|
Масса и форма. Масса стальных слитков, используемых в качестве исходного материала для ковки, от 200 кг до 350 т. Слитки MOiyT быть обычной формы и с отклонениями от нее. Слиток обычной формы (рис.2) имеет: 1 — верхнюю (прибыльную), 2 — среднюю (в виде расширяющейся кверху пирамиды с углом наклона боковой грани 0° 30'—1°) и 3 —нижнюю (донную) части. 3 Рис.2. Форма стального слитка 1 — прибыльная, 2 — средняя, 3 лонная части слитка
Как известно, материал прибыльной и донной частей при литье получается недоброкачественным и поэтому полностью должен быть удален в отход на переплавку. Прибыльная и донная части имеют форму усеченных конусов. Доброкачественную поковку можно получить только из материала средней части слитка. Поперечное сечение средней части имеет форму правильного многоугольника с числом сторон 4—-12. Грани многоугольника вогнуты внутрь по всей высоте или только в нижней части и постепенно спрямляются при переходе к верхней части. Продольные рёбра средней части слитка скруглены большими радиусами. Небольшие слитки массой до 2 т делают иногда с круглым поперечным сечением. Форма, масса и размеры слитков указываются в заводских сортаментах и нормалях па изложницы. Так, например, по одному из сортаментов слиток массой 350 т при наибольшем диаметре сечения 3255 мм имеет общую длину 7190 мм. Для слитков обычной формы применяют изложницы двух основных видов. У одних утепленная прибыльная надставка может иметь только одно неизменное положение, у других надставка передвижная. За счёт этого можно изменять длину средней части и массу слитков. Отношение длины средней части слитка к среднему поперечному размеру равно обычно 1,8—2,5. При обжиме граней слитка во время ковки он удлиняется, и отношение этих размеров увеличивается до 2,1—2,6. Такое отношение является максимально допустимым для заготовок, подвергаемых затем осадке в направлении оси, так как при большем его значении происходит весьма нежелательный продольный изгиб заготовки во время осадки. Кроме слитков обычной формы, в настоящее время изготовляют также слитки удлинённой формы, с уменьшенной прибылью и бесприбыльные. Прибыльная часть слитков удлинённой формы примерно на 1/3 меньше, чем у обычного слитка, а по форме она является прямым продолжением средней части с таким же расширением кверху. Объём донной части, имеющей форму полусферы, примерно равен объёму донной части обычного слитка. Угол наклона боковых граней средней и прибыльной частей не менее 1°30\ Отношение длины средней части слитка к поперечному размеру составляет 3,5— 4,5. При таком отношении размеров эти слитки пригодны для ковки без осадки сплошных поковок значительной длины (например, типа гребных валов), а гакже для ковки с осадкой более мелких поковок из коротких заготовок, получаемых из таких слитков путём разделки их по длине. У слитков с уменьшенной прибылью и бесприбыльных сердцевина по оси средней части получается недоброкачественной. Такие слитки используют только для ковки пустотелых поковок. Высокое качество этих поковок достигается за счёт удаления всей дефектной части металла в отход при прошивке в них осевого отверстия. Как правило, кузнечные слитки отливают из спокойной (не кипящей) стали, т. е. с раскислением её до разлинки в изложницы. При этом слитки получаются более плотными.
