, шлака, песка,
попавшие в сталь извне при разливке).
114
Рис. 50. Слиточная плена (от скоплений неметаллических включений)
на поверхности горячекатаной полосы:
а — внешний вид; б — микроструктура металла в зоне дефекта Х100.
Меры предупреждения. Д ля предупреждения дефекта не­
обходимо соблюдать следующие условия: следить за чистотой
желобов сталеразливочного ковша, изложниц; соблюдать оп­
тимальные параметры выплавки и разливки металла; приме­
нять раскислители, образующие жидкотекучие продукты рас­
кисления; проводить продувку металла в ковше инертными
газами; при разливке стали применять интенсификаторы ки­
пения, теплоизоляционные вкладыши.
Способы исправления. Дефект исправлению не подлежит.
Раскатанный пузырь (рис. 51)
Определение. Дефект имеет вид тонких, иногда отслаиваю­
щихся от поверхности полос, пластинок металла, вытянутых
вдоль направления прокатки, имеющих, как правило, груп­
повое расположение. Дефект часто сопровождается наличием
8*
115
Рис. 51. Раскатанный
"сы:
пузырь
на
поверхности
горячекатаной поло-
а — внешний вид; б — микроструктура металла в зоне дефекта Х100.
мазков красноватой окалины и надрывов на поверхности по­
лосы.
Микроструктура металла в зоне дефекта характеризуется
окислением полости пузырей, скоплением сателлитных окис­
ных включений вокруг трещин. В области дефекта металл
незначительно обезуглерожен и имеет крупное зерно.
Причины образования. Раскатанный пузырь образуется
в результате вскрытия сотовых пузырей в процессе нагрева
116
Рис. 52. Сквозные разрывы на поверхности горячекатаной полосы:
а — внешний вид; б — микроструктура металла в зоне деформации
неметаллических включений) Х200.
(скопление
или прокатки слитков или слябов (причины образования де­
фекта те же, что и причины образования рванины от вскрыв­
шихся сотовых пузырей на слябах).
Меры предупреждения. Технология выплавки, раскисления
и разливки должна обеспечивать получение корочки слитка
максимальной толщины с минимальными количеством и раз­
мерами сотовых пузырей.
Необходимо соблюдать технологию нагрева слитков и
слябов; производить качественное удаление дефектов поверх­
ности слябов на МОЗ и, при необходимости, дополнительную
зачистку поверхности ручными резаками.
117
Способы исправления. Дефект исправлению не подлежит.
В зависимости от характера дефекта металл переводится бо
второй сорт или в брак.
Сквозные разрывы (рис. 52)
Определение. Дефект имеет вид единичных или групповых
сквозных несплошностей полосы.
В зоне дефекта в зависимости от причин его образования
возможны скопления неметаллических включений, разнозернистость, обезуглероживание. При сквозных разрывах от ме­
ханических повреждений полосы структура металла остается
без изменений.
Причины образования. Дефект возникает из-за наличия
в полосе усадочной рыхлости, скоплений неметаллических
включений, пузырей, плен.
Одной из причин является также неравномерное распре­
деление раскислителей, в частности алюминия, в стали, вы­
зывающее структурную неоднородность, и, как следствие,
пониженную пластичность металла; грубые механические по­
вреждения поверхности полосы в процессе горячей прокатки.
Меры предупреждения. Следует строго соблюдать техноло­
гию выплавки и разливки стали с целью снижения содержания
неметаллических включений, отсутствия плен и других дефек­
тов слитков и слябов; обеспечивать равномерную подачу рас­
кислителей; выдерживать нормы обрези концов слябов, соот­
ветствующих прибыльной части слитков; не допускать грубых
механических повреждений полосы.
Способы исправления. Дефект исправлению не подлежит.
Рваная кромка (рис. 53)
Определение. Этот дефект поверхности представляет собой
разрывы металла по кромкам полосы. В зависимости от при­
чин возникновения дефекта рваная кромка имеет различный
вид и структуру. Кромка может иметь вид надрывов, зазубрин
и трещин различной глубины, иметь слоистое строение.
Структура металла в зоне дефектов при перегреве (пере­
жоге) металла характеризуется укрупнением зерна, обезугле­
роживанием, возможностью оплавления по границам зерен;
при вскрытии сотовых пузырей — окислением полости тре­
щин, скоплением сателлитных включений вокруг трещин.
При наличии рваной кромки прокатного происхождения
возможно окисление трещин (аномалий микроструктуры не
отмечается).
Причины образования. Рваная кромка образуется при пе­
режоге или перегреве узкой грани слябов при их нагреве в
методических печах. Причиной образования дефекта является
118
а
в
Рис. 53. Рваная кромка горячекатаной полосы:
« — внешний вид;, б — слоистое строение рваной кромки, обусловленное наруше­
нием режима нагрева слябов; в — микроструктура металла в зоне дефекта Х100.
также наличие в слябах незаварившихся газовых (сотовых
или подкорковых) пузырей, вскрывшихся из-за близкого
расположения их к поверхности; оплавление слитков в нагре­
вательных колодцах; пониженное содержание марганца и по­
вышенное содержание серы в стали.
Этот дефект возникает из-за недостаточной величины об­
жатий раскатов вертикальными валками стана горячей про­
катки; неравномерной деформации по ширине полосы.
Меры предупреждения. Должна соблюдаться технология
нагрева слитков и слябов; технология выплавки и разливки
119
Рис. 54. Расслоение горячекатаной полосы:
а — внешний вид; б — окисленная трещина в зоне расслоения; в — экзогенные
включения в зоне дефекта, Х200.
стали, обеспечивающая расположение сотовых пузырей на
глубине не менее 10 мм от поверхности слитка и отсутствие
подкорковых пузырей.
Отношение содержания марганца к содержанию серы в
стали должно быть не менее 12—14.
Необходимо также соблюдать технологию горячей прокат­
ки (режимы обжатий полос, равномерность деформации по
120
а
Рис. 55. Вкатанная окалина на
поверхности горячекатаной трав­
ленной полосы:
а — в виде дорожки; б — в виде то­
чек, образовавшихся из-за сетки
разгара на валках.
