Procedee Moderne de Îmbunătățire a Calității Produselor Turnate Continuu

CAPITOLUL 1

TEHNOLOGII ŞI MĂSURI TEHNOLOGICE CARE CONTRIBUIE LA REALIZAREA UNUI FLUX INTEGRAT TURNARE CONTINUĂ - LAMINARE

1.1 INTRODUCERE

Cu toate că ideea unificării fluxului de turnare continuă cu cel de laminare datează din perioada realizării instalaţiilor de turnare continuă , primele instalaţii complexe turnare continuă - laminare directă au fost realizate în Japonia , în anul 1981, la uzinele Sakai ( producător : firma NSC) iar în anul 1984 , la uzinele Fukuyama ( producător: firma NKK ).

Procedeul combinat turnare continuă - laminare directă a reuşit să se impună pe măsură ce au apărut noi tehnologii care contribuie la perfecţionarea procesului de elaborare a fontei şi oţelului, a procesului de turnare şi a celui de laminare . Dificultăţile cele mai acute care trebuie depăşite se pot grupa în următoarele categorii :

a. turnarea continuă a semifabricatelor fără defecte;

b. asigurarea semifabricatelor turnate continuu a temperaturii necesare laminării la cald;

c. modificarea lăţimii semifabricatelor turnate continuu;

d. reducerea grosimii semifabricatelor turnate continuu;

e. laminarea produselor plate la parametri tehnologici corespunzători.

Fiecare grupă de probleme face necesar un studiu amănunţit, depăşirea lor realizându-se prin îmbunătăţirea tehnologiilor convenţionale sau prin dezvoltarea de noi tehnologii.

1.2. TEHNOLOGII ŞI MĂSURI TEHNOLOGICE PENTRU TURNAREA CONTINUĂ FĂRĂ DEFECTE A SEMIFABRICATELOR

În cursul dezvoltării procedeului combinat turnare continuă - laminare s-a constatat că , pentru a menţine un flux continuu de materiale şi pentru a nu deregla programul de laminare , ponderea produselor fără defecte de suprafaţă (defectele cele mai numeroase ) trebuie să fie de minim 95% . În plus , din cauza oxidării suprafeţelor acestor defecte, este imposibilă sudarea lor prin laminare .

1.2.1. Particularităţile procesului de solidificare la turnarea continuă

Condiţiile de solidificare a metalului turnat continuu diferă de cele de la turnarea clasică prin:

- viteza mai mare de răcire , mai ales la suprafaţă , datorită contactului cu pereţii cristalizatorului şi stropirii directe în zona de răcire secundară;

- lungime metalurgică mare , care creează o presiune statică ridicată în conul de metal lichid;

- secţiuni de turnare , comparativ mai mici , cu raportul suprafaţă laterală / volum = mai mare, ceea ce favorizează evacuarea mai rapidă a căldurii;

- relaţia rezistentă mecanică - tensiune din crusta solidificată , depăşirea acestui echilibru în dauna rezistenţei mecanice a crustei , accentuată în cazul turnării cu fir curb , conduce la apariţia fisurilor, concentrate , în special , la suprafaţă .

Viteza de răcire şi presiunea statică sporite, determină o structură mai fina şi mai uniformă , cu un grad de îndesare superior şi cu un grad de segregare mai redus în zona de transcristalizare. În sens opus apare o porozitate caracteristică , care se manifestă fie dispersată pe întreaga secţiune , caz în care se asociază cu o structură dendritică globulară , fie concentrată şi de dimensiuni mai mari în centrul secţiunii , caz în care se asociază cu o structură dendritică alungită . Înlăturarea porozităţii dispersate prin prelucrarea plastică ulterioară impune laminarea cu un coroiaj minim.

1.2.2.Condiţiile de formare a fisurilor de suprafaţă

Oţelul carbon trece, de la solidificare până la circa 6000C, prin trei zone de fragilitate (fig.1.1)

Fig. 1.1. Zonele de fragilitate la cald ale oţelului.

a) în procesul de încercare la tracţiune la cald;

b) în procesul de topire - solidificare - răcire.

Experienţele efectuate explică mecanismul formării fisurilor de suprafaţă. După turnare , materialul rămâne circa 10 secunde în zona I, formându-se , în condiţii bune de turnare , circa 2 minute de crustă solidificată . Dacă , totuşi , solidificarea este de circa 1 mm , din cauza transformărilor de fază şi a tensiunilor termice apar fisuri între ramificaţiile dendritelor de suprafaţa de separaţie solid - lichid. Cu toate că fisurile se închid , datorita lichidului ce pătrunde în ele , când firul ajunge în zona de răcire secundară şi temperatura scade până în zonele a II a şi a III a , fisurile se vor redeschide datorită tensiunilor cauzate de agenţii de fragilizare ( C , Mn , P , S ) continui de segregaţie interdendritică .