§ 13. Осмотр и отбраковка слитков

Несмотря на специально принимаемые меры, колесные и бан­дажные слитки не свободны от пороков, связанных с выплавкой и разливкой стали в мартеновском цехе. Вместе с тем наличие пороков на слитках приводит к получению дефектов на готовых изделиях. Поэтому возникает необходимость в тщательном ос­мотре и отбраковке слитков. К числу пороков, влияющих на вы­ход годного при производстве колес и бандажей, следует отне­сти: усадочную раковину, подкорковые пузыри, свищи, трещины, плены и, особенно, неметаллические включения.

Для уменьшения усадочной раковины слитки, идущие на из­готовление цельнокатаных колес, отливаются в изложницы, уши­ряющиеся кверху. Для смещения усадочной раковины вверх при­меняют также утепленные надставки. При этом усадочная рако­вина может зайти нижним концом только в часть слитка, не­посредственно примыкающую к прибыли.

Колесный слиток считается годным, если диаметр усадочной раковины не превышает 50 мм. Смещение усадочной раковины от оси слитка допускается не более чем на 40 мм.

При производстве бандажей усадочная раковина и отдель­ные ее свищи и гнезда допускаются в пределах круга диаметром 150—160 мм, если ось круга совпадает с осью слитка. В бандаж­ных слитках допускается распространение усадочной раковины на более значительной площади, чем в колесных слитках. Это объясняется тем, что при прошивке осаженной бандажной заготовки диаметр выдавки значительно превышает диаметр отверстия, прошиваемого в осаженной заготовке.

Наличие подкорковых пузырей в слитках может привести к получению закатов и плен на ободе колеса или бандажа.

При особенно горячей плавке в металле растворяется много газов, и пузырьки их не успевают выделиться в процессе затвердевания слитка. Часть пузырьков остается в слитке, распо­лагаясь главным образом в наружных слоях его. Газовые пузыри могут появиться также вследствие плохой смазки изложниц.

Рис 39. Гидравлический слитколоматель вертикального типа

Техническая характеристика

Сила давления пресса Р…………316т

Максимальный ход плунжера S…580 мм

Сила фрикционного толкателя Рт….2000кг

Скорость движения слитка v……...0,044м/сек

Максимальный ход штанги Sш……3300мм

Деформирование при произ­водстве цельнокатаных колес и бандажей способствует раскры­тию пузырей при осаживании и образованию плен в про­катке.

На всех слитках плавки или па отдельных слитках, пора­женных пузырями, производит­ся подрубка наружной корки в местах, где можно предполо­жить наличие подкорковых пузырей. Глубина подрубки 5 — 7 мм при длине около 50 мм. При залегании подкорковых пузырей на глубине более 5 мм слитки бракуются.

Свищи, т. е. газовые пузыри, располагающиеся на значительной глубине от поверхности слит­ка (рис. 40), поражают слиток при нарушении равновесия между содержанием углерода и кислорода в металле. Возникновению свищей в верхней части слитка способствует малое давление ме­талла в этой части слитка при разливке. Слитки, пораженные свищами, бракуются безусловно.

Рис. 40. Свищи в колесных слитках

Трещины появляются в слитках в том случае, если напря­жения при охлаждении металла в изложницах превышают проч­ность металла. Образованию горячих трещин способствует вы­сокая температура разливки и малая скорость наполнения из­ложницы. Наружные продольные трещины простираются часто на большую глубину; в этом случае вырубка их затруднительна.

Возникающие при осаживании заготовки на прессе значитель­ные растягивающие тангенциальные напряжения раскрывают трещины, что приводит к образованию рванин на плюшках. По­этому заготовки, на которых трещины не могут быть удалены вырубкой, должны браковаться.

Значительная часть отбракованных заготовок бракуется из-за плен — наплывов металла на поверхности слитка, не имеющих связи с его телом (рис. 41). Плены образуются вследствие по­падания брызг металла на стенки изложницы в начале разлив­ки и вследствие образования заливин. При заполнении излож­ницы жидкой сталью плены не всегда расплавляются и зачастую привариваются к поверхности слитка. При деформировании за­готовки плены раскатываются и вдавливаются в поверхность колеса или бандажа. Последующее удаление плены может при­вести к выводу готового изделия в брак по размерам. Плены иногда удаляются при помощи зубила, но нередко зачистка плен не удается, и поэтому заготовки приходится браковать.

Неметаллические включения являются наиболее вредным для производства цельнокатаных колес и бандажей пороком. К не­металлическим включениям в стали относятся включения шлака и огнеупорных материалов. Распределяясь по всему объему слитка, неметаллические включения в процессе деформации могут выйти на поверхность бандажа или колеса. Это особенно сказы­вается при производстве колес, ряд элементов которых не под­вергается механической обработке. Удаление неметаллических включений с этих элементов может привести к забракованию колеса по размерам.