ширине). Суммарная вели­
чина обжатий раскатов в
вертикальных валках долж­
на быть не менее 25—30 мм.
Способы
исправления.
Дефект исправляется путем
обрезки кромок полосы с
переводом ее в другой ти­
поразмер.
Расслоение (рис. 54)
Определение. Расслоение
представляет собой несплошность или раздвое­
ние металла по толщине полосы.
Причины образования. Дефект возникает в результате на­
рушений технологий выплавки, раскисления и разливки ста­
ли, приводящих к глубокому залеганию усадочных дефектов
и повышенному загрязнению металла неметаллическими вклю­
чениями. Наиболее часто встречающимися нарушениями яв­
ляются недолив головной части слитка; некачественное утеп­
ление прибыли; всплывание теплоизоляционных плит; нераскисление кипящей и полуспокойной стали; завышенная
температура стали при разливке.
Меры предупреждения. Необходимо соблюдать техно­
логии выплавки, раскисления и разливки стали; произ121
Рис. 56. Остатки окалины в виде пятен на поверхности горячекатансй
травленой полосы.
водить вырезку усадочных дефектов до полного их уда­
ления.
Способы исправления. Дефект исправлению не подлежит.
Вкатанная окалина (рис. 55)
Определение. Дефект поверхности имеет вид точечных
вкраплений или дорожек окалины, вдавленной в металл при
го н чей прокатке. Может распространяться на всю длину по■ щ ы (преимущественно локализуется на концах полосы). Д е­
фект обычно проявляется после, травления полос (удаления
воздушной окалины).
Причины образования. Вкатанная окалина образуется при
нарушении режимов нагрева слябов в методических печах
(оплавление, перегрев, высокий коэффициент избытка воздуха
и т. д.).
Кроме того, причинами ее образования являются нерацио­
нальные технологические режимы работы вертикального, чер­
нового и чистового окалиноломателя; некачественное удаление
окалины гидросбивами стана горячей прокатки; повышенная
выработка рабочих валков чистовых клетей стана, образова­
ние на них сетки разгара.
Меры предупреждения. Образование вкатанной окалины
может быть предупреждено при обеспечении эффективной и
качественной работы окалиновзламывающих средств в линии
стана, соблюдении установленных режимов нагрева слябов,
исключении подплавления и перегрева металла, соблюдении
установленных сроков перевалок рабочих валков чистовой
122
Рис. 57 Остатки окалины в виде мазков черного цвета на поверхности
горячекатаной травленой полосы.
группы клетей, исключении повышенного износа и перегрева
валков.
Способы исправления. При небольшой величине дефектов
они могут быть удалены травлением.
Остатки окалины (в виде пятен окалины) (рис. 56)
Определение. Дефект выявляется только на поверхности
протравленных полос. Он представляет собой участки невытравившейся окалины, преимущественно черного цвета со слег­
ка размытыми границами. Площадь участков от 0,1—0,2 до
2,0—3,0 м2 . Толщина слоя окалины может достигать 75—
100 мкм. Окалина на дефектных участках полосы имеет слож­
ную структуру и нестабильный состав, включающий значитель­
ное количество гематита (Ре2О3 ). Дефекты располагаются пре­
имущественно на концах полос.'
Причины образования. Остатки окалины могут быть при
увеличении толщины слоя окалины из-за неплотной смотки
полос в рулоны после горячей прокатки.
Интенсивность поражения поверхности металла дефектами
возрастает при повышении температур конца прокатки и смот­
ки полос и массы рулонов.
Меры предупреждения. Должна обеспечиваться плотная
смотка рулонов; эффективная и качественная работа окалино­
взламывающих средств в линии непрерывно-травильных агре­
гатов (окалиноломателей, дрессировочных клетей, изгибнорастяжных машин).
Способы исправления. Дефект, как правило, неисправим.
123
Рис. 58. Остатки окалины в виде мазков красного цвета на поверх­
ности горячекатаной полосы.
Остатки окалины (в виде мазков черного цвета) (рис. 57)
Определение. Дефект поверхности протравленных горяче­
катаных полос имеет вид мазков черной блестящей окалины
с резко счерченными границами, вытянутыми, как правило,
в направлении прокатки или под небольшим углом к нему.
Под микроскопом различается сложный характер окалины.
Дефект встречается преимущественно при солянокислотном
травлении горячекатаных полос.
Причины образования. Остатки окалины являются резуль­
татом загрязнения травильного раствора минеральными мас­
лами в количестве более 0,5 г/л в сочетании с низкой темпера­
турой травильного раствора (менее 60 °С).
Меры предупреждения. Не следует допускать попадания
минеральных масел в травильный раствор.
Способы исправления. Дефект исправлению не подлежит.
Остатки окалины (в виде мазков красного цвета) (рис. 58)
Определение. Дефект поверхности горячекатаных полос
представляет собой прерывистые дорожки или отдельные маз­
ки окалины красного цвета, вытянутые в направлении про­
катки. Дорожки красной окалины наблюдаются преимущест­
венно на кромках и концах нетравленных полос. После трав­
ления в местах расположения дефекта могут оставаться невытравленные участки окалины темно-серого цвета.
Мазки красной окалины часто сопутствуют дефектам по­
верхности в виде отслоений металла, рванин, раскатанных пу­
зырей, плен.
Причины образования. Причиной остатков окалины являю­
тся соединения окислов, имеющихся на поверхности раскатов,
с окислами, образующимися в полостях, вскрывшихся при
нагреве и прокатке дефектов (газовых пузырей, рванин и т. д.).
124
а
Рис. 59. Слиточная плена на поверхности холоднокатаной полосы:
а — внешний вид; б — микроструктура металла в зоне дефекта, Х200.
Кроме этой причины можно назвать также образование
слоя гематита на поверхности основной воздушной окалины
вследствие более легкого доступа воздуха к кромкам и кон­
цам полосы в рулоне.
Меры предупреждения. Не следует допускать наличия по­
верхностных дефектов на слябах и раскатах.
Предупредить дефект можно путем плотной и ровной смот­
ки рулонов.
Необходимо также уменьшать скорость движения полосы
в травильных ваннах, увеличивать температуру и концентра­
цию травильного раствора. При этом использовать ингибиторы
травления для исключения перегрева на участках полос, не
пораженных дефектами.
