содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10    ..

Глава 2 СТРОЕНИЕ СТАЛЬНЫХ СЛИТКОВ

Строение слитка спокойной стали

Строение слитка спокойной стали хорошо просматривается на образцах после травления их в слабых растворах кислот. На рис. 12 схематично изображена структура внутреннего строения слитка, характеризуемая наличием определенных зон: моста плотного металла в верхней части слитка; поверхностных мелких кристаллов; столбчатых кристаллов; центральной зоны различно ориентированных кристаллов; конуса мелких неориентированных кристаллов.

Процесс формирования отдельных зон от момента поступления жидкой стали в изложницу до потного затвердевания подчиняется определенным закономерностям. В первый момент при соприкосновении жидкой стали с изложницей в прилегающем слое создается большой градиент температур. В контактирующем слое жидкого металла возникает одновременно много центров кристаллизации. В известной мере этому также способствуют шероховатые стенки изложницы. Наличие большого количества зародышей не позволяет кристаллам развиваться, они мешают нормальному росту друг друга, поэтому корковая зона состоит из равноосных и мелких кристаллов. Образовавшаяся наружная корочка оказывает тепловое сопротивление, передача тепла к изложнице уменьшается, тем самым снижается температурный градиент стали. В этот период кристаллизация металла протекает с образованием мелких столбчатых кристаллов, ориентированных перпендикулярно стенкам изложницы.

Корковый слой, состоящий из мелких различным образом ориентированных кристаллов, и подкорковый слой, состоящий из небольших столбчатых кристаллов, образуют поверхностную зону.

Рис. 12. Зоны физической неоднородности слитка:
1 — мелкие равноосные кристаллы; 2—столбчатые кристаллы; 3 — крупные равноосные кристаллы в осевых объемах слитков; 4 — сосредоточенная усадочная раковина

В процессе дальнейшей кристаллизации стали нарастает поверхностная зона и одновременно нагреваются стенки изложницы, вследствие чего передача тепла еще-больше уменьшается, а затвердевание жидкой стали замедляется. Начинается процесс формирования второй зоны — зоны столбчатых кристаллов. Кристаллы растут, проникая в глубь жидкого металла и соприкасаясь с боков друг с другом. Они имеют вытянутую форму, их называют столбчатыми кристаллами. Часто они растут не перпендикулярно стенкам изложницы, а под небольшим углом кверху. Такая направленность объясняется тем, что в процессе роста кристаллов происходит перемещение кверху пузырьков газа и ликватов.

Столбчатые кристаллы имеют различную длину — иногда они пронизывают всю толщу слитка, например в сталях с высоким содержанием кремния — трансформаторной стали. С увеличением массы слитков протяженность столбчатых кристаллов увеличивается.

Процесс кристаллизации слитка, как было отмечено, происходит избирательно. Сначала образуются кристаллы, содержащие наименьшее количество примесей, а остающаяся жидкая сталь или маточный раствор, как иногда ее называют, обогащается этими примесями. После образования наружной оболочки слитка, состоящей из коркового слоя, т. е. зоны мелких и крупных столбчатых кристаллов, появляется воздушный зазор между слитком и изложницей. Это происходит из-за сокращения объема затвердевающего слитка. С появлением зазора охлаждение слитка сильно замедляется, вследствие чего рост столбчатых кристаллов заканчивается.

С течением времени из-за охлаждения слитка температура оставшейся части жидкой стали понижается, достигая температуры затвердевания. Снижение температуры и наличие в жидком остатке твердых неметаллических включений приводят к возникновению беспорядочно расположенных кристаллов различных размеров, оси которых направлены в разные стороны. Таким образом, формируется третья зона — центральная зона различно ориентированных равноосных кристаллов.

Конус мелких неориентированных кристаллов образуется в нижней части слитка. Высота его может колебаться (от 200 до 400 мм) в зависимости от массы слитка и состава стали. Образование конуса кристаллов объясняется интенсивным охлаждающим воздействием поддона или дна изложницы на нижнюю часть слитка. Росту конуса равноосных кристаллов могут способствовать оседающие на дно обломки или мелкие кристаллы, образующиеся по тем или иным причинам в осевой части слитка.

В головной части слитка обычно располагается усадочная раковина, возникающая вследствие уменьшения •объема стали при переходе ее из жидкого состояния в твердое.

Мост плотного металла часто образуется в крупных слитках углеродистой и легированной стали ниже усадочной раковины на границе прибыльной части слитка и самого слитка, ниже его расположен участок с осевой пористостью. Толщина моста в крупных слитках достигает 200 мм.

Химический состав стали, а также условия ее разливки (температура, скорость разливки, конструкция изложницы, толщина ее стенок и др.) могут оказывать существенное влияние на процессы формирования отдельных зон слитка. При этом отдельные зоны могут быть развиты более сильно за счет сокращения или полного устранения других.

 

содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10    ..