7 Особливості побудови зливків спокійної,
КИПЛЯЧОЇ ТА НАПІВСПОКІЙНОЇ СТАЛЕЙ
Особливості побудови зливка спокійної сталі
Звичайна структура зливка спокійної сталі (рис. 7.1) характеризується наступними основними зонами.
Зона 1. Тонкий поверхневий шар, що утворився в момент зіткнення рідкого металу зі стінками виливниці, або кристалізатора. Цей шар (його часто називають "скоринка зливка") складається з дрібних, безладно орієнтованих кристалів; по хімічному складу він близький до складу рідкого металу в ковші.
Зона 2. Зона стовпчастих кристалів. Довжина і характер цієї зони визначаються складом сталі, інтенсивністю охолодження і різницею температур рідкого маткового розчину і зовнішньої охолоджуваної поверхні. У міру збільшення ширини зони стовпчастих кристалів інтенсивність передачі тепла через цей шар, що з часом товщає, падає, одночасно зменшується охолоджувальна здатність нагрітої виливниці, починаюча виявлятися усадка зливка приводить до утворення зазору між виливницею і скоринкою зливка, що також різко погіршує умови тепловідводу. Усі ці фактори характеризують перехід від другої до третьої зони.
Зона 3. Зона, яка характеризується уповільненням росту кристалів, зменшенням їхніх розмірів і деяким їхнім відхиленням нагору убік теплового центру зливка. Повільно зростаючі кристали вже не встигають «захоплювати» гази, які виділяються при кристалізації, ланцюжок цих газів захоплює із собою ліквати й у затверділому зливку залишаються відповідні сліди (Λ – образна ліквація або так називані "вуси"). Кінець кристалізації третьої зони відповідає моментові утворення по всьому периметрі зливка теплоізолюючого зазору між зливком, що застигає, і виливницею. Температура виливниці до цього моменту досягає червоного розжарювання, спрямований тепловідвід у зоні рідкого металу практично припиняється і починається поступове охолодження всієї рідкої маси металу, що залишився в центрі зливка.
1 – міст над раковиною; 2 – усадочна раковина; 3,4 – порожнечі і рихлість; 5 – безладно орієнтовані кристаліти; 6 – дрібні рівновісні кристаліти; 7, 8 – зони стовпчастих кристалітів; 9 – стовпчасті кристаліти, спрямовані до теплового центру; 10 – конус осадження
Рисунок 7.1 — Схема кристалічної структури зливка
спокійної сталі
Зона 4. Зона безладно орієнтованих кристалів. Лікваційні явища, що супроводжують кристалізацію, приводять до того, що в матковому розчині, який залишився в центрі зливка, мається велике число центрів кристалізації. У результаті ця (осьова) зона зливка характеризується наявністю безладно орієнтованих рівновісних кристалів. Внаслідок усадки зливка звичайним дефектом цієї зони є осьова рихлість і V – образна ліквація.
Зона 5. Зона конуса осадження. Вона має конусоподібну форму і розташована в нижній частині зливка. Ця область являє собою конгломерат зрослих між собою кристалів, частина яких росла нагору під впливом охолоджуючої дії піддона, а частина опускалася вниз у результаті обламування кристалів другої і третьої зон, а також опускання кристалів при кристалізації осьової частини зливка. Перетинання кристалів другої зони, що ростуть у горизонтальному напрямку, і кристалів п'ятої зони, що ростуть у вертикальному напрямку, дає на розрізі зливка малюнок конуса без чітко позначеної вершини. Донна частина зливка (п'ята зона) у більшості випадків характеризується негативною сегрегацією таких домішок, як вуглець, фосфор, сірка, однак, у випадку введення в метал сильних розкислювачів і десульфураторів, які утворюють тугоплавкі оксиди і сульфіди і можуть бути центрами кристалізації (наприклад, А1 або РЗМ), у зоні конуса охолодження виявляється також підвищений вміст таких тугоплавких включень, як А2О3, СеО, СеS і т.п.
Зона 6. Зона усадочної раковини.