Металлургическое сырье

Справка о металле в слитках

Слиток – это литая металлическая заготовка, предназначенная для дальнейшей переработки путем пластической деформации (прокатка, ковка, прессование), переплава (получение фасонных отливок, приготовление сплавов) или электролиза (аноды из черновой меди, никеля и др.). Слитки получают на металлургических заводах заливкой жидкого металла в металлические формы (изложницы), а также методом непрерывного литья, наплавлением в водоохлаждаемом кристаллизаторе (электрошлаковый переплав, переплав в дуговых вакуумных печах).

Отлитые в изложницы и предназначенные для дальнейшей обработки давлением слитки, чаще всего имеют форму усеченной пирамиды или усеченного конуса. Кузнечные слитки отливают массой до 500 тонн. Слитки, отлитые методом непрерывного литья, имеют форму призмы (квадратного, прямоугольного или многоугольного сечения) или форму цилиндра. Иногда отливают слитки более сложной формы, например полые.

Слитки имеют сложное строение, и чем больше их масса, тем в большей степени они неоднородны по строению и содержат больше дефектов. Объясняется это тем, что после заливки различные части слитка затвердевают неодновременно. Поверхностный слой слитка сформирован мелкими равноосными зернами, промежуточный слой состоит из длинных, ориентированных перпендикулярно к поверхности «столбчатых» кристаллов. Сердцевину слитка составляют крупные равноосные зерна. В верхней срединной части размещается так называемая усадочная раковина, образуемая легкоплавкими примесями, неметаллическими включениями и газами, содержащимися в жидкой стали. При этом глубокое залегание усадочной раковины, сильно развитая зона «столбчатых» кристаллов, а также газовые пузыри, неметаллические включения и трещины снижают качество стальных слитков.

Основными металлургическими методами повышения качества стали в слитках являются:

• Непрерывная разливка стали (представляет собой процесс получения слитков на машинах непрерывного литья. Ее суть заключается в непрерывной подаче расплавленного металла в специальный кристаллизатор, где он охлаждается и непрерывно вытягивается валками со скоростью, равной скорости кристаллизации. После окончательного охлаждения и затвердевания слиток режется на заготовки.
• Вакуумирование жидкой стали (применяется для получения высококачественных и некоторых высоколегированных марок стали. Оно позволяет очистить металл от газов, примесей неметаллических включений, повысить его механические свойства. Однако стоимость слитков значительно повышается. Вакуумирование производится в специальных вакуумных печах дугового, индукционного, электронно-лучевого или плазменного типов непосредственно перед разливкой или во время разливки стали.
• Электрошлаковый переплав (применяется для улучшения структуры, повышения пластичности и свариваемости слитков массой до 200 т. Этот метод представляет собой очистку жидкого металла от неметаллических включений и растворенных газов при его прохождении через слой шлака, содержащего значительное количество плавикового шпата).
• Рафинирование стали жидким синтетическим шлаком (применяется с целью ее раскисления, дополнительной очистки от серы и неметаллических включений, а также улучшения механических свойств).