Макроструктура слитков (часть 1)   

   Кристаллическая и химическая неоднородность лито­го металла, зависящая от процессов затвердевания жид­кой стали, в значительной мере определяет в дальней­шем механические свойства автолиста.

   Введение в изложницу алюминия в количестве 15 г/т не оказывает заметного влияния на структуру слитка кипящей стали (0,14% С, 0,47% Мn). При добавке алю­миния в количестве 37 г/т слиток получается рослым с большим количеством пузырей. Увеличение приса­док алюминия до 300 г/т в изложницы кипящей стали с 0,16% С приводит к образованию структуры литого ме­талла, сходной со структурой спокойной стали. Усадочная раковина в этом случае занимает 20% высо­ты слитка, а рыхлость усадочного происхождения дости­гает 70%  высоты слитка от верха.

   Г. Н. Онкс , исследуя 8-т слиток кипящей стали с 0,15% С, в который вводили алюминий в количестве 250 г/т, получил слиток с таким большим количеством пузырей, что он оказался непригодным для дальнейшего передела, а в слитке с добавкой алюминия в количестве 420 г/т пузыри полностью отсутствовали.

   На одном из заводов при разработке технологии про­изводства слитков с кипящей корочкой подробно ис­следовали влияние алюминия и кремния на макрострук­туру 18-т слитков низкоуглеродистой кипящей стали, отлитых из одной плавки . Металл опытной плавки выплавляли в основной мартеновской печи садкой 235 т. Печь работала скрап-рудным процессом, имела магнези-тохромитовый свод и отапливалась смесью коксового и доменного газов.

   Для интенсификации процесса горения топлива в фа­кел подавали кислород. Во время доводки ванну в тече­ние 15 мин продували кислородом. Перед раскислением в металле было 0,06% С и 0,08% Мn. Основность шлака была 2,7; а содержание FeO составляло 18,35%.

   Раскисляли металл в печи ферромарганцем из рас­чета 9,35 кг/т стали. Через 25 мин после присадки фер­ромарганца выпускали металл из печи. Температура стали составляла 1565°С перед раскислением и 1595°С на выпуске. Дополнительно сталь раскисляли в ковше ферромарганцем 0,29 кг/т и алюминием 130 г/т стали. Химический состав стали в ковшовой пробе следующий, %: 0,08 С; 0,42 Мn; 0,020 S; 0,012 Р и 0,02 Si.

   Металл разливали через центровую в сквозные лис­товые изложницы, уширенные книзу и установленные на двухместных поддонах. Размеры изложниц: высота 2400 мм, большее внутреннее сечение 1600X780 мм, меньшее 1560×780 мм. При уровне налива изложниц размером 2100 мм масса каждого слитка составила 18,0 г.

   Продолжительность наполнения изложниц составила 9 мин 45 сек для стали 08кп; 8 мин 35 сек — для стали 08кп с присадкой ферросилиция; 8 мин 10 сек— для ста­ли 08пс; 7 мин 40 сек — для стали 08Ю. Через 19 мин после наполнения изложниц слитки кипящей стали на­крывали тяжелыми  крышками.

   Для исследования отлили четыре пары слитков из различных сталей. Для получения двух слитков из полу­спокойной стали 08пс и двух слитков из полностью ус­покоенной стали 08Ю при разливке металла за 200 мм до уровня наполнения изложниц в центровую вводили алюминиевую дробь    соответственно в количестве 0,4  и 0,9 кг/т.

   Металл третьей пары слитков раскислили в излож­ницах сразу после их наполнения 45%-ным ферросили­цием в количестве 0,2 кг/г. Для сравнения исследовали также два слитка из кипящей стали.

   Влияние алюминия и кремния на строение крупных слитков малоуглеродистой стали исследовали по серным отпечаткам (по Бауману) и методом выявления макро­структуры продольных плит, вырезанных параллельно узкой грани слитка (глубоким травлением в реактиве Кешьяна  в течение 24 ч.

   Важными характеристиками качества стального слитка малоуглеродистой стали служат толщина плот­ной корочки, величина сотовых пузырей и глубина за­легания усадочных дефектов. Особое внимание обраща­ют на изменение перечисленных характеристик при оценке влияния присадок алюминия и кремния на макроструктуру литого металла.

   Как видно из рис. 10, добавка в металл 45%-ного ферросилиция в количестве 0,2 кг/т в конце наполнения изложницы не оказывает существенного влияния на пер­вые четыре зоны кристаллизации слитков. В обоих слит­ках кипящей стали толщина первой зоны — зоны плот­ной корочки — равна 35—40 мм в нижней части слитка и 25 мм в средней части. Зона сотовых пузырей подни­мается на высоту 1400 мм (от низа) и залегает вглубь на  120-130 мм.

   От сотовых пузырек к центру слитков распространя­ется узкая (10—20 мм) зона плотного металла, а на расстоянии 170—175 мм от края располагается четвер­тая зона вторичных пузырей сферической формы.

   Некоторое уменьшение ширины плотной корочки слитка с присадкой ферросилиция по сравнению со слит­ками без ферросилиция объясняется скорее большей скоростью наполнения изложницы, чем влиянием крем­ния. В то же время введенный в металл ферросилиций оказал существенное влияние на формирование цент­ральной, пятой, зоны слитка. Центральные газовые пузыри, наблюдаемые в верхней части обычного слитка кипящей стали, в слитке с присадкой ферросилиция пе­реместились в нижнюю часть.

   Совершенно  другая  структура  излома  наблюдается в слитках, раскисленных алюминием через центровую в количествах 0,4 и 0,9 кг/т. Оба эти слитка имеют двух­слойную структуру: первый слой — кипящий металл, кристаллизующийся до введения алюминия в металл, и второй — центральный слой — спокойный металл, крис­таллизующийся уже при введении алюминия в сталь.

   Рис.  10. Схемы кристаллического излома 18-т слитков малоуглеродистой стали (цифрами указаны размеры пузырей в мм):а-08кп_; б-08кп  с добавкой 0,2 кГ/т ферросилиция;  в — 08пс;  г — 08Ю