Površinske greške čeličanskog izvora na bešavnim cijevima Surface Defects on Seamless Tubes Due to Raw Materials J. Krajcar, V. Ferketič, Metalurški fakultet Sisak, Sveučilište u Zagrebu D. Vukovič, A. Ivančan, J. Butorac, A. Iharoš, SP Željezara Sisak, IRI Kvaliteta vanjske i unutarnje površine bešavnih cijevi u Željezari Sisak ne zadovoljava. Cijevi se proizvode iz ingota, kontinuirano lijevanih blumova i valjanih gredica. Najviše grešaka čeličanskog izvora imaju cijevi izvaljane iz ingota zbog loše površine i nepovoljnog oblika glave. Od površinskih grešaka najviše su zastupljeni uključci uzrokovani pretežno lošim vatrostalnim materijalom. Duboki lunker je uvjetovan lijevanjem u kokile proširene na peti bez kape. Površina cijevi iz kontinuirano lijevanih blumova nije mnogo bolja zbog velike učestalosti površinskih uključaka i unutarnjih pukotina na blumovima. Površinski su uključci posljedica naglih promjena nivoa čelika u razdjelniku i u kokili, a unutarnje pukotine neravnomjernog hladjenja. Cijevi iz gredica imaju mnogo grešaka na vanjskoj površini koje smetaju pri hladnom vučenju cijevi. Greške se prenose sa ingota i blumova iz kojih se gredice valjaju. Za poboljšanje stanja treba poboljšati kvalitetu kontinuirano lijevanog uloška i smanjiti udio ingota i gredica u proizvodnji bešavnih cijevi, koliko to postoječa oprema dozvoljava. Nakon modernizacije pogona sve če se cijevi valjati iz kontinuirano lijevanih poluproizvoda. The external and internat quality of seamless tubes in the Sisak Steelwork is unsatisfying. The tubes are manifactured from ingots, continuous čast blooms and rolled billets. The defects coming from raw materials (semis) are more frequent on tubes rolled from ingots, due to the poor surface and inadequate top form. The major share of surface defects originates from inclusions caused mostly by worse pit refractories. A deep shrinkage cavity is caused by časting in big-end-dawn moulds vvithout hot tops. The surface of tubes from, continuous čast blooms is not much better because of the large frequency of surface inclusions and internal cracks. The surface inclusions are caused by large changes of the steel level in the tundish and in the mould, and the internal cracks by non umiform secondary cooling. The tubes from billets have many defects on the external surface, which affects the cold drawing. The defects are carried over from ingots and blooms used in the rolling of billets. To improve the surface quality of tubes, the quality of continuous čast blooms has to be improved and the share of ingots and billets lovvered, as much as the present equipment enables. After the modernization of the plants ali saeamless tubes will be rolled from continuous čast semiproducts. 1 Uvod Kvaliteta površine cijevi svili dimenzija u Željezari Sisak ne zadovoljava, učestalost grešaka čeličanskog i valjaoničkog izvora je velika sa trendom daljnjeg povečanja. Cilj ovog rada je kratki prikaz dosadašnjeg rada na odredjivanju uzroka "čistih" čeličanskih grešaka, tj. grešaka, koje se na cijevi prenose sa uloškom zbog teškoča i propusta u radu čeličane posebno pri lijevanju. Kao polazni materijal (uložak) za bešavne cijevi koriste se ingoti za cijevi velikih promjera, kontinuirano lijevani blumovi za cijevi