Макроструктура слитков (часть 2)
Кипящий металл, кристаллизующийся до введения алюминия в металл, и второй — центральный слой — спокойный металл, кристаллизующийся уже при введении алюминия в сталь.
Первый слой кипящего металла состоит из двух зон: зоны плотной корочки толщиной 30—20 мм и узкой зоны сотовых пузырей шириной 20—25 мм в нижней части слитка н 8 мм в средней. Высота подъема сотовых пузырей от низа слитка несколько меньше по сравнению со слитками кипящей стали и составляет 1100 мм.
Таким образом, в слитках, раскисленных алюминием за 200 мм до конца наполнения изложниц, зона сотовых пузырей получает ограниченное развитие, зона вторичных пузырей в этих слитках отсутствует совершенно.
Характерной особенностью второго, центрального, слоя слитка, раскисленного алюминием, является наличие усадочной раковины, закрытой сравнительно плотным «мостом». В слитке полуспокойной стали усадочная раковина в верхней части имеет ширину всего 60 мм.
Под усадочной раковиной на глубину 300 мм в тело слитка распространились газовые пузыри, в которых сбалансирована некоторая часть усадки металла. Слиток, металл которого полностью успокаивался алюминием в изложнице (0,9 кг/г), имеет в центральной зоне концентрированную усадочную раковину, залегающую вглубь на 51% высоты слитка от верха. Нижние части обоих слитков — плотные.
Отпечатки на серу (рис. 11) и результаты исследований макроструктуры методом глубокого травления показали, что слитки, раскисленные алюминием, и слитки кипящей стали имеют хорошо развитую зону А -образной ликвации серы.
Глубокое травление продольных плит показало, что слиток кипящей стали имеет всего две зоны кристаллизации (рис. 11, а): зона мелких кристаллитов, распространяющихся в тело слитка на 175 мм, т.е. до вторичных пузырей, и в центре слитка наблюдается зона более крупных равноосных кристаллитов, причем размер их несколько больше в верхней части слитка.
Следовательно, в слитке кипящей малоуглеродистой стали массой 18 т зона столбчатых кристаллов, которая обычно наблюдается и слитке’ спокойной стали, отсутствует.
Слиток, в который добавлялся ферросилиций, имеет три зоны кристаллизации первичной структуры. Первой зоной, как и в слитке без добавок ферросилиция, является зона мелких пузырей равноосных кристаллитов, распространяющихся до вторичных пузырей. В центральной части слитка на две трети высоты его от низа наблюдаются более крупные равноосные кристаллиты. В верхней части слитка под влиянием присаженного ферросилиция образовалась тонкая транскристаллнческая структура, идущая от вторичных пузырей к центру слитка (рис. 11,б).
Добавка в кипящую сталь алюминия оказала еще большее влияние на размер и форму первичных кристаллитов литого металла. Слиток нестареющей стали 08Ю имеет три ярко выраженные зоны первичной кристаллизация. Первая, поверхностная, зона шириной до 60 мм в донной части слитка состоит, как и следовало ожидать, из мелких равноосных кристаллитов, какие наблюдаются в первой зоне слитка кипящей стали. По мере приближения к верхней части слитка эта зона становится уже и на уровне 200 мм от верха ширина ее равна всего 3—5 мм.
Рис. 11. Отпечатки на серу по Бауману с продольных темплетов 18-т слитков малоуглеродистой стали: а — 08кп; б —08кп с добавкой 0,2 кг/г ферросилиция; в — 08пс; г — 08Ю
Мелкие равноосные кристаллиты образуются в корковой зоне слитка и в зоне сотовых пузырей, имеющей незначительное развитие в этом слитке (рис. 11, г). Одинаковые форма н размер кристаллитов в первых зонах слитков с алюминием и в слитках кипящей стали также свидетельствуют о том, что поверхностная зона слитка стали 08Ю сформировалась до введения алюминия в изложницу.
Второй зоной кристаллизации в этом слитке является зона транскристаллизации шириной 280—300 мм. Столбчатые кристаллиты этой зоны направлены от периферии к центру слитка и несколько вверх. Образование второй зоны начинается с момента поступления алюминия в металл, о чем свидетельствует уменьшение первой и увеличение ширины второй зоны от низа к верху слитка.
В третьей, центральной, зоне, ширина которой равна 30—40 мм, располагаются равноосные, сравнительно крупные кристаллиты. Таким образом, значительная часть слитка (вторая и третья зоны) стали 08Ю имеет/ структуру спокойного металла. Слиток полуспокойной стали 08пс (рпс. 11,в) также имеет двухслойную структуру— периферийный слой кипящего металла и центральную область спокойного металла.
Абсолютная идентичность структур слитков сталей 08пе п 08Ю является еще одним подтверждением того, что причиной образования .шни столбчатых кристаллитов в литой нпзкоуглероднстон стали является введенный в нее алюминий.
Образование в слитках, раскисленных алюминием, периферийного слоя кипящей стали обеспечивает получение слитков с хорошей поверхностью, присущей кипящей стали. Образующаяся в слитках стали 08Ю усадочная раковина, перекрытая сверху слоем плотного металла, как показал опыт, при прокатке на лист заваривается. Для обеспечения плотного моста, перекрывающего раковину, целесообразно при отливке слитков стали 08Ю и О8пс дополнительно присаживать алюминий в количестве 100 г/т непосредственно в изложницу после наполнения последней.