Файл: Заверюха, Н. В. Разливщик стали учеб. пособие.pdf

ема слитка и у корки слитка почти нет сотовых пузырей. Если перераскислить металл алюминием, слиток получится с глубокой уса­ дочной раковиной и даст больше отходов. Можно присаживать раскислители перед перекрытием и немедленно после перекрытия стопора. В этих случаях слиток может получиться перераскислен- ,ным только вверху, что снижает количество слитков в плавке с раз­ личной степенью раскисленности. В недораскисленных слитках га­ зовые пузыри образуются по всей высоте слитка; при несколько более высокой степени раскисления пониженное давление газа препят­ ствует образованию пузырей по всей высоте слитка за исключением верхней его части; при достаточном раскислении газовые пузыри не образуются.

Полуспокойную сталь используют в народном хозяйстве как кон­ струкционный металл — из нее изготовляют толстый лист, сортовой прокат. В сравнении с кипящим металлом она более однородна по химическому составу и обладает лучшими пластическими свой­ ствами. По сравнению со спокойной сталью полуспокойная, кроме того, дает более высокий выход годного (на 8— 10%) в результате уменьшения обрези (усадочной раковины). При выплавке полуспокойной стали эксплуатационные затраты на раскислители и на под­ готовку изложниц (отливка в изложницы, уширенные книзу) отно­ сительно невелики. Разливка полуспокойной стали занимает меньше времени, чем спокойной и кипящей, в результате чего повышается пропускная способность разливочного пролета. Раскисление стали алюминием придает ей устойчивость против старения.

В настоящее время полуспокойные стали выплавляют с различным содержанием углерода, и их условно можно разделить на три группы: низкоуглеродистые с содержанием углерода от 0,05 до 0,15%, стали с повышенным содержанием углерода от 0,15 до 0,30% и с высоким содержанием углерода от 0,30 до 0,50%. Стали первых двух групп могут заменять как кипящие, так и спокойные. Сталь третьей группы часто используют вместо спокойной для изготовления шахтной стойки, рудничных рельсов, арматурного железа, периодического профиля и пр.

Такую сталь раскисляют в ковше 45%-ным ферросилицием из расчета на конечное содержание кремния в стали 0,06—0,12% и при необходимости корректировки степени раскисления металла в из­ ложнице во время разливки вводят алюминий (50— 100 г/т). Полу­ чают слитки, внешне сходные с химически закупоренными.

Для формирования слитков полуспокойной стали (образования толстой корки) скорость разливки практически не имеет значения, поэтому диаметр канала стакана подбирают большим, увеличивая пропускную способность разливочного пролета. При повышенных скоростях разливки полуспокойной стали толщина беспузыристой корки слитка увеличивается, при высоких скоростях разливки тем­ пературу стали на выпуске несколько снижают. Допустимыми ско­ ростями разливки полуспокойной стали через стакан с диаметром канала 50—70 мм надо считать: для 6—8-т слитков 2—7 т/мин и для

16—20-т слитков 12— 14 т/мин.

170

Полуспокойные стали, заменяющие кипящую, характеризуются меньшей химической неоднородностью по сравнению с кипящей, повышенным выходом годного (на 2—3%) и более высокими механи­ ческими свойствами (особенно очень крупные слитки).

Слиток из вакуумированной кипящей и полуспокойной стали

Основными недостатками кипящей стали считают неоднородность ее состава и структуры, повышенную склонность к деформацион­ ному старению и др. Мелкие слитки из вакуумированной кипящей ■стали не имеют заметной усадочной раковины и пузырей. Макро­ структура их сходна со спокойной сталью. При вакуумировании обеспечивается чистота стали с равномерной макроструктурой, кото­ рые практически недостижимы при обычном производстве кипящей стали.

Вакуумированная кипящая сталь при обычной разливке в круп­ ные слитки массой > 7 т вторично значительно окисляется, что при­ водит к выделению газов при их затвердевании и наблюдается кипе­ ние металла в изложницах.

В вакуумированных кипящих слитках толщина зоны кипения составляет 25—37 мм, в то время как в невакуумированных она до­ стигает 105—135 мм. В результате этого уменьшается сегрегация и значительно улучшается внутренняя структура кипящих слитков, чистота осевой зоны выше вследствие более низкого содержания кислорода. Макроструктура наружных зон крупных слитков из ва­ куумированной кипящей стали сходна со структурой полуспокойной стали. В кипящих вакуумированных слитках совершенно не наблю­ дается ликвация серы или она имеет минимальное значение.

Кислород способствует красноломкости металла, ускоряет про­ цесс старения, оксидная фаза располагается внутри зерна, что на­ рушает связь между зернами. Содержание кислорода в слитках обыч­ ной кипящей стали на поверхности достигает 0,02%, в середине 0,06%. После вакуумирования в кипящей стали содержание кисло­ рода и неметаллических включений снижается, пластичность воз­ растает и значительно уменьшается осевая рыхлость в слитках. Показатель пластичности увеличивается на 2—10%, относительное удлинение, поперечное сужение на 10—20%, улучшается ударная вязкость на 12—35%, повышается коэффициент анизотропности ■с 0,75 для невакуумированной до 0,90 для вакуумированной стали.