srednjih promjera i predvaljanje gredice za cijevi malih promjera. Greške na vanjskoj površini cijevi, koje se prenose sa površine uloška, mogu se, bar djelomično, očistiti, ali to stvara dodatne troškove i teškoče u organizaciji završnih operacija kontrole i otpreme. Greške na unutamjoj površini cijevi, uzrokovane nehomogenošču aksialne zone uloška, praktički se ne mogu odstraniti pa zahtjevaju odrezivanje dijela cijevi ili odbacivanje čitave cijevi, što smanjuje izvadak i otežava dobivanje cijevi u propisanom rasponu duljina. Kvaliteta uloška za bešavne cijevi je bila tema stručnih i znanstvenih skupova1,2 3. U suvremenim pogonima kao uložak za bešavne cijevi koriste se sada skoro isključivo kontinuirano lijevani poluproizvodi iz konvertora i elektrolučnih peči uz primjenu postupaka sekundarne rafinacije i vrlo efikasnih mjera za osiguranje kvalitete (sastav, površina, unutrašnjost i dimenzije), čime se postiže vrlo visoko iskorištenjc materijala4. U nas se zastarjclom tehnologijom (SM peči, velik udio ingota 1 prevaljivanje) ne mogu postiči rezultati kao u takvim pogo-ninia, ali se mora održavati razina kvalitete koja je primjer-ena datim okolnostima. U tu svrhu višekratno su se obrad-jivale greške na ulošku za bešavne cijevi i to opčenito5,6'7, površinske8 5' i unutamje10,11. Koristili su se: izvještaji iz pogona i tehničke kontrole, podaci dobiveni pračenjem probnih talina i metalografska analiza grešaka na ulošku i na cijevima dopunjena po potrebi drugim ispitivanjima (RA, EMA). 2 Rezultati 2.1 Osnovni podari o kvaliteti uloška i površine hešavnih cijevi Osnovni podaci o ulošku za bešavne cijevi i o kvaliteti površine hešavnih cijevi prikazani su na slici 1 l:'13. Odnos ingota, kontinuirano lijevanih blumova i gredica u ulošku za bešavne cijevi u Željezari Sisak je 40 : 40 : 20 (slika la). QJ ; i 1 1 1 1 1 1 • gredice Ol g ČJ ° k! Dljmovi j; , -' V■': ■■ H e C i O "C 1 .-a n ngor | : [ o g 5.1 1 1 1 1 ■1 Škart 1 1 I 1 v. gredice s valj.greške 6 k 51 a g k l. blumovi ! S IBS čel. greške vanj-unut. d 5 ' >i/i a 9 1 XD ZD ^ ingoti i i i i | ■ -■■■ j fel greške -vanjske 1 ! 1 1 i i l i fsi & v. gredice 1 ki. blumovi 1 c ingoti =3 a v gredice iz - ingota -ki. bluma 1 a 1 ž :Š ki blumovi b U >LJ 1 o cr» ingot' s ^ 1 .o ai o 1 i 1 | 1 l | | v. gredice H BH iz inmtn 1 Ipklhliim ^ cu k 1. blumovi 1 a -JC CJ >M QJ ingoti 1 5 • ; i i i i : 10 20 3 0 i0 50 60 70 90 90, % Slika 1. Podaci o ulošku za bešavne cijevi i o kvaliteti površine hešavnih cijevi: a) udio pojedinih poluproizvoda u ulošku za cijevi. h) izvadak cijevi iz tekueeg čelika, c) udio škarta zbog površinskih grešaka, d) udio škarta i cijevi sa greškama pri vizualnom pregledu cijevi. e) udio škarta i cijevi sa greškama pri pregledu na defektomatu. Izvadak cijevi I klase iz tekučeg čelika prikazan je na slici lb, iz koje se vidi, da se največe iskorištenjc materijala dobije sa izravnom preradom kontinuirano lijevanih blumova, a najmanje sa prevaljivanjem gredica (razlika čak 16%). Na slici lc se vidi daje kod ingota (gdje je i ukupni škart največi) udio škarta zbog površinskih grešaka čak 90%. To se odražava na kvalitetu vanjske površine cijevi bez obzira na velik opseg čiščenja. Rezultati pregleda toplovaljanih cijevi iz pojedinih vrsta uloška prikazan je na slici ld, iz koje se vidi da cijevi iz ingota imaju najviše škarta i največi udio cijevi sa greškama (vanjske i unutarnje zajedno). Dio cijevi sa višim zahtjevima (oko 10%) dodatno se kontrolira na defektomatu, koji otkriva samo vanjske greške. Rezultati su prikazani na slici le, gdje se takod-jer vidi da je udio cijevi sa greškama i udio škarta največi kod cijevi izvaljanih iz ingota. 