и окалини і підвищений вміст в ній легуючих елементів сталі, наприклад хрому. При нагріванні стали в відновлювальної атмосфері при коефіцієнті витрати окислювача менш одиниці загальний рівень чаду може значно знижуватися, однак при цьому утворюється щільна окалина віддаляється значно важче й підвищує ймовірність утворення вкатанним окалини. При прокатці рейкового профілю найбільша ймовірність утворення вкатанним окалини існує для шийки рейки і середньої третини підошви.
Вельми небажаним є поява в окалині рідкої фази, що супроводжується іонізацією кордонів зерен стали, проникнення окалини між ними інтенсифікується (відбувається зростання змішаної зони, малюнок 1.3) і, як наслідок, її міцність зчеплення з металом зростає.
При дотриманні раціональної технології нагріву (відсутності перегріву сталі і підплавлення окалини) пічна окалина з поверхні рейкового металу фактично повністю відділяється при транспортуванні безперервно литої заготовки від печі до прокатного стану, деформації та кантування розкату при перших проходах у валках чорнової кліті. Радикальним способом видалення окалини з поверхні металу є застосування системи гідрозбиву. При гідрозбиву відбувається видалення окалини водою, що подається на поверхню прокату через спеціальні форсунки під тиском до 80 -140 Атмосфер. Після видачі з нагрівальної печі металу, покритого окалиною, відбувається різке охолодження його поверхні, в внаслідок чого шар окалини покривається сіткою тріщин. Вплив струменя води, подається під високим тиском, призводить до розклинюванню блоків окалини та їх відриву від поверхні металу. У той же час гідрозбив сприяє більш інтенсивному охолодженню металу при прокатці, його застосування не рекомендується в випадках зниженої пластичності сталі.
1.3 Зневуглецювання
Зневуглецювання - процес взаємодії вуглецю, що міститься в сталі, з газовою атмосферою, супроводжується зменшенням концентрації вуглецю в поверхневих шарах злитків заготовок або металовиробів. Основними обезуглероживающего газами є: вуглекислий газ, кисень, водяна пара, водень. Зневуглецювання стали, що тримає карбід заліза, відбувається за такими основними реакцій:
2Fe 3 C + 0 2 = 6Fe + 2CO, (1.8)
Fe 3 C + C0 2 = 3Fe + 2CO, (1.9)
Fe 3 C + Н 2 0 = 3Fe + СО + Н 2 , (1.10)
Fe 3 C + 2H 2 = 3Fe + CH4. (1.11)
Зневуглецювання - Процес зустрічної двосторонньої дифузії. Обезуглероживающего гази дифундують до поверхні металу, а назустріч їм рухаються газоподібні продукти реакцій. Крім цього, вуглець з внутрішніх шарів внаслідок різниці концентрацій переміщається до поверхневих зневуглецьована верствам металу.
У загальному випадку після високотемпературного взаємодії рейкової сталі з газової атмосферою в поперечному перерізі металу можна виділити кілька характерних шарів, які схематично представлені на малюнку 1. При окисленні металу його поверхня покривається шаром окалини, товщина якого більше товщини шару металу, що перейшло у окалину. За окалиною слід шар внутрішнього окислення або змішана зона, які являють собою суміш металу і оксидів, що проникли в метал (Проникнення починається, як правило, по межах зерен). br/>
В
Малюнок 1 - Схема поверхневих шарів сталі після високотемпературного взаємодії з атмосферою.
Далі можна виділити зони повного зневуглецювання зі структурою чистого фериту і часткового - зі структурою, що відрізняється від основної структури металу. У рейкової сталі часткове обезуглероживание може проявлятися у вигляді суцільної або розірваної феритної сітки по кордонах зерен металу. Глибина загального зневуглецьованого шару (видимого обезуглероживания), що визначається як відстань від поверхні металу до основної (незміненій) структури металу, дорівнює сумі глибин зон повного і часткового обезуглероживания. При аналітичних розрахунках і комп'ютерному моделюванні можуть використовувати поняття сумарного зневуглецьованого шару, який більше видимого на величину товщини металу, що перейшло у окалину, оскільки окислений метал також був обезуглерожен. Залежно від режиму нагріву, складу атмосфери та інших факторів деякі зони (шари) можуть відсутнім.
Наявність зневуглецьованого шару може бути ідентифіковано різними способами відповідно з ГОСТ 1763 - 68.
За зовнішньому вигляду і характеру поширення зневуглецьованого шару по периметру профілю можна судити про технологічну стадії, на якій відбулося його освіту. Зокрема, якщо глибина зневуглецьованого шару вкрай нерівномірна по периметру, на деяких ділянках повністю відсутня, то обезуглероживание відбулося при нагріванні в печах під ОМД. Якщо глибина зневуглецьованого шару рівномірна, то воно відбулося при нагріванні під термічну обробку або при охолодженні після ОМД. Залежно від розподілу обезуглероживания по перим...