Добавка в вакуумированную кипящую сталь 0,02—0,035% А1 или 0,02—0,04%V при небольших содержаниях серы и фосфора и 0,003—0,007%N делает сталь устойчивой против старения.

Вакуумированная кипящая сталь получает меньший наклеп при вытяжке, чем обычная сталь. Иногда в машиностроении для такой стали рекристаллизационный отжиг заменяют воздушной нормали­

зацией.

Значительно улучшаются физические свойства стали: магнитная

.проницаемость и ваттные потери в магнитномягких, постоянная маг­

171

нитная мощность в магнитнотвердых сталях; снижается удельное сопротивление электрическому току в проводах; повышаются хладностойкость, антикоррозионная стойкость и другие свойства.

Особо чистое железо с содержанием десятитысячных долей при­ месей углерода, азота, кислорода сохраняет пластичность при сверх­ низких температурах до ■—269° С (4К).

Масса и форма стальных слитков

Стальной слиток является полуфабрикатом для прокатного и куз­ нечно-прессового производства. Основными параметрами, харак­ теризующими слиток, являются масса, форма и размеры, струк­ тура.

Масса слитков, отливаемых для прокатки на станах, колеблется в пределах от 200 кг до 25 т. Для кузнечно-прессового производства — от нескольких килограммов до 250 т (слитки для валов гидротурбин). Масса слитков для каждого завода определяется техническими воз­ можностями станов — мощностью привода, прочностью деталей и узлов ножниц, длиной рольгангов и пр. На обжимных станах про­ катывают слитки массой от 4,5 до 25 т. На черновых клетях сортовых прокатных станов прокатывают слитки массой от 200 кг до 3 т.

С увеличением массы слитка повышается пропускная способность разливочных пролетов и производительность прокатных станов, снижается удельный расход огнеупоров, увеличивается выход год­ ного металла. На действующих металлургических заводах увеличе­ ние массы стальных слитков ограничивается мощностью прокатного оборудования, а для некоторых легированных сталей — структурой слитка. Масса слитка во всех случаях должна быть кратной массе получаемых из него заготовок или готовых прокатных изделий при минимальных отходах верхней и донной части слитка и потерь ме­ талла в виде окалины при нагреве, прокатке или ковке. Особенно это важно при прокатке крупных профилей: труб, рельсов, листов, что исключает получение немерных изделий. Из спокойной стали практически удается получить слитки стандартной массы, наполняя изложницы до имеющейся на их внешней стороне отметки. Перед каждым заполнением изложницы отметку переносят на внутреннюю ее сторону мелом. При разливке кипящей стали получить слитки стан­ дартной массы значительно труднее, так как удельный объем кипя­ щей стали каждой плавки существенно изменяется в зависимости от газонасыщенности стали, определяемой степенью раскисленности

искоростью наполнения изложницы.

Внастоящее время разработаны способы автоматического взве­ шивания жидкой стали при помощи датчиков, монтируемых на раз­ ливочном кране. Эти датчики работают синхронно со стопором. Когда они показывают заданную массу отлитого слитка, стопор автомати­ чески опускается.

На производительность разливочных пролетов и прокатных ста­ нов, выход годного металла и другие показатели существенное влия­ ние оказывают форма и размеры слитков. Поперечное сечение слитка

172

характеризует его форму, а в дальнейшем и форму заготовки или готового изделия.

Для прокатки блюмов отливают слитки квадратного, а иногда прямоугольного сечения с небольшой разницей между шириной и тол­ щиной —■не более 1,1 (рис. 118, а), а для прокатки слябов отливают, как правило, слитки прямоугольного сечения (плоские слитки).

(для устранения продольных трещин и облегчения снятия окалины) придают волнистую (рис. 118, ё) или выпуклую (вогнутую) форму (рис. 118, ж), увеличивая тем самым периметр поперечного сечения.

Для прокатки толстых листов непосредственно из слитков без кантовки в одном направлении слиткам придают форму вытянутого шестиугольника (рис. 118, з), что значительно сокращает потери металла на обрези боковых кромок листа.

Для получения кованых плит применяют слитки, имеющие форму, показанную на рис. 118, и, а для получения прессованных плит — форму, показанную на рис. 118, к.

Выбор правильного отношения высоты слитка Н к его толщине В обеспечивает удовлетворительную макроструктуру, минимальную усадочную раковину в слитке и высокую производительность разли­ вочных пролетов и прокатных станов.

С увеличением отношения Н : В (рис. 119) возрастает масса слитка, что очень важно для повышения производительности стале­ плавильных, прокатных и кузнечных цехов, тогда как для получе­ ния слитка плотного строения желательно иметь это отношение воз­ можно меньшим. Учитывая это в данных конкретных условиях про­ изводства, выбирают соответствующее отношение высоты слитка

к его толщине.

При отливке слитков из высококачественных сталей стремятся, чтобы минимальное отношение Н : В было равно 1,5—2,5, так как

173