2.2 Greške na ulošku i njihov prijenos na cijevi Greške na ulošku kontroliraju se samo vizualno. Ingoti i gredice se čiste, a kontinuirano lijevani blumovi ne. Najčešče površinske i unutarnje greške po nomenklaturi iz Zeljezare Sisak za pojedine vrste uloška (prema zastu-pljenosti u škartu) jesu: ingoti: površinske: uključci (Samoti) (70%), mjehuri (10%), presjeci (5%)' ostale: lunker, dimenzije, sastav (10%) k.1.blumovi: površinske: uključci, pukotine, mjehuri unutamje: pukotine, centralna poroznost gredice: površinske: pukotine, ljuske unutarnje: ostaci lunkera. Uključci na ingotima se pojavljuju pretežito kao posljed-ica lošeg vatrostalnog materijala, mjehuri uglavnom zbog neodgovarajuče pripreme kokila. Pukotine su rijetke jer su ingoti male mase i višine, presjeci su relativno česti zbog lijevanja velikog broja ingota na jednoj ploči. Usvojeni postupak lijevanja (bez kape) uvjetuje prodiranje produkata izgaranja lunkerita duboko po osi ingota, što uzrokuje pojavu unutamjih ljuski. Na kontinuirano lijevanim blumovima potpovršinski uključci se pri redovnoj kontroli obično ne otkrivaju. Ispiti-vanja pokazuju da su oni česti i da potječu uglavnom od za-hvatanja troske iz praha zbog velikih promjena nivoa čelika. Od unutarnjih grešaka najčešče su unutarnje pukotine od kojih su posebno opasne one u sredini radijusa žile. Na gredicama se nalaze one greške koje se prenose sa uloška iz kojeg su valjane. Površinske greške na cijevima zbog uključaka stvaraju ozbiljne teškoče pri hladnom vučenju (sastav uključaka ukazuje da oni nastaju i zbog reoksidacije mlaza). Unutarnje greške na gredicama su rijetke (ostaci lunkera). Bez obzira na čiščenje neke se greške prenose sa uloškom na cijevi, gdje se manifestiraju kao pukotine i ljuske. Zbog procesa kosog izduženja sve čeličanske greške su uzdučne (izuzetak mogu biti greške zbog sman-jene plastičnosti o kojima se ovdje ne raspravlja). Uzroci grešaka na cijevi iz različitog uloška sažeti su u tablici 1. Iz tablice 1 se vidi da se na vanjsku površinu cijevi prenose samo uključci i mjehuri. Pukotine, ako se ranije ne odstrane, uzrokuju škart u ranijim fazama prerade (nabušci, cijevnice) i malo je vjerovatno da dolaze do gotovih cijevi. Slično vrijedi i za presjeke. Tabela 1. Uzroci grešaka čeličanskog izvora na bešavnim cijevima iz različitog uloška. 3 Diskusija rezultata Najgora je površina cijevi izvaljanih iz ingota. Kvaliteta ingota ne može se značajno poboljšati (loš vatrostalni materijal, složena priprema pribora za lijevanje velikog broja malih formata, teško osiguranje povoljnijeg oblika glave, teški uvjeti rada). Rješenje problema treba tražiti u povečanju udjela kontinuirano lijevanog čelika. Postojcča postrojenja dozvoljavaju da se promjenom oblika poprečnog presjeka značajan dio ingota zamjeni kontinuirano lijevanint blumovima1'1. Razlika u kvaliteti površine cijevi iz ingota i kontinuirano lijevanih blumova je rnanja od očekivane, pogo-tovo u pogledu vanjskih grešaka. Smanjenje uključaka na blumovima može se postiči boljom regulacijom nivoa u razdjelniku i u kokili, a smanjenje unutamjih pukotina boljom pripremom postrojenja. Za značajnija poboljšanja potrebne su značajnije rekonstrukcije postrojenja. U pogledu smanjenja unutamjih grešaka treba razmotriti i uvjctc bušenja na preši, jer oni mogu utjccati na smanji-vanje ili potenciranje greške. 