Способы исправления. Дефект может частично или полностью
устраняться (выкатываться) в процессе холодной прокатки.
Рис. 60. Раскатанный пузырь на поверхности холоднокатаной полосы:
а — внешний вид; б — микроструктура металла в зоне дефекта, Х100.
ДЕФ ЕКТЫ ПОВЕРХНОСТИ
ХОЛОДНОКАТАНЫХ ПОЛОС
Слиточная плена (рис. 59). Раскатанный пузырь (рис. 60)
Определения (основные признаки) дефектов слиточная пле­
на и раскатанный пузырь на холоднокатаной листовой стали,
причины их образования и меры предупреждения являются
теми же, что и для одноименных дефектов на горячекатаных
полосах (рис. 49—51).
Волосовины (рис. 61)
Определение. Дефект имеет вид разнотональных полосок
и нитевидных несплошностей холоднокатаного металла. Он
представляет собой вышедшие на поверхность неметаллические
126
а
Рис. 61. Волосовина на поверхности холоднокатаной полосы:
а — внешний вид; б — микроструктура металла в зоне дефекта, Х200.
включения более темного по сравнению с основным металлом
цвета. В структуре металла в зоне дефекта обнаруживаются
алюминаты, силикаты, шлаковые включения. Возможно на­
личие окислов.
Изменения зерна в области дефекта незначительны.
Причины образования. Волосовины возникают в результате
выхода на поверхность полос при холодной прокатке строчеч­
ных неметаллических включений.
Меры предупреждения. В данном случае необходимы все
меры, направленные на уменьшение количества неметалличе­
ских включений в стали (см. в частности, меры предупрежде­
ния дефекта слиточная плена от скоплений неметаллических
включений (рис. 50)).
Способы исправления. Дефект исправлению не подлежит.
127
Рис. 62. Прокатная плена на
поверхности
холоднокатаной
полосы:
а — внешний вид; б — микрострук­
тура металла в зоне дефекта, Х100.
Прокатная плена (рис. 62)
о
Определение. Дефект по­
верхности холоднокатаных
полос представляет собой
отслоения, частично связанные с основным металлом и ориен­
тированные в направлении прокатки.
Существенных изменений в микроструктуре металла в зоне
дефекта не наблюдается. Под поверхностью плен, образовав­
шихся еще при горячей прокатке, обнаруживаются окислы,
незначительное обезуглероживание металла.
Причины образования. Дефект образуется при горячей и
холодной прокатке вследствие раскатки рванин, следов глу­
бокой зачистки поверхностных дефектов, а также грубых ме­
ханических повреждений (продиров, глубоких царапин,
рисок).
Меры предупреждения. Следует тщательно удалять дефекты
на слябах, не допускать наличия глубоких следов зачистки
на их поверхности, а также не допускать механического трав­
мирования поверхности раскатов и полос при горячей прокат­
ке и травлении.
Способы исправления. Дефект исправлению не подле­
жит.
128
Вкатанные металлические частицы (рис. 63)
Определение. Дефект представляет собой вкатанные в полосу и частично приварившиеся к поверхности кусочки метал­
ла (металлическая стружка, крошка, отслоения частиц металла
от валков и прокатываемых полос и др.).
На микрошлифе четко видно различие структур основного
и вкатанного металла.
Причины образования. Дефект возникает в результате по­
падания частиц постороннего металла на поверхность полосы
при прокатке из-за выкрашивания валков при горячей и хо­
лодной прокатке; отслоения частиц металла от полосы в местах
царапин, рваной и некачественно обрезанной кромки, мелких
плен; налипания на валки продуктов износа валков и полосы.
Меры предупреждения. Необходимо предупреждать образо­
вание выкрошек на рабочих валках, выполнять мероприятия
по предупреждению поверхностных дефектов на подкате
(плен, царапин и т. д.).
Должна также обеспечиваться требуемая настройка дис­
ковых ножниц, чтобы не допускать образования на кромках
полос заусенцев или сколов, содержаться в чистоте оборудо­
вание стана.
Способы исправления. Дефект исправлению не подлежит.
Сквозные разрывы (рис. 64)
Определение. Дефект представляет собой сквозные несплошности, полости. Структура металла в зонах дефекта в зависи­
мости от причин возникновения разрывов может иметь различ­
ный вид (наличие неметаллических включений, разнозернистость и др.).
Причины образования. Сквозные разрывы образуются из-за
локальной поперечной разнотолщинности, наличия дефектов
на подкате (плен, раскатанных пузырей, неметаллических
включений).
Причиной образования являются также грубые механиче­
ские повреждения поверхности подката или холоднокатаной
полосы непосредственно в линии стана (царапины, риски, про­
диры, надавы).
Меры предупреждения. Для предупреждения дефекта сле­
дует выполнять следующие требования: обеспечивать требуе­
мую точность геометрических размеров полос подката; не до­
пускать наличия на поверхности подката плен, раскатанных
пузырей и крупных скоплений неметаллических включений
в прокатываемом металле; исключать повреждение поверхнос­
ти полос в линиях станов горячей и холодной прокатки, а
также непрерывно-травильного агрегата.
Способы устранения. Дефект исправлению не подлежит.
9 5 -2 9 0
12 9
а
6
г
Рис. 64. Сквозные разрывы холоднокатаной полосы.
Изломы (рис. 65)
Определение. Дефект поверхности имеет вид светлых ше­
роховатых полос, образующихся в результате перегибов при
размотке рулонов холоднокатаного отожженного дрессиро­
ванного металла. Полосы располагаются преимущественно по­
перек направления прокатки. При распространении на всю
ширину изломы имеют, как правило, прямолинейную, а при
локализации на отдельных участках по ширине — дугообраз­
ную форму.
Причины образования. Изломы образуются в результате
пластической деформации металла при изгибе под действием
напряжений, превышающих предел текучести.
Причиной изломов являются также слипание-сварка вит­
ков полосы в рулоне при отжиге из-за высоких контактных на­
пряжений, высокой температуры и завышенной продолжи­
тельности отжига, малой шероховатости поверхности полосы.
