Способ раскисления Стали
При всех металлургических процессах металл, доведенный до заданного содержания углерода, необходимо раскислить, чтобы привести в пассивное состояние растворенный кислород и предотвратить дальнейшее окисление углерода.
Любая сталь, изготовленная в сталеплавильных агрегатах и отлитая в слитки, в зависимости от степени раскисления металла может быть отнесена к одному из трех типов: кипящая, полуспокойная и спокойная сталь.
Раскисление стали — операция, в значительной степени определяющая качество стального слитка. В заводской практике встречаются самые разнообразные режимы раскисления, предусматриваемые технологическими инструкциями, для выплавки стали почти одинаковых марок. Раскисление качественной углеродистой стали обычно производят ферромарганцем, ферросилицием, феррованадием, алюминием, титаном. Например, на заводах, испытывающих трудности в снабжении ферромарганцем, -предусматривается раскисление доменным ферросилицием и последующая присадка ферромарганца в печь и раскисление 45%-ным ферросилицием и алюминием в желобе, ковше и в изложницах. На других заводах раскисление начинается присадками ферромарганца в печи или совместно ферромарганца и 12%-ного ферросилиция, на некоторых же заводах практически все раскисление проводят в ковше и изложницах.
Для всех случаев не может быть единого режима раскисления, но для примерно одинаковых сталеплавильных агрегатов, близких условий разливки стали и примерно аналогичных по составу и назначению сталей принимаются некоторые общие классификационные принципы процесса раскисления
Содержание растворенного в стали кислорода
При раскислении ферросилицием сталь получается крупнозернистой. Алюминий — наиболее эффективный раскислитель и наряду с титаном и ванадием, связывая кислород, образует мелкодисперсные выделения окислов; последние обеспечивают получение мелкого зерна, одновременно препятствуя росту зерна при нагреве стали.
При раскислении качественной углеродистой стали обычно не рекомендуют добавлять большое количество алюминия во избежание образования значительного количества тугоплавких неметаллических включений А1203 в стали.
Основной задачей раскисления стали является снижение содержания растворенного в жидкой стали кислорода за счет образования нерастворимых окислов элементов, обладающих большим сродством к кислороду, чем железо, и удаление из стали образовавшихся нерастворимых окислов, т. е. в конечном счете получение стали с минимальным содержанием кислорода.
Элементы-раскислители взаимодействуют не только с кислородом, но и с растворенными в жидкой стали серой, фосфором и азотом. Режим раскисления стали и полученные при этом результаты обусловливают размер зерна, состояние на границах зерен, а это влияет на кинетику процессов превращений, т. е. на свойства стали, определяемые ее термической обработкой.
Содержание растворенного в стали кислорода зависит от раскислительной способности использованных элементов, а чистота стали — от продуктов реакции раскисления и от состава образующихся окислов элементов-раскислителей. В связи с этим определена характеристика видов неметаллических включений.
Оксиды — включения отдельных мелких зерен, чаще корунда и шпинели, расположенные в виде строчек; точечные включения преимущественно простых и сложных кристаллов окислов в виде отдельных частиц и разрозненных групп, рассредоточенных по всей плоскости шлифа.
Поверхностные дефекты
Волосовины и «горячие» трещины
Слитки из хорошо раскисленного металла без чрезмерно развитой ликвации, транскристаллизации и других дефектов принимают в последующий передел. На таком металле не должно быть трещин, плен, волосовин, неметаллических включений. Однако эти дефекты все же встречаются и являются результатом совместного воздействия множества технологических факторов.
Склонность к образованию того или иного дефекта у слитков стали определяется не только условиями разливки, но и свойствами жидкого и затвердевающего металла, влияние которых проявляется тем сильнее, чем сложнее условия формирования слитка. В этом отношении весьма характерны слитки для прокатки листов. Специфика их формирования предопределяет повышенную склонность к образованию наружных горячих трещин и заворотов. У листовых слитков количество и глубина продольных наружных трещин возрастают с увеличением отношения размеров широкой и узкой граней, поэтому при разливке в изложницы это отношение обычно не превышает 3—3,5 .
Свойства жидкого и затвердевающего металла можно регулировать соответствующей корректировкой состава стали и технологии ее выплавки. Серьезным и трудноустранимым дефектом у слябов из углеродистых спокойных сталей являются наружные «горячие» трещины. В условиях разливки сверху при большой высоте падения струи и развитой поверхности зеркала жидкого металла происходит процесс охлаждения и вторичного окисления стали.
Принято считать, что «горячие» трещины образуются при температурах, близких к линии солидуса, в связи с низкими пластическими свойствами стали в этом температурном интервале из-за наличия легкоплавких соединений в межкристаллитных прослойках.