Корковая мелкозернистая зона у НЛЗ. Доля зоны равноосных кристаллов. Влияние температуры разливаемой стали на кристаллическую структуру слитка

стывающего металла уравнивается, жидкость находится в кашеобразном состоянии и нет определенной направленности теплоотвода. Зародышами кристаллов являются мельчайшие включения, при этом зачатки кристаллов разрастаются осями-ветвями по различным направлениям, встречаясь, друг с другом и образуя равноосную структуру.

Корковая мелкозернистая зона у НЛЗ, как правило, более развита, чем у обычных слитков. При разливке стали в равных условиях ЗСК непрерывного слитка больше, а серединная зона равноосных кристаллов значительно меньше, чем у слитков, отлитых в изложницы.

Кристаллиты столбчатой зоны непрерывного слитка более тонкие, длинные, тонко упакованные и имеют наклон к горизонтали примерно 5-8 градусов, что связано с направлением теплоотвода и расположением теплового центра – источника питания фронта затвердевания жидкой сталью.

Соотношение размеров структурных зон непрерывнолитых заготовок зависит от химического состава стали, сечения слитка и технологических параметров разливки.

Большое влияние на структуру слитков оказывает температура и скорость разливки. Увеличение температуры разливки стали способствует увеличению длины столбчатой зоны, так как, при высокой температуре кристаллы, образующиеся в кристаллизаторе, переплавляются (рис. 4.2).

В зоне столбчатых кристаллов металл более плотный, он содержит меньше раковин и газовых пузырей. Однако, места стыка столбчатых кристаллов обладают малой прочностью.

Развитие ЗСК способствует ликвации примесей, обуславливая тем самым неоднородность заготовки. Кристаллизация, приводящая к стыку столбчатых кристаллов, носит название транскристаллизации (наблюдается при интенсивном теплоотводе и незначительном снижении температурного градиента). Величина ЗСК также зависит от содержания углерода в стали – высокоуглеродистые марки имеют наибольшую склонность к транскристаллизации. На криволинейных МНЛЗ столбчатая структура более развита в зоне прилегающей к поверхности внутреннего радиуса.

Рисунок 4.2 — Влияние температуры разливаемой стали на

          кристаллическую структуру слитка

Исходной структуре слитка, с ограниченной ЗСК и развитой ЗРК, соответствуют более высокие значения пластических свойств проката. Таким образом, оптимальной структурой непрерывнолитых заготовок является структура с ограниченной зоной столбчатых кристаллов и развитой зоной равноосных кристаллов. Такая структура сопровождается рассредоточением усадочной пористости в виде мелких пор с небольшими следами химической неоднородности, легко заваривающихся в процессе прокатки.

Для получения данной структуры необходимо в период затвердевания замедлить отвод тепла, уменьшить градиент температуры в затвердевшей оболочке слитка, увеличив ширину 2-х фазной зоны твердожидкого состояния.

Установлено, что для получения развитой ЗРК необходимо вести разливку стали с возможно низкой температурой, снижать интенсивность теплоотвода от слитка в кристаллизаторе и, особенно в зоне вторичного охлаждения.

Эффективным средством воздействия на структуру слитка является электромагнитное перемешивание металла в кристаллизаторе, ЗВО или зоне окончательного затвердевания слитка.

При движении жидкого металла подавляется развитие ЗСК и инициируется развитие ЗРК. Это достигается за счет отвода избытка тепла жидкой стали на самой ранней стадии затвердевания слитка.

Схема процесса затвердевания НЛЗ представлена на рисунке 4.3.

4.3.2 Интенсивность теплоотвода и параметры зоны

   двухфазного состояния непрерывного слитка

Стальной слиток формируется в условиях сложного наложения процессов конвективного перемещения жидкого металла, роста кристаллов, зарождения неметаллических включений, массопереноса и диффузии примесей, ликвации и многих других физических и физико-химических явлений. Структура слитка определяется взаимным действием всех этих многочисленных факторов и ее особенности нельзя объяснить влиянием какого-либо из них в отдельности.

1 - начало роста столбчатых кристаллов;

2 - более быстрый рост некоторых столбчатых кристаллов;

3 - образование перемычек кристаллов;

4 - окончательное затвердевание мини-слитка и формирование усадочной раковины;

5 - окончательная макроструктура слитка

Рисунок 4.3 — Схема процесса затвердевания непрерывнолитой

                         заготовки