Замятие кромок полосы, наличие местных искажений про­
филя и формы полосы тоже ведет к появлению изломов.
Образованию изломов способствуют высокий уровень на­
тяжения полосы и рывки в разматывателе и натяжном уст­
ройстве дрессировочного стана.
Меры предупреждения. Не должно допускаться превышение
натяжения сматываемых в рулоны полос после холодной про­
катки.
Для прокатки должны использоваться насеченные валки
с шероховатостью На = 2,5 ... 4 мкм.
При сматывании холоднокатаного металла в рулоны боль­
шой массы (более 30 т) следует применять режимы, предусматРис. 63. Вкатанные металлические частицы на поверхности холодноката­
ной полосы от налипания частиц металла на валки (а, б) и от выкрашива­
ния валков (в, г):
а, в — внешний вид; б, г — микроструктура металла в зоне дефекта.
9*
131
а
Рис. 65. Изломы на поверхности холоднокатаной полосы:
а — по всей ширине полосы; б — в прикромочных участках полосы.
ривающие непрерывное уменьшение величины натяжения
полосы по мере увеличения текущего радиуса рулона в про­
цессе намотки внутренних витков.
Недопустимы местные искажения профиля и формы холод­
нокатаных полос.
В рулонах не должно быть выступающих витков и повреж­
дений торцевых поверхностей рулонов.
Одна из мер предупреждения дефекта — соблюдение уста­
новленных натяжений полосы в разматывателе и натяжном уст­
ройстве дрессировочного стана. Кроме того, необходимо ис­
ключать биение рулонов при размотке.
Способы устранения. Незначительные изломы частично
или полностью могут быть устранены дрессировкой полос с об­
жатием более 2,5 %.
132
Рис. 66. Остатки окалины на поверхности холоднокатаной полосы.
Остатки окалины (рис. 66)
Определение. Дефект поверхности холоднокатаных полос
представляет собой раскатанные остатки окалины, не вытра­
вившиеся с поверхности подката. Он имеет вид строчек и маз­
ков, вытянутых в направлении прокатки.
Причины образования. Этот дефект — следствие остатков
неудаленной при травлении окалины на поверхности горяче­
катаных полос (подката).
Меры предупреждения. Остатки окалины предупреждаются
аналогично вкатанной окалине (рис. 55) и остаткам окалины
(рис. 56—59) на горячекатаных полосах.
Способы устранения. При наличии незначительных остат­
ков окалины на поверхности подката (в виде неглубоких ос­
пин точечной вкатанной окалины, мазков красной окалины)
дефект может быть частично или полностью выкатан при хо­
лодной прокатке.
О
Рис. 67. Дефект риска на поверхности холоднокатаной полосы:
а — образовавшийся из-за трения о проводки дисковых ножниц на агрегатах рез­
ки; б — образовавшийся из-за наваров на роликах правильной машины.
133
Рис. 68. Царапины на поверхности холоднокатаной полосы.
Риска (рис. 67)
Определение. Дефект поверхности имеет вид одного или
нескольких продольных углублений с закругленным или
плоским дном. Он не сопровождается изменениями структуры
и неметаллическими включениями.
Причины образования. Риска образуется в результате по­
вреждения поверхности полосы тянущими, направляющими,
поддерживающими роликами и неподвижной проводковой ар­
матурой в линиях стана горячей прокатки, непрерывно-тра­
вильного агрегата, агрегатов цеха холодной прокатки.
Меры предупреждения. Во избежание дефекта риска не долж­
но допускаться повреждение поверхности полос при их пере­
работке в цехах горячей и холодной прокатки.
Необходимо обеспечивать правильную установку и свое­
временную замену проводковой арматуры, осуществлять пе­
риодическую зачистку поверхности роликов от наваров и за­
усенцев.
Способы устранения. Дефект может быть устранен зачист­
кой.
Царапина (рис. 68)
Определение. Дефект поверхности имеет вид канавок не­
правильной формы и произвольного направления. Он не со­
провождается изменениями структуры и неметаллическими
включениями.
Причины образования. Царапины образуются при соприкос­
новении полосы с острыми кромками проводковой арматуры
и других деталей оборудования; относительном смещении вит­
ков полосы в рулоне при его намотке и размотке; распушива134
Рис. 69. Пятна загрязнения на поверхности холоднокатаной полосы изза пригара эмульсии в процессе прокатки.
нии витков полосы в рулоне; повреждении поверхности ли­
стов при ручной сортировке, транспортировании и складиро­
вании.
Меры предупреждения. Необходимо обеспечивать правиль­
ную установку и своевременную замену проводковой армату­
ры, осуществлять периодическую зачистку роликов от нава­
ров и заусенцев; обеспечивать плотную и ровную смотку
полос в рулоны; не допускать распушивания и проскальзы­
вания витцов полосы в рулонах при намотке и размотке.
Поверхность полос и листов при их транспортировании
и складировании не должна повреждаться.
Рассортировку листов следует проводить преимуществен­
но в потоке.
Способы устранения. Дефект может быть устранен зачист­
кой.
Рябизна
Определение. Дефект поверхности представляет собой свет­
лые штрихи, вытянутые вдоль прокатки от раскатывания мел­
ких углублений, преимущественно от вытравленной вкатан­
ной окалины, имеет групповой характер.
В случае попадания загрязнений на полосу при прокатке
штрихи имеют более темную поверхность по сравнению с ос­
новным металлом. При этом дефект по внешнему виду напо­
минает остатки окалины.
Меры предупреждения. Должны быть устранены причи­
ны образования дефектов вкатанная окалина, раковины от
135
окалины. Не следует допускать образования на поверхности под­
ката других дефектов в виде углублений (надавов, наколов,
Продиров И Т; Д.).
Причины образования. К ним относятся все причины, при­
водящие к образованию на подкате дефектов вкатанная окали­
на, остатки окалины, а также других дефектов в виде углубле­
ний (надавов, наколов, продиров).
Способы исправления. Дефект исправлению не подлежит.
Пятна загрязнений (рис. 69)
Определение. Дефект поверхности имеет вид черных и тем­
носерых пятен, полос, натеков, разводов на отожженном хо­
лоднокатаном металле. Чаще всего это пятна сажи, эмульсии
и масла, загрязненные окислами железа, продуктами износа
валков и др.
