Требования к слитку стали

Здоровый должен прежде всего иметь чистую по­верхность. На нем не должно быть плен, наплывов, пузырей пли так называемых "сотовин", трещин и шлаковин или "земли". Это необходимо не только потому, что названные пороки сами по себе вредный ведут к образованию рванин, трещин, волосовин и грязной неровной поверхности в про­катке, но также и потому, что грязная поверхность влечет за собой обыкновенно наличие более глубоких пороков, не видимых на поверхности, но обнаруживающихся во время прокатки или дальнейших переделов: штамповки, обточки, закалки.

Пристающая с поверхности глина, заливины, брызги, сотовины, наплывины и пузыри обусловливают неправильное, неравномерное остывание металла; последнее вызывает не­нормальности в кристаллизации металла и вред­ных элементов, ведет к местному скоплению серы, фосфора и углерода, к образованию так называемой подкорковой ликвации, в результате которой при обточке обнаруживают­ся волосовины и светловины.

Далее, здоровый слиток спокойной стали не должен обна­руживать в своем теле (после удаления прибыльной части) усадочной раковины и усадочной рыхлости или пористости, последняя нередко наблюдается в центральной осевой части слитка, как продолжение усадочной раковины. Как усадоч­ная раковина, так и усадочная рыхлость, как правило, не завариваются, при дальнейшей горячей механической обра­ботке, так как поверхности их покрыты окислами железа, силикатами и сульфидами. В тех случаях, когда усадочная раковина защищена специальными приемами при отливке от доступа воздуха и наполняется восстановительными газа­ми, выделяющимися из застывающей стали (водородом, оки­сью углерода), поверхность ее остается чистой, металличе­ской и при прокатке заваривается.

Во всяком случае в обычных условиях разливки усадоч­ную раковину и пористость надо рассматривать как порок, тем более опасный и не желательный, чем ответственней сорт производимой стали.

Следующим по важности внутренним пороком стали яв­ляется ее неоднородность, получаемая в результате процес­сов кристаллизации, обусловливаемой или сегрегацией при­месей, в особенности вредных примесей — серы, фосфора и кислорода. Сюда же относятся неметаллические включения, так как сера и кислород сегрегируют в форме химических соединений и сложных сплавов сернистого марганца, сер­нистого железа, закиси марганца и железа, кремнезема, гли­нозема, силикатов и пр.

Чем меньше этих вредных примесей и чем равномерней они распределены в массе стали, чем они мельче, тем мень­ше их вред, тем выше качество стали. Количество этих при­месей определяется, конечно, прежде всего шихтой и метал­лургическим процессом, но разливка, с своей стороны, мо­жет ввести добавочные шлаковые включения как из шлака, футеровки ковша, жолоба, так и из сифонного кирпича, грязной изложницы и пр. Об этом будет подробней ска­зано в главе о шлаковых включениях в стали. Вред от шла­ковых включений самый разнообразный. Грубые плены шла­ка могут повести к рванинам во время прокатки и штампов­ки, более тонкие включения шлака, появившиеся внутри металла в результате металлургического процесса или раз­ливки, могут отразиться на понижении механических свойств стали, ее пластичности, особенно в образцах, взятых попе­рек прокатки. Металл становится хрупким и способность переносить длительные переменные нагрузки понижается.

Прогресс в улучшении качества стали за последние два десятилетия, т. е. с тех пор как структура стали стала иссле­доваться и контролироваться микроскопом, происходил имен­но по пути борьбы за все большую и большую однородность стали, за все меньшую и меньшую загрязненность ее вред­ными примесями и неметаллическими включениями, а это достигалось как улучшением самого металлургического про­цесса, так и способом разливки, прокатки и термической обработки.

Наконец, здоровый слиток спокойно разлитой стали не должен иметь газовых пузырей. Такие пузыри встречаются обыкновенно под коркой слитка и являются крайне неприят­ным пороком. При прокатке они вызывают волосовины, т. е. тонкие более или менее глубокие продольные трещины. Кроме того, они обусловливают обыкновенно местную сегре­гацию серы, фосфора и углерода, образующую на поверх­ности прокатанной или откованной заготовки после обточки выше названные волосовины или светловины.

До сих пор речь шла о слитке спокойной стали, рас­кисленной кремнием или алюминием или обоими металлами. Однако некоторая часть стали и железа — обычные тор­говые сорта сортовой мостовой, балочной, котельной и даже рельсовой стали — изготовляются и разливаются в виде ки­пящей или полуспокойной стали. Требования к ней несколь­ко иные, чем к спокойной стали, а именно: слиток кипящей стали всегда имеет газовые пузыри, они являются его нор­мальным состоянием. Требуется только, чтобы эти пузыри не давали рванин при прокатке, для чего они должны быть расположены глубже под коркой металла. Усадочной рако­вины" кипящая сталь не дает и поэтому все требования к усадочной раковине отпадают.

Требования к поверхности слитка остаются в силе и для кипящей стали. Но кипящая сталь дает менее однород­ный слиток, чем спокойная, поэтому к ней нельзя предъявлять высоких требований в этом отношении