книги из ГПНТБ / Гетьман П.И. Производство полуспокойной стали

восьмигранные изложницы. Однако применять их при отливке слитков, идущих в прокатный цех, нецелесообразно, так как это приводит к потере производительности блюминга вслед­ ствие дополнительной работы стана, выравни­ вающего конусность и грани слитка.

Конусность изложниц, в которых получают слитки, предназначенные для прокатки, нахо­ дится в пределах 2,5—3,5%. Слитки для ковки получают в изложницах с большей конусно­ стью. Для разливки кипящей стали применя­ ют сквозные изложницы (без дна), уширяю­ щиеся книзу, чтобы легче было извлекать остывшие слитки (рис. 2), й изложницы бу­ тылочного типа (рис. 3), верхнее отверстие

10

которых закрывают чугунной пробкой сразу после разливки.

Требования к форме изложниц для кипя­ щей стали ие так высоки, как для спокойной, ибо слитки кипящего металла менее чувстви­ тельны к образованию трещин. Однако веро­ ятность появления трещин на поверхности

кипящей стали.

слитков возрастает с увеличением их веса в результате действия сил ферростатического давления жидкого металла на только что за­ твердевшую корочку. Чаще всего такие тре­ щины получаются в нижней части слитка. Чтобы этого не случилось, применяют из­ ложницы с волнистой внутренней поверхно­ стью стенок, которые энергично отводят тепло жидкого металла. При этом возрастает ско-

11

ростъ кристаллизации, образуется более тол­ стая начальная корочка слитка, не разрушаю­ щаяся под действием ферростатического на­ пора столба металла.

Для разливки полуопокойной стали приме­ няют такие же изложницы, как для кипящей. Иногда полуспокойную сталь разливают в из­ ложницы бутылочной формы.

Форму и расположение усадочной ракови­ ны во время разливки полуспокойной стали регулировать невозможно. Качество же слит­ ков из такого металла больше всего зависит от степени его раскисленности.

СТРОЕНИЕ СТАЛЬНЫХ СЛИТКОВ

Когда жидкая сталь соприкасается с хо­ лодными стенками изложницы, на их поверх­ ности во м.нопиX местах образуются кристал­ лы твердого металла. После нагрева стенок скорость кристаллизации снижается.

Кристаллизация стали всегда сопровож­ дается уменьшением объема металла и выде­ лением из него поглощенных во время плавки газов. Поэтому слиток имеет рыхлость, пу­ стоты и усадочную раковину.

Так как при разливке спокойной стали на изложницу устанавливается футерованная прибыльная надставка (утепленная), усадоч­ ная раковина образуется в верхней части слит­ ка, где металл затвердевает в последнюю очередь.

Ниже усадочной раковины находится рых­ лость, образующаяся по тем же причинам, что

12

и раковина. По всему сечению слитка под уса­ дочной раковиной располагается усадочная рыхлость, которую называют «местной» или «частной» усадкой.

Глубина проникновения усадочной ракови­ ны в слиток зависит от температуры металла, скорости и способа его разливки, формы из­ ложницы, толщины ее стенок и других факто­ ров. В соответствии с этим разработаны раз­ личные способы, позволяющие ограничивать распространение усадочной раковины, концен­ трировать ее лишь в верхней части слитка, которая отрезается при дальнейшем пере­ деле.

Особенности технологии выплавки и рас­ кисления кипящей стали обуславливают «ки­ пение» ее в изложницах во время кристалли­ зации, в течение которой протекает процесс

Строение слитка кипящей стали и его ка­ чество во многом зависят от интенсивности раізвития процесса самораскисления, сопрово­ ждающегося обильным выделением газов. Кроме окиси углерода, в газе содержатся азот и водород, выделяющиеся в основном в момент перехода стали из жидкого состояния в твердое, а также метан и углекислота, яв­ ляющиеся продуктами вторичных реакций. Поднимающиеся кверху газы создают цирку­ ляционные потоки металла, что способствует выравниванию его температуры и более про­ должительному сохранению верхних объемов металла в жидком состоянии.

13

Структура слитка кипящей стали характе­ ризуется следующими золами:

1.Наружная плотная корочка бывает раз­ личной толщины (6— 12 мм) и не содержит пузырей.

2.Зона так называемых сотовых (вытяну­ тых) пузырей распространяется от плотной корочки к центру слитка на 30—70 мм. Эта зона отличается отсутствием примесей.

3.Рядом с зоной сотовых пузырей распо­ лагаются пузыри сферической формы.

4.За вторичными пузырями по направле­ нию к центру слитка идет плотный металл, и только в головной и центральной части имеют­ ся крупные пузыри грушевидной формы.

5.В головной части больших слитков кипя­ щей стали иногда образуется газовая полость.

Слиток кипящей стали обычно имеет плот­ ную поверхностную корочку « небольшую рос­ лость. Корочка должна быть достаточной тол­ щины, чтобы не допустить окисления сотовых

пузырей во время прокатки слитков. Установ­ лено, что толстая плотная корочка получается при интенсивном кипении металла в изложни­ це, которое зависит от степени раскисленности стали и скорости разливки.

Строение слитка полуспокойной стали

представляет собой среднее состояние по сравнению со строением слитков из спокойно­ го и кипящего металла. Плотная наружная корочка тоньше, чем у слитков кипящей стали. В верхней половине слитка за наружной ко­ рочкой располагаются сотовые пузыри, голов­ ная часть имеет рыхлое строение. Вторичных пузырей в слитках полуспо*койной стали нет.

44

При сильном выделении газов сотовые пузы­ ри иногда доходят до низа слитка.

