Мероприятия по борьбе с усадочными дефектами.

Механизм образования усадочной раковины можно представить следующим: при затвердевании некоторой части металла у стенок и дна изложницы в результате уменьшения суммарного объема уровень зеркала жидкой части понизится; следующий слой кристаллизующегося металла уже будет иметь меньшую высоту и в свою очередь при его затвердевании снова понизится зеркало еще незастывшей части металла и т.д.

Уменьшение обрези вследствие устранения или ослабления усадочных пороков является важнейшим резервом для увеличения выхода годного металла. Если усадки стали при затвердевании слитка вообще избежать нельзя, то необходимо принять меры, чтобы локализовать ее, сконцентрировать в верхней части слитка. Расположение усадочной раковины и пористости в слитке зависит от целого ряда факторов. Не касаясь технологии выплавки и раскисления стали, рассмотренных в соответствующих главах, следует остановиться на таких особенностях разливки, как влияние формы изложницы, способа разливки, скорости и температуры разливки.

В слитках, закристаллизовавшихся в изложницах различной формы, усадочная раковина и рыхлость распространяются на разную высоту. При кристаллизации слитка, уширяющегося книзу, может оказаться, что растущие от стенок изложницы кристаллы могут встретиться где-то в верхней части слитка, где расстояние между стенками изложницы меньше, чем внизу, прежде, чем закристаллизуются нижние слои металла. Тогда наряду с верхней усадочной раковиной образуются пустоты в нижерасположенных участках слитка.

В изложнице, уширяющейся кверху, основная масса металла будет сосредоточена в верхней части слитка, значит там будет находиться тепловой центр слитка и наиболее длительное время сохранится жидкий металл.

Практика разливки полностью подтверждает эти положения. В слитке, отлитом в уширяющуюся шизу изложницу, обычно встречается вторичная усадочная раковина и глубокое расположение центральной, осевой рыхлости. В изложницах, уширяющихся кверху, размещение усадки принимает наиболее благоприятные формы. Кроме конусности, играет известную роль также толщина стенок изложницы. Чтобы быстрее закристаллизовалась нижняя часть слитка, целесообразно иметь.утолщенные внизу стенки изложницы. В том же направлении оказывает влияние на смещение усадочной раковины вверх массивный теплоемкий поддон. Использование узкой и высокой изложницы способствует получению вытянутой усадочной раковины и развитию рыхлости. Поэтому целесообразно применять изложницы с оптимальным отношением высоты к ширине. Отношение этих основных параметров изложниц указано в соответствующем разделе книги.

Влияние температуры металла на размещение усадки носит двойственный характер. С одной стороны, чем больше перегрет металл, тем больше будет усадка и тем глубже, при прочих равных условиях, вытянута будет раковина по оси слитка. Вместе с тем разливка при низкой температуре может также привести к большой пористости, так как холодный вязкий металл не будет заполнять мельчайшие пустоты. Практика показывает, что влияние второго фактора проявляется при разливке густых высоколегированных сталей и практически не отражается на строении слитков простой углеродистой стали. Влияние температуры металла следует рассматривать в связи со вторым важнейшим фактором технологии разливки — скоростью разливки.

При разливке металла с малыми скоростями объем усадки будет несколько меньшим, так как часть усадки будет компенсирована уже в ходе заполнения изложницы. Горячий металл целесообразно разливать с малыми скоростями и с последующей доливкой или допрессовкой слитка для уменьшения усадочной рыхлости. Если для уменьшения объема и глубины усадочной раковины сравнивать способы разливки — сифоном и сверху, то предпочтение следует отдать последнему. При разливке сверху последние порции горячего металла из ковша поступают непосредственно в верхнюю часть слитка и будут способствовать более продолжительному сохранению металла в прибыли в жидком виде.

Чтобы получить плотный слиток и сконцентрированную усадку, применяют целый ряд мероприятий, направленных на сохранение металла в верхней части слитка в жидком состоянии в течение всего периода кристаллизации. Все они направлены на сохранение тепла или дополнительный подвод его к верхней части слитка. К ним относится прежде всего теплоизоляция верха слитка с помощью применения прибыльных надставок, изложниц с футерованным огнеупорами верхом, плавающих прибылей и т. д.

В прибыльную часть слитка заливают 12—17% жидкого металла. При прокатке прибыль вместе с расположенной в ней усадочной-раковиной отрезают. Уменьшение объема прибыли может привести к распространению усадочной раковины в тело слитка и к увеличению отходов. Обычно обрезь составляет 12— 15% для рядовых сталей и увеличивается при производстве высококачественных и легированных сталей. Применение теплоизоляции верха слитка способствует выведению усадки в прибыльную часть и является обязательным, но не единственным средством улучшения качества слитка. Для дополнительного подвода тепла широко практикуется замедленное наполнение прибыльной части слитка и доливка в нее горячего металла.