 Проблема получения высококачественного стального слитка является одной из сложных и трудно решаемых. Важность этой проблемы еще больше возрастает в связи с увеличением массы отливаемых слитков. Потери большого количества металла, идущего в отходы и брак, обусловлены наличием в слитках усадочной раковины и усадочной рыхлости, неравномерностью строения, состава и свойств стального слитка, неравномерным распределением неметаллических включений и газов в стали. Несмотря на то, что над решением основных вопросов этой проблемы продолжительное время ведутся работы, она до настоящего времени окончательно не разрешена.
Кристаллизация стали и формирование стального слитка. Теоретические основы процесса кристаллизации стального слитка впервые разработал, выдающийся русский ученый Д. К. Чернов, который еще в 1878 г. показал, что кристаллизация стали сопровождается двумя элементарными процессами. Первый из них заключается в зарождении мельчайших частиц кристаллов, которые Д. К. Чернов назвал зачатками. Теперь их называют зародышами, под которыми понимается количество центров кристаллизации, возникающих в единице объема. Эта величина обозначается сокращенно ЧЦ (число центров кристаллизации). Второй процесс заключается в росте кристаллов из центров кристаллизации— зародышей. Под скоростью роста кристаллов понимается увеличение линейных размеров в единицу времени — сокращенно обозначается СК (скорость кристаллизации).
На развитие процесса кристаллизации большое влияние оказывает степень переохлаждения. На рис. 23.1 показаны кривые охлаждения расплавленного металла. Вследствие выделений й теплоты кристаллизации при температуре плавления (затвердевания) получается горизонтальная площадка аб. Дальнейшее понижение температуры будет возможно только после того, как затвердеет весь объем жидкого металла (рис. 23.1, A). Наличие горизонтальной площадки на кривой температура — время вызвано тем, что скрытая теплота кристаллизации компенсирует потери тепла в окружающую среду.
В действительности в процессе кристаллизации происходит переохлаждение жидкого металла, т. е. металл остается жидким ниже температуры плавления tпл. При достижении температуры tк (температура переохлаждения) начинается процесс кристаллизации и в результате выделения скрытой теплоты кристаллизации температура повышается, приближаясь к температуре tпл (рис. 23.1, Б). Разность температур tпл—tк=t характеризует степень переохлаждения, зависящую от природы металла и скорости охлаждения. С увеличением скорости охлаждения возрастает степень переохлаждения. Металлы в жидком состоянии мало склонны к переохлаждению, обычно ее величина не превышает 10—30С.
Источник: dailycomp.ru
|
|