Легированная или специальная сталь


Дуговая электросталеплавильная печь. Вверху справа—разрез печи.
Дуговая электросталеплавильная печь. Вверху справа—разрез печи.

Сталь бывает разных марок, они различаются по химическому составу. Прибавка определенного количества марганца делает сталь очень твердой; хром, особенно в сочетании с никелем, делает ее нержавеющей, кремний — упругой; вольфрам применяют для получения быстрорежущей инструментальной стали и т. д. Замечательный русский металлург П.П. Аносов впервые установил, как различные химические элементы влияют на свойства стали.

Для придания стали тех или иных свойств в нее нередко вводят несколько различных добавок — присадок. Например, в связи с бурным развитием реактивной техники увеличилась потребность в жаропрочной стали, выдерживающей очень высокую температуру.

Сталь, в которую входят добавки, придающие ей особые свойства, называется легированной, или специальной.

Разливка стали в изложницы.
Разливка стали в изложницы

Многие легированные марки стали выплавляют в электрических печах. Емкость электропечей в последние годы значительно выросла и достигла 80 Т.

Для получения особенно чистой стали применяют вакуумирование, т. е. плавку без доступа воздуха. Тогда из металла выходят посторонние элементы, которые могли бы его испортить. Часто под вакуумом производится только разливка.

Легированную сталь сейчас очень широко применяют в различных областях техники.

 

Рождение стального слитка

Способы разливки стали: а — наполнение изложницы снизу (сифоном); б — наполнение изложницы сверху.
Способы разливки стали: а — наполнение изложницы снизу (сифоном); б — наполнение изложницы сверху.

Обычно сталь разливают по изложницам — высоким чугунным коробкам. После того как она застынет, слитки «раздевают», т. е. снимают изложницы. Вес слитков 5-9 Т, иногда до 25 Т. Но разливка стали в изложницы имеет недостатки.

Разрез стального слитка.
Разрез стального слитка.

При остывании сталь кристаллизуется неоднородно: у самой стенки изложницы образуются небольшие кристаллы, в глубине — крупные, а между ними появляются пузыри и раковины. В верхней части слитка возникает усадочная раковина. Поэтому получаемые слитки нуждаются в дополнительной обработке — обжиме. Верхнюю часть слитка приходится срезать и возвращать на переплав.

Это давно натолкнуло на мысль найти лучший способ разливки стали. Много лет ушло на решение этой задачи. В 1955 г. в нашей стране создана первая промышленная установка для непрерывной разливки стали. Это способ более совершенный, чем разливка по изложницам. На цветном рисунке (внизу) видно, как действует эта установка. Получаемые таким образом слитки не требуют обжима, меньше металла возвращается в мартеновскую печь.

Слитки стали, которые получаются в обыкновенных изложницах, отправляют в обжимный цех. Солидная внешность вынутого из изложницы стального слитка обманчива. Это еще плохая сталь — она непрочна. Образовавшиеся внутри слитка крупные кристаллы, газовые пузыри или раковины надо раздавить. Металл уплотняют, перемешивают. Эта очень важная операция совершается в обжимных цехах на блюмингах или слябингах.

Установка непрерывной разливки стали
Установка непрерывной разливки стали: ковш 1 с жидкой сталью подается к промежуточному разливочному устройству 2. Из ковша сталь сливается в прогретое разливочное устройство (промежуточный ковш), а из него — в кристаллизаторы 3. Кристаллизаторы — это те же изложницы с двойными стенками. Между стенками кристаллизатора циркулирует вода. Спустя несколько минут после заливки первой порции сталь покрывается твердой коркой. В действие вступают механизмы, вытягивающие слиток. Заливка стали продолжается, и новые порции стали давят на вышедший из кристаллизатора слиток. Однако сердцевина слитка еще жидкая, и, чтобы ускорить затвердение, слитки пропускают через охладительные устройства 4. Под влиянием собственной тяжести и при помощи вытягивающих механизмов 5 слитки продолжают двигаться вниз. На глубине 13—14 м под землей слиток полностью затвердевает, и тогда в действие вступают газовые ножи 6. Специальными механизмами — кантователями 7 и наклонными конвейерами 8 отрезанные части слитка (блюмы) из подземного помещения поднимаются на поверхность. Они попадают сначала на приемный стол 10. Здесь толкатель 9 передает блюм на промежуточный рольганг 11, с которого блюм попадает на тележку 12. При непрерывной разливке металл получается более однородным, отходов гораздо меньше.