Рис. 41. Плены на колесных слитках

Наличие неметаллических включений иногда приводит к за-бракованию колес при механической обработке колесной пары, сформированной из колес, признанных годными при осмотре в колесопрокатном цехе. Наконец, невыявленные во время осмот­ра и обточки колесной пары неметаллические включения яв­ляются концентраторами напряжений и могут, как это показали Н. П. Щапов и В. А. Кислик [3], служить причиной появления выщербин на поверхности катания в процессе эксплуатации. По­этому борьба с неметаллическими включениями в колесной и бандажной стали приобретает особую важность.

Обычно считают, что шлаковые включения появляются в ста­ли в результате увлечения шлака сильной струей металла, вы­пускаемого из печи в ковш. В виде мелких включений шлак перемешивается с металлом и попадает в изложницы. Некоторая часть шлака всплывает в ковше или изложнице, но часть его ос­тается в металле и застревает в слитке. В металл попадают так­же частицы размываемого при разливке сифонного припаса.

Обнаруживаемые при осмотре слитков неметаллические включения должны быть удалены вырубкой.

Исследованием, проведенным А. Л. Семенченко и В. Л. Ти­мофеевым, установлено, что пороки слитка распределяются не­равномерно по его высоте. При исследовании слитки разрезались на пять заготовок. Осмотр заготовок позволил установить пред­ставленное на рис. 42 распределение по зонам колесного слитка и по видам дефектов 229 заготовок, отбракованных из общего количества в 6377 заготовок (донная заготовка — первая, головная — пятая). Максимальное число отбракованных заготовок да­ют группы и V , т. е. заготовки, прилегающие к донной и голов­ной частям. Количество брака обусловлено наличием плен и свищей, которые составляют 80% от общего количества брака, причем плены преобладают в нижней части слитка, а свищи в верхней. Характерно, что распределение дефектов на готовых колесах имеет совсем иной характер: наиболее часто встречаю­щимся видом дефектов на готовых колесах являются неметал­лические включения. Распределение 265 отбракованных готовых колес по видам дефектов показано на рис. 43. Из 265 случаев брака 166 относятся к неметаллическим включениям. Кривая распределения брака по неметаллическим включениям по груп­пам заготовок резко возрастает от первой заготовки к пятой.

Рис. 42. Распределение брака Рис. 43. Распределение брака

колесных заготовок по зонам готовых колес по группам за-

колесного слитка по видам готовок по видам дефектов:

дефектов: а-все забракованные колеса; б-

а-все забракованные заготовки брак по неметаллическим вклю-

б-заготовки со свищами; в-за- чениям; в-брак по прокатным

готовки с пленами; г-заготовки дефектам; г-брак по пленам;

со шлаковыми включениями; д- брак по трещинам

д-заготовки с усадочной рако-

виной; е-заготовки с газовыми

пузырями

Резкое увеличение брака колес по неметаллическим включе­ниям по мере приближения к верхней части слитка авторы объ­ясняют попаданием в усадочную часть слитка корочки, плаваю­щей на поверхности металла при наполнении изложницы и пред­ставляющей собой пленку кристаллов стали, сильно загрязнен­ных неметаллическими включениями, подплывающими под нее снизу (при разливке сифонным способом).

Таким образом, можно констатировать, что брак готовых ко­лес в значительной мере является следствием пороков литого металла.

Допускаемая вырубка пороков металла на колесопрокатных и на бандажепрокатных заводах различна. Так, при производст­ве цельнокатаных колес не допускается глубина вырубки более 20 мм, причем наименьший размер длины или ширины вырубки должен быть не менее шестикратной ее глубины.

На заводе им. Андреева при ремонте бандажных слитков до­пускается пологая вырубка пороков на глубину до 20 мм при восьмикратной разрубке (на обе стороны) вдоль оси слитка и пятикратной поперек по отношению к глубине вырубки.

На Уральском заводе при производстве бандажей также до­пускается вырубка глубиной до 20 мм, причем отношение глу­бины вырубки к ее ширине должно быть 1 :4 при глубине до 10 мм; 1 : 5 при глубине до 15 мм и 1 : 6 при глубине до 20 мм.

Несмотря на более жесткие допуски в размерах бандажей, увеличение глубины вырубки при одновременном обеспечении достаточной ее пологости не приводят к излишнему забракованию бандажей. Поэтому и в производстве цельнокатаных колес целесообразно применение вырубки глубиной до 20 мм.

При ломке подрезанных слитков нередко шейка слитка ло­мается не по оси подреза, а по телу слитка. При этом на одной заготовке образуется углубление, а на другой — так называемый козырек. Последний должен быть удален бензинорезом для обес­печения горизонтальности торца заготовки при осаживании.