Слиток полуспокойной стали
Полуспокойная сталь по степени раскисленности занимает промежуточное положение между спокойной и кипящей сталью. Ее раскисляют как правило в ковше, вводя силикомарганец, ферромарганец и ферросилиций в количестве, обеспечивающем получение заданного содержания в стали марганца и введение 0,06—0,13 % Si (по расчету). Различные марки полуспокойной стали содержат 0,05—0,5 % С; 0,35—1,6 % Мп и менее 0,12 % Si.
 |
Схема строения слитков полуспокойной стали при различной степени ее раскисленности: а — недораскисленная; б, в — нормально раскисленная; г — перераскисленная
Полуспокойную сталь разливают в сквозные расширяющиеся книзу или в бутылочные изложницы. При затвердевании в изложнице наблюдается «искрение» — образование и выделение небольшого количества окиси углерода. Длительность искрения служит показателем оптимальной степени раскисленности стали и должна составлять 10—40 с.
В верхней части слитка полуспокойной стали (рис.) имеются сотовые или округлые пузыри (они могут отсутствовать), концентрированная усадочная раковина и под ней усадочная рыхлость, доходящая до 35— 45 % высоты слитка. Пузыри расположены у поверхности слитка, так как окисленность металла и интенсивность кипения недостаточны для формирования беспузыристой корки заметной толщины. В ниженй части слитка, где велико ферростатическое давление, пузыри из-за недостаточной окисленности металла не образуются.
Расположение усадочных пустот в слитке зависит от степени раскисленности стали. При нормальной раскисленности, когда интенсивность газовыдсления достаточна, над усадочной раковиной формируется «мост» пузыристого металла толщиной 200—270 мм, надежно изолирующий раковину от атмосферы, благодаря чему она заваривается при прокатке. Величина головной обрези при этом составляет 2,5—5 % от массы слитка. В случае перераскисления (длительность «искрения» металла в изложнице менее 10 с) слитки получаются с меньшей толщиной «моста» и недостаточно изолированной усадочной раковиной, что ведет к росту величины головной обрези.
Длина сотовых пузырей и высота зоны их расположения в слитке будут тем больше, чем лучше условия газовыделения, определяемые степенью раскисленностн стали и скоростью разливки.
В зависимости от степени раскисленности строение слитка полуспокойной стали приближается к структуре кипящего или спокойного слитка (рис). При недостаточной раскисленности (длительность «искрения» более 40 с) в результате чрезмерного газовыделения возможно образование сотовых пузырей по всей высоте слитка. Наличие сотовых пузырей нежелательно; они ведут к появлению рванин на поверхности проката, так как из-за отсутствия «здоровой корки» поверхность пузырей окисляется при нагреве под прокатку и пузыри при прокатке не завариваются.
Излишне полное раскисление (рис., г), наоборот, приводит к образованию развитой, несваривающейся усадочной раковины, а так как полуспокойная сталь разливается в уширяющиеся книзу изложницы без применения утепления головной части слитка, усадочная раковина будет распространяться на большую глубину, что потребует большой обрези
Скорость разливки полуспокойной стали изменяется в пределах от 0,3 до 5,0 м/мин. При малых скоростях условия газовыделения облегчаются, увеличивается высота зоны сотовых пузырей, а их длина достигает 30—40 мм, что существенно усиливает пораженность проката рванинами. При высоких скоростях разливки пузыри либо отсутствуют, либо образуются мелкие округлые подкорковые пузыри, причем при нагреве под прокатку слой металла, в котором они расположены, переходит в окалину и поверхность проката получается чистой. Поэтому полуспокойную сталь рекомендуется разливать сверху с повышенной скоростью.
При производстве полуспокойной стали трудно обеспечить оптимальную раскисленность металла, т. е. определить оптимальный расход раскислителей, который должен точно соответствовать содержанию в металле растворенного кислорода. Это содержание сильно колеблется от плавки к плавке и пока не поддается надежному контролю. В связи с этим разработан и применяется следующий метод регулирования раскисленности металла в процессе разливки. После заполнения первой изложницы фиксируют длительность искрения металла и если она велика (>40 с), в последующие изложницы добавляют небольшие количества алюминия, который снижает окисленность металла.