книги / Металлургия черных и цветных металлов

лаждения в начальный момент, больший температурный гради­ ент по сечению слитка создают благоприятные условия гетеро­ генного возникновения зародышей, и потому наружная зона мелких кристаллов может быть шире, чем в слитке, отлитом в изложницу. При дальнейшем затвердевании возникает об­ ласть концентрационного переохлаждения при высоком темпе­ ратурном градиенте, создаются условия развития столбчатой кристаллизации и недостаточные для образования равноосных кристаллов перед фронтом кристаллизации. Растут дендриты с ветвями второго и большего порядка. Запоздало формируется переходная от столбчатых к равноосным кристаллам область. По этим причинам в непрерывных слитках порой может быть всего две структурные зоны, а при наличии трех зон — зона транскристаллизации относительно шире, чем в слитке, отли­ том в изложнице (рис. IX.26).

§5. Сегрегация, газы и неметаллические включения

внепрерывном слитке

При повышенной скорости кристаллизации непрерывного слитка разделительная диффузия каждой примеси проходит менее полно, соответственно меньше оказывается разница кон­ центраций примеси в осях и межосных участках дендритов. Дендритная ликвация в непрерывном слитке может быть меньше на 40—60 %, чем в слитке, отлитом в изложницу.

Зональная неоднородность прямо пропорциональна дендрит­ ной и так же, как и дендритная, уменьшается с ростом скоро­ сти затвердевания. При скорости продвижения фронта кристал­ лизации > 1,8 мм/мин внецентральная зональная ликвация в обычном слитке отсутствует. В непрерывном слитке скорость кристаллизации превышает эту величину, поэтому в нем от­ сутствует сколько-нибудь развитая внецентральная ликвация. Неоднородность по высоте непрерывного слитка исключается на всех горизонтах. Наблюдается ликвация в осевой зоне непре­ рывных слитков. Например, в слитках сечением от 75x500 до 180X200 мм степень ликвации (Стах — Сср)/Сср достигала зна­ чений, %: для углерода 10—14, для серы 5—42 и для фосфора 10—47. Замечалась повышенная ликвация, если у оси имелась пористость. Металл непрерывного литья после проката в целом более однороден и более высоких свойств в сравнении с разли­ тым в изложницы.

Для непрерывной разливки усиливается опасность вторич­ ного окисления стали и поглощения* азота из атмосферы, что связано с малой скоростью разливки 0,8—1,0 вместо 1,0— 6,0 т/мин для разливки в изложницы.

Разливка через промежуточный ковш и кристаллизатор уве­ личивает поверхность и продолжительность контакта металла

с атмосферой по сравнению с сифонной разливкой. В резуль­ тате этих обстоятельств содержание кислорода, а следова­ тельно, и оксидных включений, может удвоиться, а содержание азота увеличиться на 20—40 %. Однако в результате понижен­ ной ликвации в непрерывном слитке размеры кристаллизацион­ ных включений меньше и их распределение в непрерывном слитке равномернее, чем в слитке, отлитом в изложницу.

Увеличение скорости затвердевания слитка приводит к сни­ жению загрязненности стали оксидными и сульфидными вклю­ чениями. Выдержка в промежуточном ковше способствует очи­ щению стали особенно от крупных включений. В итоге общее содержание неметаллических включений в непрерывном слитке обычно ниже, чем в слитке, отлитом в изложницу. Так, для стали 17ГС содержание устойчивых оксидных включений соот­ ветственно 0,0068-^0,011 и 0,0076—0,0235 %.

§ 6. Дефекты непрерывнолитых заготовок стали и меры к их ослаблению и предотвращению

Выше было рассмотрено, что при кристаллизации непрерыв­ ного слитка особо благоприятные условия получает транскри­ сталлизация, и зона направленных дендритов достигает жид­ кого расплава, образуя двухфазную зону. В двухфазной зоне рост ветвей дендритов образует перемычки, замыкающие жид­ кую фазу, способствуя усилению четко выраженной осевой лик­ вации, и чем ближе к оси, тем большему образованию осевых усадочных раковин. В связи с этим торможение транскристал­ лизации и расширение зоны равноосных кристаллов были бы полезны. Транскристаллизация должна уменьшаться с умень­ шением перегрева металла усилением естественного и еще эф­ фективнее принудительного перемешивания извне. Кроме непо­ средственного действия, перемешивание ломает неокрепшие ветви дендритов, тормозит их рост и вносит обломки в расплав, увеличивая число зародышей, на которых развиваются глобу­ лярные кристаллиты.

Электромагнитное перемешивание применяют не только на уровне кристаллизаторов, но и на уровнях вторичного охлажде­ ния и перед окончанием затвердевания. В этом случае эффект перемешивания усиливается в расширнии зоны равноосных кри­ сталлов, уменьшения усадочной пористости и рассредоточении ее. В том же направлении оказывают воздействие РЗМ, при­ садки которых увеличивают зону равноосных кристаллитов, уменьшают макроликвацию и уплотняют структуру.