Строение слитка. В продольном разрезе (рис. 3) строение слитка отражает последовательность процесса затвердевания стали после заливки её в изложницу. Процесс этот начинается у холодных стенок изложницы, где сначала образуется сравнительно тонкий мелкозернистый слой 1. С внутренней стороны его вырастают перпендикулярно к стенкам изложницы ветки кристаллитов- дендритов сначала мелких 2, затем крупных 3, столбчатых или шестовых. Далее образуется слой 4 таких же дендритов, но расположенных наклонно. Наконец, процесс затвердевания заканчивается образованием в средней части слитка либо хаотично расположенных равноосных более мелких дендритов 6, либо зернистой структуры, либо смешанной структуры, состоящей из дендритов и зёрен. Соотношение между двумя основными зонами слитка — периферийной столбчатых дендритов и центральной равноосных кристаллитов — зависит от химического состава стали, условий разливки и скорости охлаждения. В периферийной зоне слитка металл более плотный и содержит меньше раковин и газовых пузырей. Однако места стыка столбчатых кристаллитов, растущих от двух смежных стенок изложницы (транскристаллизация), имеют значительную слабину по границам дендритов, чего нет у хаотично расположенных дендритов центральной зоны. Последняя же более засорена вредными примесями и включениями и поэтому механические свойства металла центральной зоны являются более низкими. Основные дефекты слитков. К числу наиболее часто встречающихся дефектов слитков, связанных с процессами разливки, остывания и затвердевания стали в изложницах, могут быть отнесены: сильно выраженные зональная или дендритная ликвации, повышенное содержание неметаллических включений и глубокое расположение усадочной раковины и усадочной рыхлости. Кроме того, встречаются и другие дефекты: поверхностные раковины, подкорковые и сотовые пузыри, плёны, завороты, заливины и различные трешины на поверхности, а также флокены.
Усадочная раковина. В начальный момент затвердевания на наружной поверхности всего слитка образуется твёрдая корка, заполненная жидким металлом. В последнюю очередь металл затвердевает и верхней части слитка. При затвердевании обьем металла уменьшается (усадка). Н связи с этим в верхней (прибыльной) части слитка образуется полость 10, называемая усадочной раковиной. 11иже располагаются усадочные пустоты 5 и усадочная рыхлость 8 к лй-квационной зоне 7. Постепенное снижение уровня жидкого металла внутри ранее затвердевшей части, и частичное затвердевание его верхнего слоя создаёт в усадочной раковине, кроме верхней наружной корки, также мосты-перемычки 9. Поверхность усадочной раковины и пустот очень зафязнена и окислена. Поэтому при ковке слитков раковина и усадочные пустоты не завариваются. В донной части слитка 5 образуется плотная зернистая структура. Но в то же время, как было сказано выше, здесь собирается значительное количество неметаллических включений, и донная часть слитка получается недоброкачественной. Слитки, идущие под ковку, отливают, как правило, сверху потому, что при этом теплота дольше сохраняется в верхней части слитков. Кроме того, охлаждение верхней части слитка специально затормаживают утеплением, а иногда и подогревом прибыльной надставки изложницы. Это уменьшает распространение вниз усадочной раковины. Таким образом, усадочная раковина, пустоты и большая часть центральной ликвационной зоны располагаются в прибыльной части слитка Прибыльная часть при разделке слитков удаляется в отход, который в зависимости от размеров слитка, качества металла, формы и назначения изготовляемой поковки составляет для слитков обычной формы из углеродистых сталей 18—25% от массы слитка. У крупных слитков отход на усадочную раковину меньше, чем у мелких слитков. Удаление центральной дефектной зоны при прошивке полых поковок даёт возможность при их ковке уменьшить отход на прибыльную часть. Этим же достигается получение высококачественных поковок из слитков с уменьшенной прибыльной частью и бесприбыльных, хотя они и отличаются более глубоким расположением в них центральной дефектной зоны. Со стороны донной части в отход уходит около 5% от массы слитка. Таким образом, общие потери металла при разделке обычных слитков, получаемых заливкой сверху, составляют примерно 23—28% от их массы. Большая скорость охлаждения верхней части слитков при заливке их снизу (сифоном) приводит к более глубокому расположению усадочных раковин. Поэтому общий отход на прибыльную и донную части у таких слитков обычно больше 25—45% от их массы. Общий отход па прибыльную и донную части у слитков удлинённой формы составляет в среднем около 15% от их массы и не зависит от способа заливки (сверху или сифоном). |>олванки, полученные методом непрерывной заливки, не имеют подобных отходов. Однако размеры их сечения не более чем у обжатых болванок, и жу«лм*у «ни не **aiyv заменит!, спички.
|