Причины образования. Пятна загрязнений образуются изза наличия на поверхности полосы после прокатки значитель­
ного количества эмульсии; высокой концентрации эмульсии;
наличия в ней большого количества минеральных масел и ме­
ханических примесей; использования прокатной эмульсии
с низкой моющей способностью.
Причиной образования пятен является также наличие в
защитном газе при отжиге холоднокатаных полос повышенно­
го количества окиси углерода и метана; загрязнение полосы
при дрессировке и порезке.
Меры предупреждения. Данный дефект может быть пре­
дупрежден, если обеспечивать требуемую концентрацию эмуль­
сии; не допускать повышения содержания в эмульсии механи­
ческих примесей и свободных масел; обеспечивать качествен­
ное удаление эмульсии с поверхности полосы после прокатки.
Необходимо по возможности использовать эмульсии на ос­
нове эмульсолов с неионогенными эмульгаторами и моющими
добавками; не допускать повышенного содержания окиси уг­
лерода и метана в защитном газе печей для отжига холодно­
катаной стали; не допускать загрязнения соприкасающихся
с полосой частей оборудования при операциях дрессировки
и отделки.
Способы исправления. В ряде случаев возможна очистка
поверхности металла от загрязнений путем промывки, обез­
жиривания, протирания.
_____ __________________________________ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. А. с. 571313.
2. А. с. 732046.
3. А. с. 801916.
4. А. с. 889164.
5. А. с. 1014618.
6. Анализ возникновения дефектов поверхности полосовой высоколе­
гированной стали / М. Н. Шматко, В. П. Никитин, В. Е. Шабуров и др.—
Сталь, 1984, № 8, с. 55—57.
7. Белосевич В. К., Нетесов Н. П. Совершенствование процесса холод­
ной прокатки.— М. : Металлургия, 1971.— 272 с.
9. Беняковский М. А. Качество поверхности автомобильного листа.—
М. : Металлургия, 1969.— 152 с.
9. Беняковский М. А., Мазур В. Л., Мелешко В. И. Производство
автомобильного листа.— М. : Металлургия, 1979.— 256 с.
10. Беняковский М. А., Сергеев Е. П. Дефекты поверхности автомо­
бильного листа (альбом).— 2-е изд.— М. : Металлургия, 1974.— 72 с. ч
11. Берлин Б. И., Голиков Н. С., Добронравов А. И. Электролитиче­
ское и горячее лужение тонколистовой стали.— М. : Металлургия, 1980.—
232 с.
12. Виткин А. И., Галкин Д. ГЦ Берлин Б. И. Основы теории и тех­
нология производства белой жести.— М. : Металлургия, 1978.— 392 с.
13. Виткин А. И., Тейндл И. И. Металлические покрытия листовой
и полосовой стали.— М. : Металлургия, 1971.— 496 с.
14. Галкин Д. П., Голиков Н. С., Добронравов А. И. Технологические
процессы^ и агрегаты нанесения защитных покрытий на трубы и прокат. —
Тр. ВНИИМетмаша* 1978, № 56, с. 3—8.
15. Грудев А. п., Зильберг Ю. В., Тилик В. Т. Трение и смазки при
обработке металлов давлением : Справочник.— М.: Металлургия, 1982.—
310 с.
16. /Губинский В. И., Минаев А. Н., Гончаров Ю. В. Уменьшение
окалинообразования при производстве проката.— К. : Технхка.— 135 с.
17. Гуренко В. Д., Файнштейн В. М. Травление полос и листов в со­
ляной кислоте.— М .: Металлургия, 1971.— 126 с.
18. Дефекты стали / Под ред. С. М. Новокрещеновой, М. И. Виноград.—
М.: Металлургия, 1984.—200 с.
19. Добронравов А. И., Мазур В. Л. Влияние шероховатости черной
жести на качество покрытия при горячем лужении.— Бюл. ин-та Черметинформация, 1975, № 6, с. 44—46.
20. Добронравов А. И., Мазур В. Л., Голиков Н. С. Уменьшение разнотолщинности оловянного покрытия жести электролитического лужения.—
Сталь, 1978, № 2, с. 150—153.
21. Зильберг Ю. В., Гнездилов Б. В. Формоизменение поверхностных
дефектов заготовки при производстве труб на ТПА с непрерывным ста­
ном — Сталь, 1984, № 9, с. 59—61.
22. Исследование поверхностного дефекта подката типа мазковая
окалина/Н . Ф. Тюрин, В. С. Коваленко, М. М. Шанина и др.— Металлур­
гическая и горнорудная промышленность, 1983, № 4, с. 17— 18.
23. Исследование эффективности механического разрушения окалины
перед травлением полос/А . В. Третьяков, В. Ф. Бочаров, Б. Е. Локшин
и др.— В кн.: Точная прокатка. Донецк, 1973, с. 229—238.
137
24. Исследование эффективности окалиноломателя при солянокис­
лотном травлении / П. П. Чернов, Г. Г. Сафин, Н. Е. Коваленко.— В кн.:
Теория и практика производства широкополосной стали. М., 1979, с. 76—77.
25. Качество листа и режимы непрерывной прокатки / П. И. Полухин,
Д. Н. Заугольников, М. А. Тылкин и др.— Алма-Ата : Наука, 1974.—399 с.
26. Качество поверхности глянцевых листов для полиграфической
промышленности / Ю. В. Липухин, А. Ф. Пименов, Л. И. Бутылкина
и др.— Сталь, 1981, № 11, с. 54—57.
27. Качество поверхности холоднокатаного листа на Карагандинском
металлургическом комбинате/В. Л. Мазур, В. В. Акишин, Е. С. Какушкин
и др.— В кн.: Теория и практика производства широкополосной стали.
М., 1977, с. 57—61.
28. Ковынев М. В., Миллер В. В. Производство листового металла.—
М. : Металлургия, 1976.—224 с.
29. Коновалов Ю. В., Налча Г. И., Савранский К. Н. Справочник
прокатчика.— М. : Металлургия, 1977.— 312 с.
30. Кривандин В. А., Марков В. П. Металлургические печи.—
М .: Металлургия, 1977.— 463 с.
