Особливості розливки напівспокійної сталі
По ступені розкисленості і по характеру поводження при кристалізації у виливниці напівспокійна сталь займає проміжне положення між спокійною і киплячою. При організації технології виробництва напівспокійної сталі основна задача полягає в тім, щоб, з одного боку, використовувати переваги киплячої сталі (відсутність концентрованої усадочної раковини внаслідок утворення маси добре зварюваних при прокатці пухирів і відповідне зменшення величини головного обрізу), а з іншого боку – використовувати достоїнства спокійної сталі (високий ступінь однорідності зливка внаслідок незначного перемішування рідкого металу в процесі формування зливка). Вирішується ця задача, насамперед, шляхом зменшення (у порівнянні зі спокійною сталлю) витрат розкислювачів (тобто часткове розкислення) таким чином, щоб метал при кристалізації якийсь час "кипів", витрачаючи надлишковий кисень на утворення зони пухирів, а потім, витративши надлишковий кисень на протікання реакції [С]+[О] = СОГ, твердів як зливок спокійної сталі. Розкислювачі при цьому вводяться (у зменшеній кількості) у ківш. Одержувана при такій технології сталь називається напівспокійною. Для одержання якісної напівспокійної сталі необхідно забезпечити високу культуру виробництва і налагоджений точний контроль складу і температури металу: навіть невелика помилка в розрахунку кількості розкислювачів, що вводяться, або у визначенні раціональної швидкості наповнення виливниці (швидкості розливання) може привести до одержання або пере- або недорозкисленого зливка, виправити такі помилки в процесі розливання важко.
В Україні виплавляються мільйони тонн напівспокійної сталі. Найбільш розповсюджені ( >80% загальної виплавки) марки Ст Зпс і Ст 5пс. Досвід показав, що у виробничих умовах непрямою характеристикою ступеня розкисленості може служити такий показник, як тривалість іскріння металу у виливниці після закінчення її заповнення. Якщо напівспокійна сталь застигає у виливниці без великих напливів і тривалість іскріння складає 10 – 40 сек, виходить якісний зливок (рис. 7.6) з мінімальним головним обрізом і максимальним наближенням до спокійної сталі по фізико-механічним властивостям.
Рисунок 7.6 — Розріз по висоті якісного зливка
напівспокійної сталі
Стандартна технологія розкислення напівспокійних сталей передбачає уведення всіх розкислювачів (феромарганець, силікомарганець, феросиліцій) у ківш. Використання для розкислення алюмінію звичайно виключається, тому що досвід показав, що заміна алюмінію кремнійвміщуючими сплавами приводить до більш надійного забезпечення оптимальної розкисленості металу у зв'язку з більш стабільним засвоєнням кремнію, ніж алюмінію. Звичайний вміст кремнію в напівспокійній сталі типу Ст Зпс і Ст 5пс 0,05 – 0,17% (при вмісті вуглецю відповідно 0,14 – 0,22 і 0,28 – 0,37%). Нагадаємо, що в спокійній сталі тих же марок вміст кремнію істотно вище: 0,17 – 0,35%. До того ж спокійна сталь додатково розкислюється ще й алюмінієм.
Заміна спокійної сталі напівспокійною економічно вигідна тому, що крім економії розкислювачів (алюмінію і феросиліцію) знижується величина головного обрізу (вихід придатної заготовки зі зливка збільшується на 8 – 10%). Крім того, відпадає необхідність прибуткових надставок, вогнетривів для футеровки, теплоізолюючих засипань, відповідно знижуються витрати, повязані з підготовкою составів з виливницями. Напівспокійна сталь звичайно розливається у виливниці, що розширюються з низу.
а) б)
а – наскрізна; б - пляшкова
Рисунок 7.7 — Виливниці для розливки киплячої сталі
Одним із прийомів швидкого припинення кипіння металу у виливниці є також використання виливниць так називаного пляшкового типу (рис. 7.7). У момент підйому металу на рівень вузької верхньої частини пляшкової виливниці головна частина зливка швидко твердіє і кипіння припиняється.