Кипение полуспокойной стали в изложни­ цах прекращается на более ранней стадии, что позволяет получить 'более однородные слитки. Отсутствие усадочной раковины дает возмож­ ность сократить обрезь головной части слитка на 20—25%.

ОСВОЕНИЕ ВЫПЛАВКИ ПОЛУСПОКОЙНОИ СТАЛИ

Основное преимущество применения полу­ спокойной стали вместо спокойной — увеличе­ ние на ;8— 10% выхода годного за счет умень­ шения головной обрези, а вместо кипящей — улучшение качества стали вследствие повы­ шения однородности и ударной вязкости при низких температурах и ,снижение брака, осо­ бенно при получении листового металла.

В 1960 г. в Советском Союзе было произве­ дено только 1,2% полуспокойной стали от всей выплавки. Однако производство ее с каждым годом увеличивается. Сейчас полуспокойную сталь выплавляют на Кузнецком и Магнито­ горском металлургических комбинатах, на за­ водах «Запорожсталь», Закавказском, Вык­ сунском, имени Дзержинского, Гурьевском, «Криворожсталь», имени Петровского, «Азовсталь», Макеевском, Енакиевском, имени Иль­ ича и на некоторых других. Применяют ее для производства листов, различного сортового металла, труб, проволоки и т. д.

Как показывает опыт, слитки полуспокой­

15

ной стали при оптимальной степени раскис­ ленное™ не имеют первичных и вторичных пузырей, рослости и явно выраженной усадоч­ ной раковины. Вместо нее получаются отдель­ ные крупные пузыри.

При увеличении степени раскисленности стали образуется открытая усадочная ракови­ на, что увеличивает головную обрезь, а следо­ вательно, уменьшает выход годного. Уменьше­ ние степени раски-сленности металла способ­ ствует образованию пузырей, близко располо­ женных к поверхности слитка. Длина пузырей тем больше, чем меньше раскислен металл. Сильно уменьшать степень раскисленности не­ желательно, так как это увеличивает пора­ женность раската наружными пороками, ко­ торые могут дать дефекты на заготовке.

На Енакиевском металлургическом заводе

разработана и внедрена в производство техно­ логия выплавки, разливки и прокатки бессеме­ ровской полуспокойной стали марки Б Ст.5пс для получения арматуры.

Производство такой стали вместо спокой­ ной дало следующие преимущества: головная обрезь уменьшилась на 7,5—9%; расход алю­ миния снижен на 150 г/г, а ферросилиция — на 2,7—2,2 кг/т; улучшена работа на разливочных канавах за счет меньшей выдержки слитков полуспокойной стали в изложницах.

Продутый в конверторе металл раскисля­ ют жидким ферромарганцем (9,5 кг/т) и мел­ кораздробленным 45%-ным ферросилицием

(2,5 кг/т).

Раскислители присаживают в ковш в мо­ мент слива металла. Разливают такую сталь

16

в изложницы, уширенные книзу. Раскисленность металла регулируют во время разливки гранулированным алюминием, который броса­ ют в изложницы в количестве 0—80 г/т.

Степень раскисленности металла определя­ ют по внешнему виду головной части слитка. Если ее поверхность слегка выпуклая или ров­ ная, значит сталь раскислена нормально. Если же эта поверхность вогнутая, металл перераокислен. В этом случае очень часто ооразуетея открытая усадочная раковина^, что уве­ личивает обрезь. При недостаточной степени раскисления головная часть слитка получает­ ся рослой, со свищами, в корковой зоне обра­ зуются пузыри, расположенные близко к по­ верхности.

На металлургическом заводе «Азовсталь»

вместо спокойной стали марки Ст. 5сп, идущей на прокатку для шахтной стойки, выплавляют полуспокойный металл.

Полуопокойную сталь марок Ст. 5пс и 45пс с малой степенью раскисленности применяют для изготовления шахтных стоек и рудничных рельсов, а Ст. Бис с повышенной степенью раскисленности — для производства периоди­ ческих профилей. Доля полуспокойных марок составляет 11%.

Полуспокойную сталь на заводе «Азов­ сталь» выплавляют по технологическим ин­ струкциям, разработанным для спокойных и кипящих сталей обыкновенного качества. Рас­ кисляют ее в ковше высококремнистым ферро­ марганцем (содержание кремния не меньше 2%), что обеспечивает содержание кремния в

< У / 7 / / 0

развитой осевой рыхлостью, близким располо­ жением газовых пузырей к поверхности, что при прокатке приводит к получению дефектов на заготовках. С увеличением степени раскис­ ленное™ металла механические свойства про­ ката улучшаются, но лишь до определенного предела. Дальнейшее увеличение степени рас­ кисленное™ значительно ухудшает макро­ структуру верхней трети слитка и механиче­ ские свойства стали, увеличивает головную обрезь.

Оптимальное количество раскислителей обеспечивает нормальную макроструктуру слитков и хорошие механические свойства ста­ ли. На заводе «Азовсталь» в ковш присажи­ вают ферромарганец, чтобы получить в гото­ вой стали 0,6—0,9% марганца, и ферросили­ ций из расчета получения в металле 0,06— 0,12% кремния. Алюминий присаживают в ко­ личестве 150—200 г/т.

Слитки полуспокойной стали нагревают и прокатывают по инструкции, разработанной для кипящего металла.

Механические свойства шахтных стоек из стали марки Ст. 5пс и рудничных рельсов из стали марки 45пс вполне удовлетворитель­ ные.

Замена спокойного металла полуспокойным позволила уменьшить расход слитков на

ссокращением обрези головной части слитков.

Врезультате применения новых марок стали для шахтных стоек и рудничных рельсов годо­ вая экономия от прокатки этих профилей со­

19