Рафінування сталі

Очищення сталі від домішок, які покращують її якісні властивості, називають рафінуванням.

Рафінування сталі проводять у сталеварних агрегатах або поза ними. Очищення в агрегатах подовжує час плавки, що зменшує їх продуктивність і збільшує собівартість сталі.

Позаагрегатне рафінування потребує додаткового спеціального обладнання (ковші, печі та ін.). Його здійснюють у розплаві у ковшах одразу після випуску з агрегату при виконанні операцій: вакуумування; продування інертними газами; перемішування з синтетичними флюсами або переплавом у печах при виконанні електрошлакового, вакуумно-дугового, вакуумно-індукційного і плазменного способів.

Вакуумування дозволяє зменшити в сталі кількість кисню, азоту, водню тощо.

Продування інертним газом (найчастіше аргоном) зменшує вміст кисню і водню (приблизно в 1,5 раза).

Перемішування з синтетичними флюсами (СаО, А1₂О₃, SіО₂, МnО та ін.) зменшує вміст сірки (вдвічі) і фосфору.

Рафінування сталі методом переплавлення поліпшує якість сталі, структуру отриманих з неї виливків, зменшує в них вміст кисню в 1,5—2 рази, сірки — 2-3 рази. Це дозволяє поліпшити корозієстійкість рафінованої сталі і збільшити довговічність виробів з неї.

Розливання сталі

Готову сталь із сталеварних агрегатів (печей, конвертерів) зли­вають у розливні ковші, які транспортують до місця розливки. Ков­ші зсередини футеровані вогнестійкою цеглою і мають діаметр до 5,5 м, висоту до 6 м, вміщують до 400 т сталі.

Розливання сталі виконують двома способами:

- у виливниці;

- в установки безперервного розливання.

Виливниця - чавунна або стальна товстостінна форма, в якій кристалізується і набуває форми стальний виливок (продукція розливання).

Маса виливків становить 7-300 т.

Використовують два способи розливання сталі у виливниці: зверху і знизу (сифоном).

При розливанні зверху (рис. 61,а) кожну виливницю заповнюють окремо, що дуже уповільнює процес. При сифонному способі всі виливниці (40-60 шт.) заповнюються одночасно. Сталь заливають у центральний стояк, вона по каналах піддона тече до виливниць і заповнює їх знизу, як показано на рис. 61,б.

Продуктивність розливання сталі у виливниці способом знизу значно вища, ніж зверху, а поверхня виливків значно якісніша. Проте недоліком є великі витрати металу на заповнення ливника (до 5 % від маси виливка) і можливе забруднення сталі неметалевими включеннями у ливнику та каналах. Виливниці та їх експлуатація мають високу вартість.

Безперервне розливання сталі - сучасний прогресивний спосіб, при використанні якого не потрібні виливниці, досягається висока продуктивність праці і якість виливків, зменшуються затрати енергії і кількість відходів металу. Цей спосіб у розвинених країнах є основним у розливанні металів і сплавів (до 90 % виплавлених сталей), в Україні він — 15 %.

Найширше використання знайшли машини безперервної розливки сталі (МБРС) вертикального і горизонтального типів.

На рис. 62 показано схему МБРС вертикального типу. З розливного ковша 1 розплавлену сталь заливають до проміжного ковша 2 і вниз до кристалізатора 3, який охолоджується водою. Внаслідок ефективного охолодження рідкий метал твердішає біля стінок і утворює зовнішню оболонку виливка 7. Повне охолодження і кристалізація виливка відбуваються при опусканні його вниз до зони бризкалок 6. У міру того як виливок опускається із кристалізатора вниз, його місце займає нова порція розливу, який безперервним потоком надходить із проміжного ковша. Після проходження тягових роликів 4 виливок потрібної довжини відрізають ацетилено-кисневим різаком 5. Відрізок відливка подають на оброблення (вальцювання, кування тощо). МБРС мають велику продуктивність, одна машина здатна, за 1 годину розлити 100—150 т сталі. Ці машини можуть бути багатопотоковими (до 8-ми потоків) з можливістю повної механізації і автоматизації процесів. Виливки, отримані на МБРС, мають гладку поверхню, дрібнокристалічну структуру, їх недолік — значна висота (до 44 м).

Останнім часом розроблені і застосовуються МБРС горизонтального типу з вигнутим кристалізатором.

Такі машини мають меншу висоту, дешевші, ніж вертикальні, проте вигнутий виливок важко витягати у разі виходу машини з ладу.

На МБРС отримують сортові заготовки (прямокутні, квадратові, круглі), а також труби.