Разливка стали: ключевой этап металлургического производства

Разливка стали — это процесс, в ходе которого расплавленный металл из ковша разливается по формам или изложницам для получения слитков. Этот этап металлургического производства имеет решающее значение, поскольку от его качества напрямую зависит итоговое состояние и характеристики конечного продукта.

Основные параметры разливки стали

Скорость разливки

Оптимальная скорость разливки гарантирует равномерное заполнение форм, предотвращая образование дефектов. Если процесс идет слишком быстро, это может привести к возникновению трещин и пористости. Излишне медленная разливка чревата образованием усадочных раковин.

Температура стали

Для того чтобы сталь имела хорошую текучесть и полностью заполняла форму, ее температура должна находиться в пределах приблизительно 1500–1600°C. Перегрев стали способствует окислению металла и может привести к появлению дефектов.

Защита от окисления

В процессе разливки крайне важно обеспечить защиту стали от взаимодействия с кислородом воздуха, чтобы избежать образования окислов. Для этого используют защитные газы или специальные огнеупорные покрытия, которые минимизируют контакт стали с воздухом.

Дефекты разливки и их влияние на конечную продукцию

При несоблюдении технологических требований разливки в готовом металле могут возникнуть дефекты, значительно ухудшающие его качество. К числу наиболее распространенных относятся:

• Трещины — образуются из-за неравномерного охлаждения стали или повышенного содержания вредных примесей. Трещины ухудшают качество слитков и препятствуют их дальнейшей ковке.
• Пористость — появляется вследствие недостаточного заполнения форм или из-за быстрого охлаждения стали. Этот дефект существенно снижает прочность материала.
• Усадочные раковины — возникают в результате усадки металла во время охлаждения. Наличие таких дефектов требует удаления значительной части готового продукта, снижая общий выход годного металла.

Виды разливок стали

Разливка в изложницы

Разливка стали в изложницы — это один из традиционных методов, при котором жидкий металл заливают в специальные чугунные формы (изложницы). Изложницы могут быть различных размеров и конфигураций, в зависимости от требуемых свойств и параметров слитков.

Особенности разливки в изложницы:

1. Подготовка изложниц. Перед разливкой изложницы тщательно очищают и нагревают до определенной температуры, что предотвращает образование дефектов на поверхности слитка.
2. Охлаждение. Изложницы с жидким металлом охлаждают как естественным путем, так и принудительно. Принудительное охлаждение ускоряет процесс затвердевания и улучшает структуру стали.
3. Извлечение слитков. После полного охлаждения слитки извлекают из изложниц и подвергают дальнейшей обработке, в частности, обрезке, обдирке и термообработке.

К преимуществам разливки стали в изложницы относят возможность получения слитков различных размеров и форм, а также относительно низкую стоимость оборудования. Однако этот способ разливки требует больше времени и трудозатрат по сравнению с другими методами, такими как непрерывная разливка. Кроме того, при разливке в изложницы возможно образование некоторых дефектов, таких как трещины, пористость и усадочные раковины.

Разливка в изложницы может быть выполнена двумя основными способами:

• разливка сверху;
• сифонная разливка. 

Разливка сверху

При этом методе жидкая сталь заливается непосредственно в верхнюю часть изложницы. Данный способ позволяет получать слитки с более чистой поверхностью, поскольку при падении и ударе о дно изложницы струя металла освобождается от неметаллических включений. 

Этот метод разливки используют на ПЗПС для производства высококачественных прецизионных сплавов, таких как:

• 49К2ФА-ВИ, 27КХ, 50Н, 50НП, 79НМ, 80НМ, 81НМА — магнитно-мягкие материалы;
• ЭП-298, 13НХМ — магнитно-твердые сплавы;
• 40КХНМ, 36НХТЮ, 17ХНГТ — материалы с заданными свойствами упругости;
• Х15Ю5, Х23Ю5, Х23Ю5Т, Х20Н80Н, Х15Н60Н — сплавы с высоким электрическим сопротивлением;
• 29НК, 36Н, 42Н — сплавы с заданным температурным коэффициентом линейного расширения.

