3.2.2. Разливка стали

После завершения плавки металл из плавильной печи выпускают в разливочный ковш, который транспортируют к месту разливки. Ковш представляет собой емкость с выпускным отверстием, которое можно открыть при выпуске жидкого металла, и закрыть при транспортировке ковша.

Принципиально можно выделить два способа разливки стали – в изложницы и кристаллизатор.

Изложницы это толстостенные, в основном чугунные формы, используемые для получения стальных слитков. Сечения изложниц могут быть разными (круг, квадрат и т.д.) в зависимости от необходимой формы слитка. Кристаллизатор - часть установки для непрерывной разливки стали.

При разливке в изложницы масса слитков колеблется от 1 до 12 т, но может достигать и 300 т. Эта технология разливки позволяет достичь внепечного повышение качества.

Вакуумная обработка (разливка в вакууме) применяется для повышения качества как мартеновской, так и конвертерной стали. При понижении давления (вакуумировании) растворимость газов (кислорода, водорода и др.) в расплавленном металле резко снижается, их содержание уменьшается в несколько раз.

Разливка стали в инертной атмосфере, например в аргоне, является весьма надежным средством ее защиты ее от окисления. Аргон защищает расплав от насыщения кислородом, концентрация которого в сталях снижается до 1,5 раз.

Обработка синтетическим шлаком стали производится в ковше. Она позволяет существенно уменьшить содержания серы (до трех раз) и неметаллических включений в стали. Специальный синтетический шлак (55% СаО и до 40% А1₂О₃ при минимуме FеО), заранее выплавляется в электрической печи. Его заливают в ковш, в который затем из сталеплавильной печи поступает расплавленная сталь. Большая поверхность контакта между шлаком и расплавом металла обеспечивает надежное удаление серы в шлак по всему объему.

Разливка в кристаллизаторы – непрерывная разливка стали, при которой затвердевающий в кристаллизаторе слиток непрерывно вытягивается со скоростью кристаллизации стали. При этом получают отливки большой протяженности. Непрерывная разливка позволяет сразу, в процессе литья, получать блюмы и слябы, что значительно сокращает и удешевляет технологический цикл. Эта технология исключает ряд операций - разливку стали по изложницам, прокатку на блюмингах и слябингах. При непрерывной разливке заметно сокращаются отходы металла вследствие отсутствия усадочных дефектов. Они составляют всего 2…3 %, тогда как при разливке в изложницы - 15…25%.

3.2.3. Технология производства сталей и сплавов особо высокого качества.

Особовысококачественные стали отличаются весьма низким допустимым содержанием вредных примесей (S≤ 0,015%, P≤ 0,025%). Рассматриваемые ниже технологии обеспечивают даже меньшее их содержание. Кроме того, в этих сталях и сплавах практически нет газов. Эти материалы производятся выплавкой из шихты или переплавом уже произведенных сплавов.

Плавка в вакуумных индукционных печах (разрежение порядка 1,33…0,133 Па). позволяет выплавлять стали с весьма малым содержанием газов и неметаллических включений.

Вакуумная индукционная плавка широко применяется для выплавки высоколегированных жаропрочных и жаростойких сталей и сплавов.

При производстве сталей и сплавов методом переплава в качестве переплавляемой заготовки используют предварительно выплавленные слитки или прокат. При переплаве практически не меняется химический состав металла (по основным элементам), но достигается высокая чистота сталей и сплавов - количество вредных примесей и газов резко снижается. Эта технология позволяет достичь повышения плотности и однородности металла, устранению пористости и других дефектов, у образованных (переплавленных) слитков отсутствует усадочная раковина.

В промышленности используют следующие технологии переплава: вакуумно–дуговой (ВДП), электронно-лучевой (ЭЛП), плазменно-дуговой (ПДП) – вакуумные процессы и электрошлаковый переплав (ЭШП), при котором металл очищается специальным шлаком. Технология собственно переплава ВДП, ЭЛП и ПДП, т.е. вакуумных процессов близка, различие – в источниках энергии плавления металла. Это – электрическая дуга при ВДП, поток электронов, формируемый высоковольтной (20…30кВ) электронной пушкой при ЭЛП и плазматрон – при ПДП.

Электрошлаковый переплав - ЭШП осуществляется в результате плавления металла при его контакте с жидким рафинирующим (очищающим) флюсом, температура которого выше, чем у переплавляемой стали. Нагрев и плавление флюса происходит под воздействием электрической дуги (конструкцию установки см. 10.3). Технология электрошлакового переплава используется также для получения качественных отливок и при сварке.