- •1(1). Определение металлов. Понятие о кристаллических решетках. Структура металлов в твердом, жидком, парообразном состояниях и в виде плазмы.
- •2(2). Электролиз расплавленных солей
- •2(1). Промышленная классификация металлов в элементарном состоянии. Основные виды металлических сплавов.
- •3(1). Представления о природных минералах
- •4(1). Производство металлических материалов методами пиро- и гидрометаллургии
- •4(2). Электролиз водных растворов
- •3(2). Металлотермия
- •5(1). Классификация металлургических технологий
- •6(1). Применение химической термодинамики и кинетики в теории металлургических процессов
- •6(2). Автоклавное восстановление металлов из растворов газами
- •5(2). Цементация
- •7(1). Гомогенные и гетерогенные металлургические системы
- •8(1). Явление массопереноса. Молекулярная и конвективная диффузия
- •8(2). Характеристика и структура металлургических предприятий интегрированного типа (с полным циклом), мини- и микрозаводов.
- •7(2). Металлургические производственные комплексы. Их место в народном хозяйстве.
- •9(1). Представление об энергии активации
- •10(1). Поверхностные явления
- •10(2). Общая схема доменной плавки
- •9(2). Подготовка железорудного сырья к плавке
- •11(1). Основы теории горения топлива
- •12(1). Металлические и шлаковые расплавы металлургических систем, их характеристики и физико-химические свойства
- •12(2). Кислородно-конвертерный процесс
- •11(2). Внедоменные способы получения железа (бескоксовая металлургия)
- •13(1). Строение жидких металлических и шлаковых расплавов, поведение в них примесей
- •14(1). Диаграмма состояния «железо-углерод»
- •14(2). Электросталеплавильное производство
- •13(2). Мартеновский процесс
- •15(1). Физико-химические процессы, протекающие при кристаллизации металлических расплавов
- •16(1). Термодинамические и кинетические закономерности зарождения твердой фазы в расплаве
- •16(2). Внеагрегатная обработка стали (внепечное рафинирование)
- •15(2). Специальная электрометаллургия
- •17(1). Усадочные явления при кристаллизации металлических расплавов
- •18(1). Дендритная и зональная ликвация. Химическая и физическая неоднородность слитка
- •18(2). Классификация и маркировка стали
- •17(2). Десульфурация, дефосфорация, раскисление и легирование стали
- •19(1). Структурные превращения при охлаждении металлов и сплавов в твердом состоянии. Представления о термической обработке металлов и сплавов.
- •20(1). Общие сведения о железе, чугунах, сталях и сплавах
- •20(2). Разливка стали в изложницы и на машинах непрерывного литья заготовок (мнлз)
- •19(2). Современные способы разливки стали
- •21(1). Основные виды металлопродукции из черных металлов
- •22(2). Обработка металлов давлением
- •21(2). Газы и неметаллические включения в стали
- •23(1). Оценка запасов месторождений железорудного сырья
- •24(1). Характеристика железных руд
- •24(2). Основные тенденции и перспективы развития прокатного производства
- •23(2). Основные тенденции и перспективы развития доменного производства и бескоксовой металлургии
- •25(1). Топливо и флюсы металлургического назначения
- •25(2). Основные тенденции и перспективы развития сталеплавильного производства
17(1). Усадочные явления при кристаллизации металлических расплавов
При затвердевании слитка наблюдается явление, связанное с различием плотностей жидкой и твердой стали. При охлаждении стали ее объем несколько уменьшается, однако наиболее заметно уменьшение объема происходит в момент перехода из жидкого в твердое состояние. Уменьшение линейных размеров и объема стали при переходе из жидкого в твердое состояние называют усадкой. Различают линейную и объемную усадку.
Процесс усадки стали при ее кристаллизации существенно влияет на ход формирования структуры слитка и на его качество. Так, вскоре после наполнения изложницы, во время образования столбчатых кристаллов доля затвердевшего Ме становится уже заметной. Поскольку объем затвердевшего Ме меньше объема, который занимал жидкий Ме, общий объем кристаллизирующегося слитка уменьшается. Практически это выражается в том, что между изложницей и слитком образуется воздушный зазор. В свою очередь, образование зазора приводит к резкому снижению интенсивности теплоотвода, замедляет процесс кристаллизации слитка ит.п. С явлением усадки связаны температурные и усадочные напряжения, склонность к трещинообразованию и др. Усадка при затвердевании слитка зависит от состава стали, прежде всего от содержания углерода, и увеличивается с ростом интервала кристаллизации.
На линейные размеры слитка после усадки влияет процесс газовыделения при кристаллизации. Часть выделяющихся газов не успевает выделиться и остается в слитке, увеличивая его объем. Поэтому объемную усадку можно рассчитать, зная точно, какой объем застывшего слитка занимают газы. Для грубых подсчетов можно принять, что объемная усадка слитка составляет 3-3,5%.
18(1). Дендритная и зональная ликвация. Химическая и физическая неоднородность слитка
Кристаллизация стали сопровождается явлением ликвации (разжижение, плавление) содержащихся в ней примесей. Явление ликвации примесей при кристаллизации стального слитка было впервые обнаружено в 1866г русскими металлургами Н.В. Калакуцким и А.С. Лавровым.
Ликвация возникает в результате того, что сталь в отличие от чистого железа кристаллизируется не при определенной температуре, а в интервале температур. Чем шире температурный интервал кристаллизации, тем больше развитие получает ликвация. Наибольшую склонность к ликвации проявляют те компоненты сплава, которые наиболее сильно влияют на ширину интервала кристаллизации.
Если разрезать закристаллизовавшийся слиток и протравить поверхность разреза в зоне столбчатых кристаллов, то можно увидеть относительно чистые оси дендритов и более загрязненные участки между осями. Это так называемая дендритная ликвация. Дендритная ликвация – это неоднородность стали в пределах одного кристалла (дендрита), она возникает в результате избирательной кристаллизации. Наибольшей склонностью к дендритной ликвации обладают сера, фосфор, углерод.
По мере роста зоны столбчатых кристаллов усиливается различие в составе стали в относительно чистой зоне растущих кристаллов и в более загрязненной маточным раствором, находящимся в центре слитка и кристаллизирующимся в последнюю очередь. Ликваты легче чистого железа, они всплывают в верхнюю часть слитка. Явление в различие в составе отдельных зон слитка получило название зональная ликвация или сегрегация (отделение). Зональная ликвация - это неоднородность состава стали в различных частях слитка. Она достигает больших значений, чем дендритная ликвация и представляет существенно большую опасность. К образованию зональной ликвации склонны сера, фосфор, углерод и кислород.
Для характеристики тенденции данного элемента к ликвации часто используют коэффициент ликвации. Ликвация может быть тем больше, чем меньше численное значение этого коэффициента.
Степень ликвации примесей в слитке колеблется в широких пределах – в зависимости от продолжительности процесса затвердевания слитка, интенсивности его охлаждения и перемешивания жидкого металла в течение всего периода затвердевания.