2.2 Основные требования к организации отливки слитков кипящей стали

В слитке кипящей стали отсутствует концентрированная усадочная раковина. По этой причине кипящую сталь обычно разливают в сквозные расширяющиеся книзу изложницы, что облегчает стриперование слитков.

Чтобы избежать окисления поверхности сотовых пузырей, толщина плотной наружной корки слитка должна быть больше толщины слоя металла, который окисляется при нагреве слитка под прокатку (> 8 – 10 мм). С этой целью при разливке кипящей стали скорость разливки (скоростью подъема уровня металла в изложнице) должна быть не более 1,0 м/мин.

Если разливку стали необходимо вести с большей скоростью, прибегают к использованию интенсификаторов кипения. В изложницу во время разливки вводят порошкообразные смеси, содержащие оксиды железа, в виде брикетов или окатышей. При этом поступление в металл дополнительного количества кислорода обеспечивает повышение интенсивности кипения, что позволяет увеличить скорость разливки до 2,0 – 2,5 м/мин.

При отливке крупных слитков кипящей стали используют сочетание скоростной разливки с химическим закупориванием. В этом случае разливку ведут со скоростью 3 – 5 м/мин без применения интенсификаторов кипения. При такой скорости разливки здоровая корка не образуется и зарождение пузырей начинается у поверхности слитка. Благодаря раннему химическому закупориванию размеры пузырей малы, и они полностью локализованы в слое металла, который окисляется при нагреве слитка под прокатку. Поэтому рванины на поверхности слитка не образуются.

Чтобы избежать чрезмерного развития ликвации при отливке слитков кипящей стали используют операцию закупоривания.

2.3 Ликвация в слитке кипящей стали

В слитке кипящей стали химический состав металла в поверхностном слое слитка существенно не отличается от состава жидкого металла.

В остальном объеме слитка до вторичных пузырей наблюдается отрицательная ликвация серы, фосфора и углерода. Это связано с том, что при активном кипении ликвирующие примеси выносятся в верхнюю часть слитка.

Центральная часть слитка внутри зоны вторичных пузырей загрязнена ликватами. При этом содержание серы, фосфора и углерода возрастает от поверхности к оси слитка и от нижней к головной его части. Максимальное скопление примесей («ликвационный центр») находится в верхней части слитка на расстоянии 5 – 15% его высоты от верха.

В связи с интенсивной циркуляцией металла при затвердевании зональная ликвация в слитке кипящей стали выражена значительно сильнее, чем в слитке спокойной стали. В центре скопления примесей крупных слитков ликвация серы, рассчитанная с помощью уравнения , достигает 800%, фосфора 500%, углерода 300%.

В связи с этим при производстве качественной кипящей стали головную обрезь увеличивают до 10 – 13% от массы слитка вместо 5 – 9% для рядовой.

В химически закупоренном слитке кипящей стали быстро затвердевающая наружная корка и зона слабо развитых сотовых пузырей не имеют заметной ликвации.

В остальном объеме слитка наблюдается слабо выраженное увеличение содержания примесей в направлении к оси слитка и снизу вверх. Имеется слабо выраженная V-образная и Λ-образная ликвация, расположенная под зоной усадочных пустот и пузырей. На оси слитка на расстоянии 25 – 35% его высоты от верха находится локальное скопление примесей («ликвационный центр»).

3 Слиток полуспокойной стали

3.1 Структура слитка полуспокойной стали

Затвердевание полуспокойной стали сопровождается слабым непродолжительным кипением, для обозначения которого используют термин «искрение». При нормальной окисленности стали искрение длится в течение 10 – 40 с после наполнения изложницы.

Так как при разливке полуспокойной стали интенсивность кипения металла не достаточна для формирования плотной наружной корки слитка значительной толщины, у поверхности слитка обычно наблюдаются мелкие подкорковые пузыри. Короткие сотовые или округлые пузыри могут сформироваться только в верхней его части, где условия кипения металла более благоприятны. Слиток полуспокойной стали имеет небольшую усадочную раковину. Под усадочной раковиной располагается усадочная рыхлость, глубина которой может достигать 35 – 45% высоты слитка (рисунок 4).

При нормальной окисленности стали над усадочной раковиной формируется «мост» пузыристого металла толщиной 200 – 250 мм, надежно изолирующий ее от атмосферы. Величина головной обрези при прокатке составляет 2,5 –

Рисунок 4 – Структура слитка полуспокойной стали:

1 – сотовые (округлые) пузыри; 2 – усадочная раковина; 3 – усадочная рыхлость; 4 – подкорковые пузыри

5,0% от массы слитка.

При длительности искрения менее 10 с слитки получаются с меньшей толщиной моста и недостаточно изолированной усадочной раковиной. При продолжительности искрения свыше 40 с возможно образование сотовых пузырей по всей высоте слитка.

3.2 Основные требования к организации отливки слитков полуспокойной стали

Полуспокойную сталь обычно разливают в сквозные, расширяющиеся книзу изложницы.

Разливку полуспокойной стали ведут со скоростью до 5 м/мин. При высокой скорости разливки пузыри у поверхности слитка либо отсутствуют, либо наблюдаются мелкие, округлые подкорковые пузыри. Слой металла, в котором они локализованы, окисляется при нагреве слитка под прокатку.

3.3 Ликвация в слитке полуспокойной стали

В слитке полуспокойной стали характер ликвации примерно такой же, как в слитке химически закупоренной кипящей стали.