31. Ледков В. Г. Непрерывные травильные линии.— М. : Металлургиздат, 1961.—206 с.
32. Мазур В. Л., Добронравов А. И. Дробеметная обработка жесте­
прокатных валков.— Металлург, 1979, № 12, с. 34—36.
33. Мазур В. Л. Режимы намотки горячекатаных и холоднокатаных
полос.— Сталь, 1980, № 7, с. 591—596.
34. Мазур В. Л. Производство листа с высококачественной поверх­
ностью.— К. : Техника, 1982.— 166 с.
35. Малиночка Я. Н., Ковальчук Г. 3., Багнюк Л. Н. Перегрев и пе­
режог стали.— Сталь, 1983, № 9, с. 73—77.
36. Мелешко В. И., Качайлов А. П., Мазур В. Л. Прогрессивные ме­
тоды прокатки и отделки листовой стали.— М .: Металлургия, 1980.—
192 с.
37. О дефекте поверхности «светлые полосы» холоднокатаной стали
С тЗпс/Г. И. Бельченко, С. И. Губенко, Е. И. Исаев, Ю. И. Леусов.—
В кн.: Технология производства широкополосной стали. М., 1983, с. 63—65.
38. О качестве поверхности стальных полос / Г. И. Бельченко, С. И. Гу­
бенко, Е. И. Исаев, Ю. И. Леусов.— В кн.: Производство горячеката­
ной и холоднокатаной листовой стали. М., 1983, с. 50—52.
39. Оптимальные условия дрессировки горячекатаных полос перед
их травлением / В. Л. Мазур, Л. А. Шевченко, Б. П. Колесниченко и др.—
Листопрокатное производство, 1972, № 1, с. 16—20.
40. Опыт применения валков с кольцевыми проточками на толсто­
листовом стане / Ф. Е. Долженков, А. В. Суняев, А. Л. Остапенко и др.—
Сталь, 1984, № 3, с. 33—37.
41. Отделка поверхности л и ста/В . И. Мелешко, А. П. Чекмарев,
В. Л. Мазур, А. П. Качайлов.— М .: Металлургия, 1975.— 272 с.
42. Паргамонов Е. А. Влияние условий прокатки на сваривание ли­
стового проката при отжиге.— В кн.: Производство горячекатаной и холод­
нокатаной листовой стали. М., 1983, с. 43—48.
43. ’ Повышение качества листового проката/В . Л. Мазур, А. П. Ка­
чайлов, В. Г. Иванченко, А. И. Добронравов.— К. : Техн1ка, 1979.— 143 с.
44. Повышение качества поверхности и плакирование металлов:
Справочник / Ред. А. Кнаушер: Пер. с нем.— М. : Металлургия, 1984.—
368 с.
45. Повышение точности отрезаемых длин карточек жести на агрега­
тах поперечной резки / И. И. Леепа, А. И. Добронравов, В. А. Цуркан,
В. Л. Мазур.— Сталь, 1982, № 6, с. 47—48.
46. Повышение точности размеров холоднокатаной жести / Л. В. Ра138
дюкевич, А. И. Добронравов, С. Ф. Котельников и др.— Бюл. ин-та Черметинформация, 1981, № 24, с. 21—24.
47. Предупреждение дефектов «царапина» и «риска» на поверхности
тонколистового проката / П. Н. Смирнов, Л. Д. Девятченко, М. Г. Тихо­
новский и др.— Сталь, 1978, № 9, с. 832—834.
48. Причины возникновения и пути установления дефекта «ребрис­
тость» на поверхности холоднокатаных полос / И. И. Леепа, К. С. Логинова,
В. Л. Мазур и др.— Сталь, 1978, № 7, с. 634—635.
49. Причины дефектов при штамповке автомобильных деталей/
В. Л. Мазур, М. И. Притоманова, Д. Д. Хижняк, И. В. Малик.— Куз­
нечно-штамповочное производство, 1978, № 8, с. 34—36.
50. Прокатка автолистовой стали / Ф. А. Ксензук, Н. А. Трощенков,
А. П. Чекмарев, М. М. Сафьян.— М.: Металлургия, 1969.— 269 с.
51. Работа четырехвалковых дрессировочных клетей 2500 в линиях
непрерывного травления / П. Н. Смирнов, Л. Д. Девятченко, Л. Б. Файнберг, Ю. М. Плетнев.— Сталь, 1979, № 7, с. 513—516.
52. Рациональная технология подготовки и эксплуатации валков лис­
товых станов / В. Л. Мазур, В. И. Мелешко, А. И. Добронравов, В. И. Без­
нос.—'Сталь, 1981, № 10, с. 43—47.
53. Рациональные режимы прокатки полос, сваренных встык / В. Л. Ма­
зур, В. В. Акишин, А. И. Добронравов и др.— Сталь, 1978, № 7, с. 629—
633.
54. Роль шероховатости поверхности в предупреждении сваривания
при отжиге и загрязненности холоднокатаного листа / Э. М. Гольдфарб,
В. Л.^Мазур, В. Г. Бойков и др.— Сталь, 1971, № 6, с. 532—533.
I 55.' Северденко В. П., Макушок Е. М., Равин А. Н. Окалина при го­
рячей обработке металлов давлением.— М. : Металлургия, 1977.— 208 с.
56. Северденко В. П., Овчинников П. С., Розенберг С. Э. Брак в
листовой штамповке.— Минск: Наука и техника, 1973.—168 с.
57. Совершенствование режимов прокатки жести на реконструиро­
ванном стане 1200 ММК/ Д. П. Галкин, В. Л. Мазур, А. И. Добронравов
и др.— Сталь, 1978, № 12, с. 1099—1102.
58. Совершенствование технологии прокатки жести на пятиклетевом
стане/А . И. Добронравов, В. X. Файзуллин, Г. И. Черкасская и др.—
Металлург, 1978, № 5, с. 29—30.
59. Способы улучшения прокатываемости сварных швов на непре­
рывных станах/В . Л. Мазур, В. В. Акишин, А. В. Ноговицын и др.—
Сталь, 1981, № 1, с. 51—56.
