Разливка стали

В современном металлургическом производстве применяются различные способы разливки стали, но наиболее широко используется непрерывное литье. Формы для этого принимаются в зависимости от намечаемой готовой продукции: для фасонного проката сортовые изложницы, для полосового проката листовые. Существенными преимуществами данного метода являются непрерывность процесса, возможность обойтись без первого нагрева (обжатия на блюмингах и слябингах) и более высокий выход годного материала.

Способ разливки стали в изложницу и состояние металла в самом процессе и затвердевания существенно влияют на свойства используемого материала. В основном различают два метода: кипящего и спокойного сырья. Используют их в зависимости от необходимости. Кипящую сталь раскисляют так, что она во время наполнения изложницы и впоследствии еще выделяет газ. В результате реакции углерода с кислородом на фронте затвердевания образуется окись углерода. При этом формируются чистый поверхностный слой (плотная корка) и сердцевина, обогащенная примесями (зона ликвации).

Интенсивное выделение газа вплоть до полного затвердевания предотвращает сосредоточенное уменьшение объема в середине верхней (головной) части слитка. Усадочная раковина обусловливается неодинаковым удельным параметром этого металла в жидком и твердом агрегатных состояниях. В кипящем материале она распределена в форме газовых пузырей (пор) по всему объему слитка. При последующей горячей обработке давлением газовые пузыри завариваются, так как они почти не загрязнены. Это положительно сказывается на выходе годного. Еще одним преимуществом является чистая поверхностная зона, удовлетворяющая высоким требованиям к качеству поверхности при всех способах разливки стали

Недостатком является обогащение элементами-примесями (ликвация): углеродом, фосфором, серой, азотом и кислородом в осевой зоне, особенно в верхней части слитка. Это приводит к неравномерности свойств материала по высоте слитка и по его поперечному сечению. Еще одним недостатком является повышенная склонность к хрупкому разрушению, так как азот связать не удается. Для устранения перечисленных недостатков при всех способах разливки стали обеспечивается существенное уменьшение содержания кислорода и элементов, имеющих сродство с кислородом, которые перечислены выше. Поскольку элементы алюминий, титан, ванадий и цирконий одновременно обладают и высоким сродством к азоту, тем самым одновременно достигается и снижение склонности к хрупкому разрушению.

Неблагоприятное влияние могут оказать оксиды, образующиеся при связывании кислорода, которые, если их не удалить из расплава, превращаются в неметаллические включения. При достаточной концентрации они могут ограничить использование материала из-за образования несплошностей. Поскольку в результате эрозии огнеупорного сырья в металл попадают дополнительные (экзогенные) включения, то уменьшению их содержания путем выделения следует уделять особое внимание практически при всех способах разливки стали. При продувке жидкой трубной стали аргоном достигается снижение содержания неметаллических включений в ней.

Еще остающиеся неметаллические включения выделяются в процессе затвердевания, что может неблагоприятно сказаться на качестве поверхности. Однако и по всей длине слитка и, особенно в верхней его части (где кончается усадочная раковина) возможно обогащение неметаллическими включениями. Еще одним недостатком спокойных материалов является сосредоточенное уменьшение объема в верхней части слитка, что снижает выход годного. При использовании изложниц, оборудованных в верхней части теплоизолирующими прибыльными надставками, это уменьшение выхода годного может быть в известной мере компенсировано.Кроме этих основных способов разливки, можно получить промежуточные состояния при затвердевании путем целенаправленного регулирования содержания кислорода. В таком случае получается полуспокойная или механически закупоренная продукция.