Результаты металлургической экспертизы образца сляба с маркировкой 3.1, 3523
На рис. 2.1 представлен внешний вид дефекта, снятый с полированной поверхности сляба при помощи стереомикроскопа. Дефект представляет собой группу прерывистых трещин, распространяющихся преимущественно в одном направлении.
Рис. 2.1. Внешний вид дефекта
На рис. 2.2, 2.3 представлена структура поверхности сляба после травления 4% раствором HNO3 в спирте. Зафиксирована ширина раскрытия трещины до 200 мкм, присутствует окалина, область мелкодисперсных сателлитных включений с одной стороны от трещины составляет около 150 мкм, обнаружено обезуглероживание поверхности сляба.
Рис. 2.2. Микроструктура дефекта на поверхности сляба
Металлографические исследования сателлитных включений (Рис. 2.3) показали, что окисление проходит, как в теле зерна, так и по границам зерен, где оксидные включения гораздо крупнее, чем в теле.
Рис. 2.3. Микроструктура области сателлитных включений без травления на поверхности сляба
Исследования микроструктуры образцов металла после травления показали, что в области трещины отчетливо выявляется разнозернистость: вдоль трещины формируется транскристаллитная зеренная структура, направленная перпендикулярно от границы трещины, а основной металл характеризуется наличием более крупных равноосных зерен (Рис. 2.4).
Рис. 2.4. Микроструктура дефекта на поверхности сляба после травления 5% раствором FeCl3 в воде
Исследования поперечного сечения дефектного образца металла позволили зафиксировать периодически повторяющиеся трещины, проникающие в глубину до 1,5 мм (рис. 2.5). Зафиксировано наличие незначительного количества окалины, а также мелкодисперсного “роя” сателлитных неметаллических включений шириной с одной стороны трещины до 150 мм (рис. 2.6).
Рис. 2.5. Структура металла в области трещины
Окисление проходит и в теле зерна, и по границам зерен, где оксидные включения гораздо крупнее, чем в теле зерна.
Рис. 2.6. Микроструктура области сателлитных включений без травления на поперечном сечении сляба
Периодичность возникновения трещин составляет 7-8 мм, что позволяет сделать предположение о том, что данные трещины связаны с заворотом корочки слитка в процессе качания кристаллизатора при непрерывной разливке стали (Рис. 2.7).
Рис. 2.7. Микроструктура дефекта на поперечном сечении сляба после травления 4% раствором HNO3 в спирте
На рис. 2.8 представлена вытравленная дендритная структура сляба, криволинейной линией выделена зона транскристаллитных зерен от равноосных.
Рис. 2.8. Дендритная структура сляба на поперечном сечении после травления 10% раствором Na2S2O5 в воде,
Металлографические исследования микроструктуры металла после травления показали, что в районе трещины присутствует обезуглероживание стали, а также ярко выраженная разнозернистость. Размеры области обезуглероживания составляет 2,5мм×2мм (рис. 2.9).
Рис. 2.9. Микроструктура поперечного сечения в районе дефекта после травления 10% раствором Na2S2O5 в воде в светлом поле
На рис. 2.10 представлена микроструктура дефекта после травления и снятая в поляризованном свете. Область сателлитных включений обозначена короткими стрелками; области транскристаллитных зерен, кристаллизующиеся от линии заворота корочки, обозначены более длинными стрелками.
Рис. 2.10. Микроструктура дефекта, снятая в поляризованном свете на поперечном сечении сляба, после травления 10% раствором Na2S2O5 в воде
Результаты проведенных исследований позволили сделать предположение о том, что образование трещин на поверхности сляба связано с заворотом корочки сляба в процессе качания кристаллизатора. Формирование “заворота корочки” начинается с затвердевания мениска (Рис. 2.11). Форма мениска в этот конкретный момент определяет кривизну заворота корочки. Это обычно случается в момент, когда кристаллизатор движется вниз быстрее скорости вытяжки. Толщина заворота корочки определяется дендритным ростом зерен от переохлажденного мениска. Следы качания формируются во время движения кристаллизатора вверх и сопутствующего наплыва расплавленного металла на кристаллизующуюся корочку.
Рис. 2.11.Формирование заворота корочки сляба
Образование такого дефекта происходит в том случае, когда оболочка слитка вблизи мениска отходит от стенок кристаллизатора, а ферростатическое давление металла недостаточно, чтобы вернуть ее в первоначальное положение. Термические напряжения проявляются в том случае, когда уровень металла опускается относительно верхнего торца оболочки слитка при подъеме качающегося кристаллизатора. В дальнейшем при вытягивании слитка из кристаллизатора жидкий металл переливается через отошедший от стенок кристаллизатора верхний торец оболочки слитка, формируя заворот корочки.
Подбор реактивов для травления позволил выделить область, прилегающую к завороту корочки, отличную от основного металла (рис. 4, 10). На выявленной микроструктуре заворот корочки определяется определенной направленностью зерен от линии происхождения заворота корочки.
Для исключения вероятности образования дефекта “заворот корочки” необходимо сохранять постоянным уровень металла в кристаллизаторе, поддерживать толщину защитного покрытия ШОС более 20 мм, применять защитную смесь оптимального для каждого конкретного случая состава, обеспечивать образование шлакового гарнисажа, обладающего оптимальной прочностью сцепления со стенками кристаллизатора, выбирать режим качания кристаллизатора с минимально допустимой амплитудой и максимально допустимой частотой качания.