60. Структурно-концентрационные особенности металла при об­
разовании «белых полос» на поверхности холоднокатаного листа / А. И. Яцен­
ко, А. П. Качайлов, Н. И. Репина, Д. Д. Хижняк.— В кн.: Производство
горячекатаной и холоднокатаной листовой стали. М., 1983, с. 52—54.
: 61, Трофимчук В. Д. Дефекты прокатной стали.— М. : Металлургиздат, 1954.— 215 с.
62. Улучшение качества поверхности рабочих валков стана холод­
ной прокатки / П. П. Чернов, В. Г. Боев, С. П. Рубцова, В. П. Загреков.—
Металлург, 1983, № 10, с. 36—37.
63. Уменьшение изломов на холоднокатаном металле/П . П. Чернов,
В. П. Сосулин, Н. А. Лялько и др.— Черная металлургия. Бюл. ин-та
Черметинформация, 1979, с. 34.
64. Уменьшение изломов полосы при рулонной дрессировке / В. И. Ме­
лешко, А. П. Качайлов, Ф. А. Ксензук и др.— Сталь, 1969, № 6, с. 537—
540.
65. Устранение пригара эмульсии на поверхности холоднокатаных
листов / Ф. А. Ксензук, Н. А. Трощенков, В. А. Кожуров и др.— Метал­
лургическая и горнорудная промышленность, 1967, № 2, с. 87—89.
66. Холодная прокатка жести / С. П. Антонов, М. И. Бояршинов,
М. И. Куприн и др.— М .: Металлургия, 1965.— 267 с.
139
67. Чернов П. П. Исследование устойчивости холоднокатаных ру­
лонов.— В кн.: Производство горячекатаной и холоднокатаной листо­
вой стали. М., 1983, с. 34—38.
68. Чернов П. П., Мазур В. Л., Мелешко В. И. Совершенствование
режимов намоточно-размоточных операций при производстве холодно­
катаных полос.— Сталь, 1983, № 2, с. 34—38.
69. Чернов П. П., Сафин Г. Г., Чуев И. Ф. Влияние температуры
и концентрации травильного раствора на скорость травления.— В кн.:
Теория и практика производства широкополосной стали. М., 1979,
с. 74—75.
70. Чернов П. П., Сафин Г. Г., Шебутов X. А. Повышение качества
прокатной эмульсии в системах большого объема.— Металлург, 1982,
№ 4, с. 32—34.
71. Шварцман 3. М., Черкасский Р. П., Котельников С. Ф. Разработ­
ка и внедрение оптимальных режимов дрессировки жести.— Сталь,
1983, № 12, с. 44—45.
72. Эмульсии и смазки при холодной п р о к атк е/В . К. Белосевич,
Н. П. Нетесов, В. И. Мелешко, С. Д . Адамский.— М. : М еталлургия,
1976.—416 с.
73. А тап п М. К., Нагрег В. Ь. 8Ьее1 ЗигГасе 1трег1ес11опз Ке1а1ес1
1о 1Ье 1п§о1 Мо1д.— МесЬ. У/огк. апд 81ее1 Ргос., V. 15, Ргос. 19411. СопГ.
РШзЬигеЬ, Меду Уогк, 1977, р. 339—361.
74. Рипке Р., АУепЛ Е. Уогз1е11ип§ йЬег 4еп Уеггипйегип^гог^ап^
Ье1 АУагтЬапЛзказзеп ип4 зе!пе Аизунгкип^ аиГ йаз Вехгеп УОП АУагтЬ а п ! — АгсЬ. Е1зеп11й11етуе8, 1971, В. 42, Ы 4, з. 257—263.
75. Нйскеп Н., Кб1ег Л., 8сЬт1еЛ 11. К епптеК е ип(1 ВеШеЬзег§еЬтззе е т е г КопНпшгИсЬеп ЗакзаигеЬеке.— 81аЫ ипд Е1зеп, 1974,
Ы 5, 8. 169— 174.
76. РоззШНШез о! 1тргоу1п§ (Ье 8иг1асе С1еап11пезз о! ЗЬее! 81ее1
КезиНз апд СгШса! К етагкз. Меуег Ь., Воде К ., МйзсЬепЬогп АУ., №11с1Ьеск Н .— Л., Хазкга А.— 12-111 В1еп. Соп^г. 1п1. Пеер Пгаунп§ Кез.
Сгоир, 8 ’Маг§кегНа И чиге, 24—28 Мау, 1982, УО1. 2. 8. I, з. 205—214.
77. 81аЫ1еЫегйЬе1, ВапЛ 3, УЕВ ПеиксЬег Уег1а§ Гиг СгипдзЫ йпйизйе. Ье1рг1§, 1975, з. 156.
78. Тай АУ. ТЬе Ма1иге оГ СоМ МШ АУогк Ко11 ПеГес1з, 1Ьек Пе1есПоп апд 1Ьек ЕНес! оп Ко11 МШ РегГогтапсе.— к о п апд 81ее1такег, 1983,
Ы 3, р. 2 5 -2 8 .
___________________________________________________ ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
Предисловие ...................................................................................................
3
Требования, предъявляемые к качеству поверхности листового проката
различного назначения ................................................................................
5
Анализ требований стандартов к качеству поверхности горячекатаных
и холоднокатаных листов, полос, жести
............................................
5
Дефекты поверхности, проявляющиеся при переработке листового
металла у потребителей................................................................................
12
Причины возникновения и методы предупреждения дефектов на
поверхности горячекатаных полос ............................................................
20
Дефекты, образующиеся при горячей прокатке с т а л и ........................
20
Механизм образования и технологические особенности предупреж­
дения образования окалины при горячей прокатке полос . . . .
23
Предупреждение дефектов на поверхности травленых .горячекатаных
полос
...............................................................................................................
31
Влияние температурных режимов горячей прокатки на процесс окалинообразования и скорость растворения окалины в соляной кислоте
31
Эффективность обработки горячекатаных полос в окалиноломателе
и дрессировочной клети перед солянокислотным травлением . . .
34
Выбор оптимальных режимов травления горячекатаных полос 37
Предупреждение дефектов на поверхности полос при холодной прокатке
с т а л и ...................................................................................................................
41
Предупреждение образования дефектов поверхности при термической
обработке и отделке листового проката....................................................
