Строение слитка кипящей и полуспокойной стали. Часть 1

Особенности технологии выплавки и главным образом раскисления такой стали обусловливают явление кипения стали в изложнице в течение всего периода кристаллизации. Качество и строение слитка кипящей стали зависят от интенсивности развития процесса самораскисления во время разливки и кристаллизации, происходящего по реакции

[FeO] + [С] = CO + [Fe].

Долгое время оспаривалась возможность протекания в изложнице этой реакции вследствие общепринятого представления о ней как о реакции эндотермической. Однако в более поздних исследованиях было уточнено, что отрицательный тепловой эффект реакции относится к тому случаю, когда углерод окисляется за счет кислорода шлака, т. е. по реакции

(FeO) + [С] = (СО) + [Fe].

Протекание реакции в металлической фазе происходит хотя и с небольшим, но положительным эффектом. Особенно активно эта реакция протекает на границе растущих кристаллитов и слоя металла, обогащенного ликвировавшими в него примесями (кислородом, углеродом, серой, фосфором и др.), благодаря шероховатости поверхности и проявляющемуся закону действия масс. В итоге эффективных реакций между углеродом и кислородом выделяется газ, в составе которого преобладает окись углерода, что неоднократно подтверждалось специально поставленными опытами.

Таким образом, характерной особенностью затвердевания слитка кипящей стали является обильное выделение газов, которое обычно начинается с момента соприкосновения металла с изложницей и продолжается в течение всего времени затвердевания.

Кроме окиси углерода, в выделяющихся газах имеются водород и, частично, азот. Обнаруживаемые в выделяющихся из металла газах метан и двуокись углерода являются газами вторичных реакций.

Интенсивность газообразований определяется степенью окисленности стали к моменту попадания ее в изложницу, ее жидкоподвижностью, скоростью отвердевания и температурой разливки, а также химическим составом (содержанием кислорода, углерода, марганца, хрома). С развитием кристаллизации газовыделение заметно увеличивается: в изложнице создаются циркуляционные потоки металла, направленные вверх вдоль фронта продвигающейся твердой фазы. В верхней части слитка, недалеко от закраин слитка у зеркала металла, поток поворачивает вниз по центральной части жидкого объема в изложнице.