§ 2. Дефекты слитка,
возникающие при кристаллизации и охлаждении
Вследствие различия плотностей
жидкой и твердой стали в процессе кристаллизации происходит усадка
металла и образуется усадочная раковина, объем
Уу которой можно определить, зная массу слитка Р,
а также плотности жидкой рж и твердой ртв
стали:
(3.3>Усадочная раковина образуется
следующим образом. После кристаллизации наружного слоя стали у стенок
изложницы исходный уровень жидкости понижается: образование нового слоя
кристаллов опять приводит к снижению уровня жидкой стали и т. д. Усадочная
раковина может быть открытая и закрытая (если изложница накрыта крышкой),
симметричная и несимметричная в зависимости от равномерности отвода
тепла в разных направлениях; сосредоточенная в одном объеме и
рассредоточенная — в виде нескольких несплошностей. Причинами образования
усадочной раковины являются слишком быстрый отвод тепла в головной части
слитка, недостаточное количество жидкой стали к концу затвердевания из-за
неполной заливки изложницы. Особенно неблагоприятна осевая (удлиненная)
усадочная раковина, которая может возникнуть при преждевременном
раздевании и опрокидывании слитка.
Головная, часть слитка,
содержащая усадочную раковину, перед прокаткой обычно удаляется —
производится так называемая головная обрезь. При нарушении инструкций
в прокатанной из слитка заготовке может сохраниться часть усадочной
раковины. Осевая усадочная раковина обрезанием не устраняется, ее
поверхность окисляется при соприкосновении с атмосферой, поэтому при
горячей деформации она не заваривается. Избежать появления усадочной
раковины можно при непрерывной разливке стали, когда поддерживается резерв
жидкой стали, а усадочная раковина выводится в прибыльную надставку,
а также при использовании изложниц с обратной конусностью. Если создать
условия для отвода тепла только в одном направлении, усадочный объем
металла окажется вне слитка.
В слитке при кристаллизации
могут возникнуть усадочные поры, если' усадка происходит в
микрообъемах при срастании отдельных кристаллов (дендритов). Чаще всего
поры располагаются в центре верхней части слитка (центральная пористость),
хотя могут наблюдаться во всем объеме слитка (общая пористость).
Последующая горячая деформация не всегда может обеспечить заваривание
пор, в этом случае они проявляются в деформированной стали в виде
раскатанных пор и трещин напряжения.
При понижении температуры
растворимость газов в жидкой и твердой стали уменьшается. Газы
скапливаются в микрообъемах, в результате чего возникают газовые
пузыри. Кислород в жидкой стали реагирует с углеродом, при этом
образуется газ. Пузыри газа легче жидкой стали, они бурно всплывают на
поверхность, создавая впечатление, что сталь «кипит». Такая сталь
называется кипящей. Многие пузыри не успевают всплыть, встречая на
своем пути растущие