63
Особенности технологии производства жести с бездефектной поверх­
ностью ...............................................................................................................
79
Специфические требования к качеству поверхности холоднокатаной
жести ...............................................................................................................
79
Предупреждение образования поверхностных дефектов при холодной
прокатке и отжиге ж е с т и ...........................................................................
82
Мероприятия по предупреждению дефектов жести при ее отделке, транс­
портировании, упаковке, хранении ...........................................................
90
Качество поверхности тонколистовой стали, предназначенной для из­
готовления теневых масок кинескопов и печатных форм в полигра­
фической промышленности...............................................................
94
Классификация дефектов поверхности листового проката....................
98
Дефекты поверхности с л и т к о в ........................................................................ 100
Дефекты поверхности с л я б о в .......................................................................... 104
Дефекты поверхности горячекатаныхп о л о с .................................................. 114
Дефекты поверхности холоднокатаныхп о л о с ............................................... 126
Список л и т е р а т у р ы ............................................................................................ 137
Валерий Леонидович МАЗУР, д-р техн, наук
Алексей Иванович ДОБРОНРАВОВ, канд. техн, наук
Павел Павлович ЧЕРНОВ, канд. техн, наук
Предупреждение дефектов листового проката
Редактор Е. К. Доброхотова
Оформление художника А. Ф. Брескина
Художественные редакторы В. Г. Павлютин, И. В. Рублева
Технический редактор С. В. И ван ус
Корректор М. Г. Гаркавенко
Информ, бланк № 2985
Сдано в набор 19.09.85. Подписано в печать 08.01.86. БФ 06004. Фор­
мат 84x108х/з2- Бумага ДЛЯ глуб. печ. Гарн. лит.Печ. выс. Усл. печ. л. 7,56.
Усл. кр.-отт. 7,56. Уч.-изд. л. 8,42. Тираж 2000 экз. Зак. № 5—290 Це­
на 1 р.
Издательство «Техн1ка», 252601, Киев, 1, Крещатик, 5.
Отпечатано с матриц Головного предприятия республиканского произ­
водственного объединения «Полиграфкнига», 252057, Киев, Довженко, 3
на Киевской книжной фабрике «Жовтень», ул. Артема, 25.
В 1986 году издательство «Техн1ка»
выпустит книги:
Внедрение ресурсосберегающих технологий в черной ме­
таллургии / Руковод. авт. кол. Ю. А. Долгоруков
12 л., 3 кв.
Яз. рус., 1 р. 10 к.
Освещен опыт экономии топлива в основных переделах металлурги­
ческого производства, использования вторичных материальных ресурсов
и отходов производства. Показаны практическое применение програмно-целевого планирования экономии материальных ресурсов, роль хоз­
расчетных стимулов в снижении материалоемкости продукции.
Рассчитана на инженерно-технических работников и экономистов
предприятий черной металлургии, может быть полезна студентам ме­
таллургических вузов.
Профилирование валков листовых станов / Руковод. авт.
кол. А. А. Будаква.
9 л. 1 кв.
Яз. рус., 90 к.
Представлены результаты исследований и инженерная методика
расчета влияния основных технологических факторов прокатки на ка­
чество и эффективность производства листопрокатной продукции. Пред­
лагаемые уравнения расчетов профилировок валков отличаются просто­
той и удобны при решении практических задач.
Рассчитана на инженерно-технических работников предприятий чер­
ной металлургии, научно-исследовательских институтов, может быть по­
лезна студентам вузов.
Рекомендуем заблаговременно сделать заказ на эти книги. Это га­
рантирует приобретение их в первые дни продажи. Заказ просим на­
правлять в адрес местного книжного магазина или непосредственно в из­
дательство «Техн1ка».
Издательство «Техника»
Адреса магазинов,
которые высылают научно-техническую литературу
наложенным платежом
286009, г. Винница, ул. Лебединского, 15. Маг. № 12 «Кни­
га — почтой»
348016, г. Ворошиловград, 16-я линия, 40. Маг. № 1 «Дом
книги»
320050, г. Днепропетровск, проспект Гагарина, 105. Маг.
№ 42 «Книга — почтой»
320030, г. Днепропетровск, проспект К. Маркса, 55. Маг.
№ 1
340017, г. Донецк, бульвар Т. Г. Шевченко, 48. Маг. № 3
«Книга — почтой»
340055, г. Донецк, ул. Артема, 125. Маг. № 50 «Техниче­
ская книга»
340066, г. Донецк, ул. Артема, 79. Маг. № 4
262030, г. Житомир, ул. Ленина, 55. Маг. № 1 «Маяк»
330063, г. Запорожье, проспект Ленина, 48. Маг. № 21 «Тех­
ническая книга»
330035, г. Запорожье, проспект Ленина, 151. Маг. «Книга —
почтой»
284000, г. Ивано-Франковск, ул. Чапаева, 15. Маг. № 18
252117, г. Киев, ул. Попудренко, 26. Маг. № 75 «Книга —
почтой»
316050, г. Кировоград, ул. Ленина, 30/36. Маг. № 9
290006, г. Львов, площадь Рынок, 10. Маг. № 19
327001, г. Николаев, ул. Плехановская, 52. Маг. № 3
270026, г. Одесса, ул. Дерибасовская, 27. «Дом книги»
270001, г. Одесса, ул. Ленина, 17. Маг. № 13
314000, г. Полтава, ул. Фрунзе 24/42. Маг. № 27
314000, г. Полтава, ул. Гоголя, 19. Маг. № 16
266000, г. Ровно, ул. Ленинская, 57. Маг. № 8
349940, г. Северодонецк, ул. Парижской коммуны, 8. Маг.
№ 88
244000, г. Сумы, ул. Ленина, 43. Маг. № 1
310075, г. Харьков, ул. Карельская, 24. Маг. № 15
310012, г. Харьков, ул. Свердлова, 17. Маг. № 1
280000, г. Хмельницкий, ул. Фрунзе, 50. Маг. № 12
257000, г. Черкассы, ул. Урицкого, 188. Маг. № 11
250027, г. Чернигов, ул. Рокоссовского, 8. Маг. № 10
Издательство «Техшка»