Кроме того, это позволяет получать и другие качественные материалы:

• коррозионностойкие стали 12Х18Н10Т, 12Х18Н9, 12Х18Н9СМР, 10Х17Н13М3Т;
• жаростойкие и жаропрочные сплавы ХН78Т, 20Х13.

Представленные выше материалы широко востребованы в различных отраслях промышленности благодаря своим уникальным физическим и механическим свойствам и соответствию современным стандартам качества.

Сифонная разливка

При сифонной разливке жидкая сталь поступает из ковша в изложницы снизу через систему каналов, что позволяет одновременно заполнять несколько форм. Благодаря одновременному наполнению нескольких изложниц производительность процесса существенно увеличивается.

Особенности сифонной разливки:

1. Подготовка системы. Перед разливкой необходимо тщательно подготовить систему каналов и изложниц для предотвращения утечек и других проблем.
2. Заливка стали. Сталь заливается в систему каналов с определенной скоростью и под определенным давлением. Это также важно для предотвращения образования пробок и других дефектов.
3. Охлаждение. После заливки система каналов и изложницы охлаждаются естественным образом или принудительно. 
4. Извлечение слитков. После полного охлаждения слитки извлекают из изложниц. Затем они подвергаются дальнейшей обработке.

Среди преимуществ сифонного метода стоит выделить возможность одновременного заполнения нескольких изложниц и высокую производительность технологического процесса. Однако этот способ разливки требует сложной подготовки и тщательного контроля, а также имеет более высокую стоимость за счет цены используемого оборудования и трудозатрат на поддержание его работоспособности.

Непрерывная разливка

При непрерывной разливке жидкий металл заливается в кристаллизатор — охлаждаемую водой изложницу без дна, где происходит первичное затвердевание. Затем заготовка, сердцевина которой остается еще жидкой, вытягивается из кристаллизатора и поступает в зону вторичного охлаждения, где она окончательно затвердевает. После этого заготовку разрезают на мерные длины и отправляют на дальнейшую обработку. Перед началом разливки в кристаллизаторе устанавливают временное дно, называемое затравкой. 

Непрерывная разливка имеет ряд преимуществ по сравнению с разливкой в изложницы:

• Высокая производительность. Данный способ разливки стали позволяет автоматизировать процесс и получать заготовки большей длины с высокой скоростью, что особенно важно для массового производства.
• Низкие затраты на производство. Сокращение времени и трудозатрат, снижение расхода материалов и энергии делают этот метод при массовом производстве экономически выгодным.
• Высокое качество продукции. Равномерное распределение химических элементов (снижение химической неоднородности) и механических свойств по сечению заготовки обеспечивает высокое качество продукции.

Однако непрерывная разливка также имеет некоторые недостатки:

• Сложность оборудования. Непрерывная разливка требует сложного и дорогостоящего оборудования, которое нуждается в тщательном обслуживании и контроле.
• Ограничения по размерам и формам заготовок. Заготовки, полученные методом непрерывной разливки, имеют ограниченные размеры и формы, что является недостатком для некоторых видов продукции.

Такой метод разливки наилучшим образом подходит для производства рядовых сталей в виде заготовок, имеющих стандартные размеры и формы.

Производство высококачественных сталей на ПЗПС

Петербургский завод прецизионных сплавов специализируется на производстве высококачественных сталей и сплавов, а также оказывает ряд производственных услуг. Завод обладает современной производственной базой и квалифицированным персоналом, а также строго следит за соответствием своей продукции актуальным стандартам, что гарантирует стабильное качество выпускаемых материалов. 

Среди продукции завода — сплавы с уникальными магнитными, упругими и коррозионностойкими свойствами, что делает ПЗПС надежным партнером для предприятий различных отраслей промышленности. По вопросам сотрудничества обращайтесь по указанным телефонам или оставляйте заявку. Наши специалисты перезвонят вам и подробно ответят на ваши вопросы.

‍