Последнее время широко применяют как при разливке в из­ ложницы, так и на МНЛЗ водоохлаждемые холодильники, ус­ коряя охлаждение и кристаллизацию погружением их в излож­ ницу или кристаллизатор. Их применение сокращает время

кристаллизатора образуется шлаковый выступ. При движении кристаллизатора вверх гарнисаж увлекается в шлак. На по­ верхности выступа гарнисаж утолщается. При движении кри­ сталлизатора вниз со скоростью больше скорости вытягивания шлаковый выступ упирается в оболочку слитка и прогибает тонкую слабую корочку. При движении кристаллизатора со шлаковым выступом вниз последний частично оплавляется и образует складки типа а и б. В корочке металла у шлакового выступа снижается теплоотвод, возникают растягивающие уси­ лия и образуются трещины. Трещины могут «залечиваться». Через них выдавливаются порции металла на' поверхность складок и соединяются с гарнисажем. У складки образуется лунка, обогащенная ликватами и включениями. При отходе корки от стенки кристаллизатора образуются складки типа в. Для предотвращения появления складок необходимо держать постоянный уровень металла в кристаллизаторе, оптимальную высоту шлакового покрытия, шлаковая смесь должна иметь оптимальную температуру плавления, и образующийся шлак — высокую прочность сцепления со стенками кристаллизатора. При этом необходимо повышать частоту и уменьшать ампли­ туду качания кристаллизатора до оптимальных величин. При этом скорость движения кристаллизатора в сторону вытягива­ ния слитка должна быть не больше скорости вытягивания слитка, лучше немного меньше, т. е. требуется сокращение времени опережения. Последние условия способствуют умень­ шению глубины следов качания кристаллизатора. С уменьше­ нием амплитуды колебания и увеличением частоты уменьша­

фор, медь снижают склонность металла к образованию складок и на их основе трещин, хром, молибден, сера, ниобий, ванадий, титан, никель повышают. С увеличением содержания элементов последней группы дефекты в виде трещин возрастают. Часто трещины возникают на основе накопления сернистых ликватов и возникающих в этом районе чрезмерно высоких деформаций. Борьба с трещинообразованием под влиянием сульфидов воз­ можна только металлургическими способами, уменьшением со­ держания серы и сульфидов при выплавке металла. Повышен­ ное содержание серы и сернистых ликватов снижает пластич­ ность металла и приводит к повышению трещинообразования, особенно в местах сгиба и разгибания слитка под роликами. Борьба с этим явлением может быть по линии выбора рацио­ нального радиуса изгиба и шага между роликами. Схожие яв­ ления возникают для высоколегированного металла, пластич­ ность которого особенно понижается и увеличивается образова­ ние поперечных трещин при температуре -^800 °С. Для этого случая особенно Действенно снижение переохлаждения поверх­ ности сляба. Трещины в большей части бывают лицевые по­ перечные. Могут быть поперечные по граням и углам заготовки, инспирированные складками, ликватами и особенно нерацио­

при скорости вытягивания >0,51 м/мин и растут с ее увеличе­ нием. Они расположены преимущественно нормально широким граням вдоль скопления сульфидов, имеют прерывистый харак­ тер, заканчиваются строчками. Легко зарождаются на радиаль­ ном участке роликовой зоны, при прохождении каждого ро­ лика. Их число и величина растут с увеличением скорости раз­ ливки при выпучивании корки слитка между поддерживающими роликами и при обратном изгибе корки при вхождении в район

действующего ролика.

Сетчатые трещины образуются на поверхности слитков на участках между брусьями или роликами. Одна из причин — термоциклированце в поверхностных слоях металла при несо­ вершенной организации вторичного охлаждения, под которым возникают структурно ослабленные зоны. С точки зрения борьбы с этими и другими дефектами более целесообразно при­ менение водо-воздушных форсунок, дающих более интенсивное

технически чистыми металлами связана с тем, что в этом случае уменьшается

в более сложном соединении. Физико-химический основой про­ цесса получения ферросплавов является высокотемпературное восстановление оксидов соответствующими восстановителями. Ими должны быть элементы, обладающие большим химическим средством к кислороду, чем восстанавливаемый элемент, при данной температуре и составе взаимодействующих фаз.

Экономически выгодно применять jp n главных восстанови­ теля— углерод, кремний и алюминий. Наиболее широко ис­ пользуют углерод. Если необходимо предотвратить науглерожи­ вание выплавляемого сплава, то применяют более дорогие

кремний и алюминий.

В зависимости от вида применяемого восстановителя раз­ личают три способа получения ферросплавов: углеродовосста­ новительный, силикотермический и алюминотермический. Угле­ род, находящийся в природных материалах или продуктах их переработки в элементарном или неокисленном состоянии, яв­ ляется гораздо более дешевым восстановителем, чем специ­ ально получаемые сплавы кремния и алюминия, а тем более чистые металлические'восстановители — кремний и алюминий.

В связи с этим углерод используют, когда нет ограничений

сплавных печах.

Силикотермический и алю минотермический способы производства ферро­ сплавов не требую т тепла на основную восстановительную реакцию, которая является экзотермической. В этих случаях процессы ведут в специальны х фу­

применением специальной запальной смеси, например из селитры и магниевой

струж ки.

Восстановительные ферросплавные печи являю тся агрегатам и непрерыв­

шихты в ферросплавной печи происходит под действием тепла электрических

масса спекается в плотный электрод с высокой степенью графитизации. Элек­