Строение стального слитка и металлургические методы повышения его качества

На металлургических заводах выплавленную сталь из печей разливают в ковши, где выдерживают 5—10 мин для выравнивания ее состава, всплытия неметаллических включений и выхода газов, а затем разливают в излож­ницы, представляющие собой специальные чугунные или стальные формы. Здесь сталь кристаллизуется, образуя слитки различной массы и конфигурации. Получаемые слитки затем используются в кузнечных или прокатных цехах.

Строение стального слитка неоднородно. Поверхно­стный его слой представляет мелкие равноосные зерна, промежуточный слой — длинные, ориентированные пер­пендикулярно к поверхности, «столбчатые» кристаллы. Сердцевину слитка составляют крупные равноосные зер­на. В верхней срединной части размещается так назы­ваемая усадочная раковина, образуемая легкоплавкими примесями, неметаллическими включениями и газами, содержащимися в жидкой стали.

При этом глубокое залегание усадочной раковины, сильно развитая зона «столбчатых» кристаллов, а также

газовые пузыри, неметаллические включения и трещины снижают качество стальных слитков.

Основными металлургическими методами повышения качества стали является непрерывная разливка, вакууми-рование, электрошлаковый переплав и рафинирование жидким синтетическим шлаком.

Непрерывная разливка стали представляет собой про­цесс получения слитков на машинах непрерывного литья. Ее сущность заключается в непрерывной подаче расплав­ленного металла в специальный кристаллизатор, где он охлаждается и непрерывно вытягивается валками со ско­ростью, равной скорости кристаллизации. После оконча­тельного охлаждения и затвердевания слиток режется на заготовки.

Слитки непрерывной разливки по сравнению с полу­чаемыми в изложницах имеют большую степень чистоты поверхности, мелкозернистую структуру, менее развитую химическую неоднородность (ликвацию), в них отсутст­вует усадочная раковина. Непрерывная разливка резко уменьшает потери металла в отходы, повышает произво­дительность труда.

Вакуумирование жидкой стали применяется для по­лучения высококачественных и некоторых высоколегиро­ванных марок стали. Оно позволяет очистить металл от газов, примесей неметаллических включений, повысить его механические свойства. Однако стоимость слитков значительно повышается. Вакуумирование производится в специальных вакуумных печах дугового, индукционно­го, электронно-лучевого или плазменного типов непосред­ственно перед разливкой или во время разливки стали.

Электрошлаковый переплав применяется для улучше­ния структуры, повышения пластичности и свариваемос­ти слитков массой до 200 т. Этот метод представляет со­бой очистку жидкого металла от неметаллических вклю­чений и растворенных газов при его прохождении через слой шлака, содержащего значительное количество пла­викового шпата.

Рафинирование стали жидким синтетическим шлаком применяется с целью ее раскисления, дополнительной очистки от серы и неметаллических включений, а также улучшения механических свойств. Для этого используют расплавленный шлак, состоящий из 55 % СаО и 45 % А1г0з, с небольшим количеством кремнезема и возможно меньшим содержанием FeO (не более 1 %).