ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Усадочная раковина из "Металлография железа 3 " Нарушение сплошности металла может быть обусловлено 1) основной усадочной раковиной (обычно конической формы), которая иногда простирается до донной части слитка, соединяясь с вторичными усадочными раковинами, имеющими диаметр около 1 см (ф. 502/2,4) 2) пористостью либо в виде микрораковин (их диаметр меньше 1 мм, а контур неровный), либо в виде газовых пузырей с довольно гладким контуром (пористость обоих видов представлена на микрофотографии 17/2), 3) трещинами, либо горячими (локальные разрывы в горячем металле, как на микрофотографии 548/4), либо холодными (разрыв при снижении температуры, как на микрофототографии 568/5), либо внутренними (ф. 546/10) в слитках трещины в виде флокенов возникают в деформированных изделиях (ф. 585). [c.6] Все эти физические неоднородности появляются или при затвердевании металла, или при охлаждении затвердевшего слитка. [c.6] Усадочная раковина возникает в результате усадки, которая происходит при затвердевании металла и связана с его физической природой. Сталь принадлежит к числу тех многих сплавов, чистых веществ и смесей, которые подвержены усадке. Немногие металлы (31, 8Ь, В1), чугун некоторых сортов, а также вода составляют исключение из этого правила. [c.6] Усадочная раковина — неизбежное и естественное явление. Можно лишь изменить ее форму и расположение. Это и является важнейшей задачей литейщика. [c.6] Вид охлаждения определяет местонахождение усадочной раковины (рис. 1). Охлаждение первого вида — преимущественно с донной части слитка (через основание изложницы) — осуществляется в печи с расходуемым электродом под вакуумом или шлаком. В этом случае затвердевание развивается одновременно с плавкой и в результате получаются довольно плоские усадочные раковины, которые концентрируются на одном конце слитка. [c.6] Охлаждение второго и третьего видов представляет собой обычный случай разливки спокойной стали охлаждение происходит главным образом через чугунные стенки изложницы, меньше — через ее основание, а также излучением поверхности слитка. [c.6] Охлаждение четвертого вида — особый случай внутреннего охлаждения, при котором стальная заготовка погружается в жидкую сталь. Это — метод получения слитков без изложницы. Усадка распределяется по всей внешней поверхности слитка. [c.6] Охлаждение пятого вида пригодно для слитков из кипящей стали, где усадка может быть компенсирована выделением пузырей неокисляющего газа. Эти пузыри полностью завариваются при прокатке и не выходят на поверхность. Усадочные раковины, появляющиеся в спокойных слитках, имеют различные формы и размеры. [c.6] Размеры усадочной раковины можно указать только приближенно, так как развитие ее зависит от таких с трудом определяемых характеристик стали, как удельный объем расплава и твердого металла [1], а также от условий разливки. [c.6] Сжатие, с которым связано образование усадочной раковины в момент затвердевания, составляет около 4%. Однако усадка осложняется прежде всего тем, что в начале затвердевания стальная корка в контакте с основанием изложницы образует мешок , который сначала может сжиматься, а затем после отделения слитка от изложницы при повторном нагреве растягивается. Кроме того, изложница нагревается и ее объем увеличивается на 1% ферростатическое давление стремится прижать твердую корку к стенам изложницы, что увеличивает объем усадочной раковины. [c.7] Колебания температуры и изменение формы возникают неодновременно в различных местах слитка и поэтому они порождают высокие напряжения. В результате при охлаждении затвердевшего слитка и при его деформировании могут образоваться горячие трещины. [c.7] Обычное охлаждение слитков (типов 2 н 3) показано па рис. 1. Сталь в контакте с холодными стенками затвердевает концентрическими оболочками, которые обычно можно представить с помощью известных диаграмм (рис. 3). В зависимости от наклона стенок изложницы получаются различные усадочные раковины глубокие, если изложница уширена книзу (это облегчает стрипперование, ф. 501/3), и ограниченные, если изложница уширена кверху (ф. 501/2). [c.7] Некоторые факторы способствуют углублению усадочной раковины. Часть их обусловлена самой изложницей чем больше отношение ее высоты к диаметру (изложницы длинные и узкие), тем глубже усадочные раковины (ф. 501/6) подогретые, а также тонкостенные изложницы оказывают такое же влияние. Другие факторы обусловлены условиями разливки горячий металл, ускоренная, а также сифонная разливка без утеплеппой надставки — все это приводит к углублению усадочных раковин. [c.7] Усадочная раковина в целом может быть сдвинута либо под влиянием гравитационного эффекта, как это бывает в некоторых отливках, либо под влиянием несимметричного охлаждения. На микрофотографии 509/1 показан слиток из спокойной стали, который был отлит без прибыльной надставки в обычную реверсированную изложницу, одна стенка которой покрыта огнеупором. Усадочная раковина сдвинулась в направлении этой стенки. [c.7] Глубину усадочной раковины можно уменьшить, замедлив затвердевание поверхности жидкой стали (см. рис. 3). Практическое осуществление этого затрудняется технологическими и особенно экономическими причинами. [c.7] Чтобы сохранить горячей верхнюю часть слитка, используют инертные или активные прибыльные надставки. Простейшая мера — термическая изоляция головной части слитка от изложницы — уже значительно уменьшает глубину усадочной раковины. Следовательно, прибыльные надставки прежде всего должны быть хорошими теплоизоляторами. Слитки, показанные на микрофотографиях 502/3, 504/4 и 506, отлиты с изолирующей прибыльной надставкой так, что усадочные раковины находятся выше сочленения с прибыльной надставкой. [c.7] Образование мостов вызывает потери металла их образование можно предотвратить, ограничив излучение жидкой ванны плавающим изолятором, экзотермическим или неэкзотермическим. [c.7] Влияние изолирующей прибыльной надставки можно усилить введением экзотермических продуктов смеси окислителей и легкоокисляющихся металлов. Таким образом, можно получить слитки с очень плоской головной частью (ф. 501/1) без основных и вторичных усадочных раковин (ф. 502/4), идеальные слитки для прокатки блумов [3]. [c.7] Иногда для ковки предпочитают высокие прибыльные части, которые облегчают манипулирование. [c.7] Однако роль прибыльной части не ограничивается только уменьшением усадочных раковин с ее помощью можно уменьшить макроликвацию. Поскольку образование усадочной раковины сопровождается значительной ликвацией (см. микрофотографию 501/4, где темные области окружают основание усадочной раковины), прибыльная часть должна иметь достаточный объем, чтобы ликвация не распространялась в тело слитка. [c.7] Вернуться к основной статье