Необходимость удаления поверхностных дефектов на металле вызывается тем обстоятельством, что они, как правило, не устраняются в процессе прокатки, а переходят на готовый прокат. Удаление дефектов, т. е. зачистка исходных материалов, полностью окупается увеличением выхода годного. Поэтому на металлургических заводах до 70 % заготовок из углеродистой стали и до 100% из легированной подвергают зачистке. Поскольку это весьма трудоемкая операция, то на ряде металлургических заводов имеются участки подготовки металла к прокатке, где занято от 30 до 60 % рабочих прокатного цеха. Поэтому уменьшение трудоемкости указанной операций является важнейшим фактором повышения производительности труда в черной металлургии.
При производстве легированных сталей, чтобы вскрыть и обнаружить невидимые из-за слоя окалины дефекты поверхности, производят травление металла кислотой, очистку поверхности другими способами или различными методами дефектоскопии (магнитной, ульразвуковой и др.).
Удаление дефектов пневматическими молотками производят в направлении оси заготовки, так как при поперечной вырубке такие дефекты, как трещины, зачеканиваются и становятся невидимыми. Канавка, получаемая при вырубке, должна быть достаточно пологой, а отношение ширины к глубине канавки принимают не менее 6. Меньшее отношение ведет к появлению в процессе прокатки складок и закатов на изделии. Данный способ зачистки металла раньше являлся наиболее распространенным. Однако он малопроизводителен, требует значительной затраты физического труда. Кроме того, сильная вибрация и шумы при работе пневматическими молотками ухудшают условия работы.
При удалении мелких дефектов с поверхности металла, а также более крупных дефектов на стали, имеющей повышенную твердость, применяют абразивные круги с различной величиной зерна и твердостью. Обычно сталь повышенной твердости зачищают сравнительно мягкими кругами, что предохраняет их от «засаливания», так как затупленные зерна своевременно выкрашиваются и обнажаются новые более острые зерна. При зачистке стали пониженной твердости используют более твердые круги, так как в данном случае необходимо иметь одновременный износ абразивного вещества и бакелитовой связки. Удаление поверхностных дефектов наждачными кругами производят, как правило, в поперечном направлении, так как обнаружить трещины, волосовины при продольной чистке, т. е. в направлении залегания самого дефекта, значительно труднее. Следует иметь в виду, что зачистка наждачными кругами при большой стружке может служить причиной появления так называемых шлифовальных трещин. Это явление происходит из-за значительного местного разогрева зачищаемого участка металла и затем интенсивного охлаждения его вследствие отвода тепла в остальную массу металла, т. е. в результате действия термических напряжений.
Зачистку металла абразивными кругами применяют в основном при производстве легированных дорогостоящих сталей, ибо только в этом случае становится экономически целесообразным применение данного способа. Очевидно, создание и внедрение механизированных и автоматизированных станков абразивной зачистки заготовок и готового проката расширит применение этого способа.
Огневая зачистка сводится к выжиганию поверхностных дефектов ацетилено-кислородным или коксо-кислородным пламенем. Огневую зачистку выполняют вручную — резаком и машинами огневой зачистки (МОЗ), на которых производят сплошную зачистку поверхности металла. Ручную огневую зачистку проводят в «елочку» или параллельными канавками без острых гребней и углублений. После огневой зачистки удаляют наплавленный металл и шлак. Большое значение для улучшения качества зачистки имеет степень чистоты кислорода. Один рабочий огневой зачистки заменяет по крайней мере 15 вырубщиков, удаляющих дефекты пневматическими молотками. Поэтому на многих металлургических заводах огневая зачистка холодной и подогретой углеродистой и легированной стали вследствие высокой производительности и относительной дешевизны удаления поверхностных дефектов полностью вытеснила пневматическую вырубку.
Огневой зачистке подвергают большинство прокатываемых сталей. При этом следует иметь в виду, что зачистка высокоуглеродистых и некоторых легированных сталей во избежание возможного образования трещин от термических напряжении вследствие значительного температурною перепада по сечению заготовки и происходящих структурных превращений должна проводиться на металле в подогретом (до 200—400 °С) состоянии.
Большое распространение в настоящее время получили МОЗ, которые устанавливают между блюмингом и ножницами или между группами клетей непрерывного заготовочного стана.
Для различных сечений металла и марок стали в зависимости от требований к чистоте поверхности устанавливают различную глубину огневой зачистки, которая соответствует экономически определенному количеству потерь металла с угаром. Чаще всего при зачистке допускается от 3 до 5 % угара. Глубина зачистки, которая определяется скоростью продвижения металла и давлением кислорода, для наиболее крупных сечений может достигать 4 мм.
При зачистке легированных сталей для поддержания и регулирования тепловых параметров процесса в пламя горелок подают железный порошок.
Машинами огневой зачистки зачищают до 40 % заготовок, поступающих на адъюстаж обжимно-заготовочного цеха. По данным Магнитогорского металлургического комбината (ММК), затраты по видам зачистки следующие.
На ряде заводов установлены машины для зачистки горячего металла в потоке фрезами, что обеспечивает высокую производительность и достаточно качественную зачистку одновременно всех сторон полупродукта.
Кроме рассмотренных способов удаления поверхностных дефектов со слитков н заготовок, применяют и другие, например обточку на специальных токарных станках, строжку, фрезерование в холодном или подогретом состояниях. Эти дорогостоящие способы зачистки поверхности полупродукта применяют при получении сортового проката, листов и труб из жаропрочных, коррозионно-стойких и других высоколегированных сталей, очень сложных в технологическом отношении. К качеству поверхности изделий из этих полупродуктов предъявляют весьма высокие требования.
При пластической обработке цветных металлов подготовке слитков и заготовок уделяют также весьма серьезное внимание. Причем, помимо зачистки поверхности, иногда применяют предварительную термическую обработку. Так, перед прокаткой слябы алюминиевых сплавов (типа Д16, В95), получаемые полунепрерывным литьем, подвергают гомогенизирующему отжигу, проглаживают на двухвалковом стане с небольшими обжатиями для выравнивания основных граней, правят в горячем состоянии на роликоправильной машине, подвергают горячей резке на необходимые длины и фрезеруют. Перед окончательной прокаткой слябов на листы их плакируют чистым алюминием так, что листовой дюралюминий имеет плакирующий слой па каждой стороне, который составляет 2—4 % обшей толщины листа. Плакирование выполняется в процессе горячей прокатки фрезерованного сляба, покрытого с обеих сторон листами чистого алюминия.
К операциям подготовки металла к прокатке относят штабелирование металла и его замедленное охлаждение. Организация штабелирования предусматривает бесперебойную подачу металла на нагревательные устройства прокатных станов. Организация складирования металла включает непрерывный учет состояния остатков металла, маркировку и разделение металла по плавкам и по литерам. Замедленное охлаждение металла из среднеуглеродистых, высокоуглеродистых и легированных сталей в штабелях, напольных коробах, ямах и в специальных печах производят для того, чтобы предотвратить образование внутренних пороков.
Склады слитков и заготовок размещают в закрытых зданиях с достаточными площадями и аэрацией, обеспечивающей охлаждение металла.
По правилам техники безопасности складирование металла в штабеля допускается высотой до: 2—3 м крупных слитков, предназначенных для прокатки на блюмингах; 1,5—2,5 м — коротких заготовок (длиной до 5 м); 4 м — более длинных заготовок; 2—3 м — слябов. Проходы между штабелями должны составлять не менее 1 м для холодного металла и 1,5 м для горячего. Ширина главных проходов должна составлять 1,5—2,0 м.