4 Zaključak Zastarjela tehnologija ograničava nivo kvalitete površine. Izvjesna poboljšanja kvalitete uloška i cijevi ntogučaa su i sa postojcčom opremom. Kvaliteta ingota ne može se značajnije popraviti pa je potrebno zamjeniti što veči udio ingota sa kontinuirano lijevanint blumovima i, do modernizacije pogona, zadržati ingote samo za cijevi največih promjera. Kvaliteta kontinuirano lijevanih blumova je ispod očekivane i treba je poboljšati koliko to stanje postrojenja dozvoljava, kako u pogledu površine (bolja regulacija nivoa) tako i u pogledu unutrašnjosti (bolja priprema i održavanje postrojenja). Proizvodnja cijevi iz valjanih gredica (pogotovo iz. ingota) predstavlja anahronizam. Dok se to ipak treba obus-taviti prevaljivanje ingota. Za cijevi za hladnu preradu treba osigurati i zaštitu mlaza pri lijevanju. 5 Literatura 1 Radovi 1. medjunarodnog kolokvija "Uložak za bešavne cijevi" Sisak, 7.-10. svibanj 1970. Metalurgija 9 (1970)4 (na hrvatskom i njemačkom jeziku). 2 "Uložak za bešavne cijevi". Zbornik radova sa II. medjunarodnog kolokvija. Sisak. 22.-24. svibanj 1979, MK Zeljezara Sisak (na engleskom jeziku). 3 Seminar on steel tubes and their raw-material quality re-quirements, UN, EEC, Steel Committee, Helsinki. 13-17.05.1985. 4 J. Plepelič, Razvoj proizvodnje bešavnih cijevi. Metalurgija 27(1988)1/2. 17-29. 5 J. Plepelič i sur.: Atlas grešaka (interni). Institut za metal urgiju Sisak. 1971. 6 M. Golja. I. Mamuzič. Atlas grešaka bešavnih cijevi. Institut za metalurgiju Sisak. I. dio 1979, II. dio 1981. 7 J. Krajcar, D. Vukovič, A. Ivančan, I. Kovačič, V. Ferketič. J. Butorac. A. Iharoš. Z. Beloševič. V. Babic. Površinske greške čeličanskog izvora na bešavnim cijevima, rad za objaviti u Metalurgiji. 8 J. Krajcar, A. Ivančan, Sistematizacija površinskih grešaka na ingotima i njihov odraz na greške na cijevima (Konačni izvještaj). Institut za metalurgiju Sisak. 1990. 9 J. Krajcar, R. Dmitrovič, A. Iharoš. Vj. Novosel-Radovič. A. Ivančan, V. Duričič. Površinski uključci na ingotima i na cijevima. Metalurgija .30(1991)1-2. 39-46. 10 J. Krajcar, Metalurgija 13(1974)1. 3. 11 J. Krajcar, Kvalitet blokova za bešavne cijevi s posebnim obzirom na glavu bloka. Metalurgija 21(1982)3-4, 67-73. 12 Analiza rada Čeličane MK "Željezare Sisak" za 1990 g. 13 Godišnji izvještaj Tehničke kontrole MK "Željezara Sisak" za 1990 g. 14 J. Krajcar. V. Ferketič. D. Vukovič. Problemi kontinuirano lijevanog čelika nakon prestruktuiranja i modernizacije pogona u MK "Željezari Sisak". rad pripreml-jen za tisak u Metalurgiji. Površinske greške na cijcvima Uzroci grešaka prema vrsti uloška ingoti blumovi gredice vanjske pukotine i ljuske uključci mjehuri uključci mjehuri uključci unutarnje pukotine i ljuske lunker unut.pukot. lunker centralna p. ostaci lunkera