Проведение исследований по определению причины образования дефекта «сажа» на конструкционном прокате
Часть 2 - Экспериментальные исследования по выявлению причин образования дефекта (пример)
При проведении топографии дефекта установлено:
Дефект «пятна загрязнения» в виде «сажистого» налета представляет собой черную полосу по кромке рулона. Интересным является характер расположения «сажистой» кромки. От края полосы расстоянием от 2 до 20 ммрасполагается светлая зона, затем идет «сажистый» участок шириной 5-12 мм с четко очерченной волнистой наружной границей дефекта. Форма дефекта определяется, как правило, планшетностью проката, наличием волнистой или завальцованной кромки. На рисунке представлена фотография дефектного образца.
Дефект «сажа» отмечается чаще всего с приводной стороны, как правило, в местах «волнистости» кромки. Дефект более выражен в начале рулона при прокатке на стане.
При статистической обработке данных анализу подвергали следующие факторы, которые могут оказать влияние на образование дефекта «сажа»:
- влияние технологической смазки
- процесс холодной прокатки
- параметры отжига металла
При построении зависимости образования отсортировки металла по дефекту «сажа» от концентрации масла в водомасляной смеси установлено, что на рулонах, прокатанных при соотношении масло:вода в водомасляной смеси 1:7 на предпоследнюю клеть и 1:9 на последнюю клеть стана, отсортировки по дефекту «сажа»не отмечено. При более высокой концентрации масла в ВМС на рулонах отмечено образование дефекта «сажа».
Исследование влияния холодной прокатки на образование дефекта «сажа» показало, что частота его возникновения неодинакова на металле различной толщины.
Наибольшая частота случаев отмечена для толщины проката 0,36-0,40 мм. На конструкционном прокате толщиной 0,36-0,40 мм количество случаев возникновения дефекта «сажа» составило 71%, на сортаменте толщиной свыше 0,40 мм — всего 29 %.
Это объясняется другими условиями прокатки, более высокими давлениями прокатки, а значит и более жесткими условиями трения, большим износом поверхностей трения, увеличенным количеством загрязнений. С уменьшением толщины и увеличением ширины фактор «сажистая кромка» увеличивается. Объясняется это повышенным износом поверхностей трения, наблюдаемом при холодной прокатке тонких и широких полос.
При отжиге металла, не подвергаемого предварительной очистке нельзя решить проблему лишь регулированием концентрации масла в эмульсии. Необходимо решать параллельно вопросы, связанные с технологией отжига.
Проведена статистическая обработка данных по зависимости отсортировки металла от высоты расположения рулона в садке. Однако, особого влияния высоты рулона в садке не отмечено, хотя на первом рулоне по высоте отсортировка несколько больше.
При анализе загрязненности поверхности проката маслами и механическими примесями установлено, что после прокатки на поверхности конструкционного проката остается достаточно большое количество неиспользованного масла.
При анализе содержания поверхностного углерода на дефектных областях образца после отжига отмечено аномально высокое содержание поверхностного углерода (266 мг/м2, при содержании углерода в здоровой зоне того же образца — 9,07 мг/м2).
Кроме того, на некоторых рулонах есть области, где присутствуют углеродистые соединения, которые выгорают только при температуре 676-679оС, эти соединения могли не полностью разрушиться в колпаковых печах, и привести к образованию дефекта «сажа».
По технологии прокат отжигается по двухступенчатому режиму при температурах:
- 5500C на первой ступени
- 6600C на второй ступени
На первом этапе была оценена возможность возгонки остатков технологической смазки при нагреве в колпаковых печах за счет изменения режимов нагрева:
- температура первой ступени 600оС
- температура второй ступени 700оС
Анализ последующего прохождения металла, отожженного по измененным температурным режимам нагрева показал, отсутствие на поверхности проката дефекта «сажа». Однако, при этом на одном из рулонов отмечено образование дефекта «излом» по свариванию рулона. Причиной сваривания явилась неудовлетворительная планшетность, выраженная в наличии на прокате дефекта «волнистость кромки».
Осмотр рулонов, отожженных с увеличенным временем продувки на 4 часа при переработке их на агрегате подготовки полосы показал наличие дефекта «сажа», как по месту расположения дефектов неплоскостности («коробоватость», «волнистость кромки»), так и по обеим сторонам рулонов.
Таким образом,
1. Основными причинами «сажеобразования» на рулонах являются наличие остаточной смазки на поверхности конструкционного проката, в том числе продуктов разложения смазок и продуктов износа — металлических частиц и их окислов, являющихся катализаторами окисления, а также минерального масла из систем ПЖТ.
2 Отмечена наибольшая частота образования дефекта на металле с дефектами планшетности.
3 Наибольшее количество отсортированного металла прокатано на стане при завышенном содержании масла в водомасляной смеси.
4 При проведении экспериментальных исследований установлено:
- увеличение температуры отжига приводит к отсутствию дефекта «сажа», но возможно образование дефекта «излом» от сваривания
- увеличение времени продувки и применение одноступенчатого режима отжига не эффективно с точки зрения снижения «сажеобразования»
5 Зависимости влияния высоты расположения рулона в садке при отжиге в колпаковых печах не отмечено.
6 На тонком конструкционном прокате толщиной 0,36-0,40 мм количество случаев возникновения дефекта «сажа» составило 70%, на остальном, более толстом, сортаменте — 30%.
Рекомендуем ознакомиться со статьями:
- Дефект «Сажа». Часть 1 — Описание проблемы
- Анализ результатов испытания консервационного масла для защиты от коррозии (Часть 2)
- Влияние параметров эмульсии на чистоту проката. Часть 2 — Хлориды, жесткость, железо, минеральное масло.
- Выбор параметров эмульсии при холодной прокатке металла. Часть 2 — Концентрация масла в эмульсии
- Исследование механических свойств металла. Модель управления свойствами
