2.10. Непрерывная разливка стали

Когда в мартеновской печи, конверторе или электропечи заканчивается плавка, сталь выпускают в специальные ковши, а затем разливают в изложницы — узкие и высокие чугунные формы. Когда сталь застывает, слитки раздевают, т. е. снимают с них изложницы, и отправляют для дальнейшей обработки на прокатных станах. Масса слитков бывает самой различной — от десятков килограммов до десятков тонн.

Сталь в изложницах застывает неравномерно. Сначала твердеют и кристаллизуются наружные слои, затем кристаллы прорастают внутрь слитка. Неравномерное охлаждение приводит к образованию в верхней части слитка пустоты — усадочной раковины. Поэтому верхнюю часть слитка перед прокаткой приходится обрезать. Получаются большие отходы— до 20% массы слитка.

А нельзя ли получать слитки без усадочной раковины? Можно, если сделать слиток бесконечным. Именно эта идея легла в основу установки непрерывной разливки стали (УНРС). Первая промышленная УНРС в нашей стране начала работать в 1955 г. на горьковском заводе «Красное Сормово». Теперь на наших заводах работают десятки УНРС.

Главная часть УНРС — кристаллизатор, имеющий в сечении ту форму, какая требуется от слитка,— квадрат или прямоугольник. Его делают из листовой меди, с двойными стенками, между которыми циркулирует вода, отбирая тепло. Ниже кристаллизатора расположена система дополнительного охлаждения, которая позволяет регулировать скорость затвердевания слитка.

Затем — тянущее устройство, вытягивающее слитки из кристаллизатора, и система вращающихся роликов. Над кристаллизатором расположено приемное устройство, куда заливают жидкую сталь из ковша. Сталь наполняет кристаллизатор, но вытечь из него не может: дно его закрыто металлическим брусом — затравкой. Один конец затравки «запирает» кристаллизатор, другой зажат в валках тянущего устройства.

2.11.Плазменная металлургия.

Плазменная металлургия-извлечение из руд, выплавка и обработка металлов и сплавов вплазменных реакторахиплазменных печах,а также использование плазменного нагрева для интенсификации существующих способов плавки. П. м. начала развиваться в 50-х гг. 20 в. в СССР, Японии, США, ГДР, ФРГ и др. странах.

  Переработка руд (окислов и др.) осуществляется путём их термической диссоциациивплазме; они либо подаются в плазменную струю в виде порошка, либо образуют в смеси с электропроводным материалом, например углеродом, расходуемый электродплазматрона.Для предупреждения обратных реакций применяют восстановители (углерод, водород и др.), резкую «закалку» газообразных продуктов диссоциации на выходе из плазменного реактора либо получают промежуточные продукты, например хлориды. При обработке сложных соединении важной задачей является разделение получаемых продуктов.

Выплавка сталей и сплавов производится в плазменнодуговых печах (ПДП). Инертная атмосфера и отсутствие обычных для электродуговой плавки источников загрязнения металла дают возможность получать из обычной шихты с высоким содержанием отходов чистый металл, например особонизкоуглеродистые нержавеющие стали высокого качества. При частичной замене аргона азотом в плазмообразующем газе или непосредственно в атмосфере печи получают легированный азотом металл без применения азотированных сплавов.

Переплав металлов и сплавов с целью повышения их чистоты или легирования производится в ПДП с металлическим водоохлаждаемым кристаллизатором. Глубокому рафинированию металла способствуют инертная или восстановительная проточная атмосфера, большая поверхность взаимодействия металла с газовой фазой, обработка металла шлаком. Кристаллизацией металла в таких ПДП можно управлять, раздельно регулируя скорость плавления металла и тепловой поток на ванну. В промышленных условиях осуществлены (по отдельности и комплексно) различные варианты процесса: рафинирующий переплав в атмосфере инертных газов; совмещение переплава с плазменноводородным раскислением металла или насыщением его азотом; плазменнодуговой переплав со шлаком. Проведение процесса при повышенном или нормальном давлении обеспечивает предотвращение потерь летучих легирующих элементов (хрома, марганца и др.), насыщение сплава азотом, а при пониженном давлении — более глубокую дегазацию металла (например, титана). Переплав в ПДП применяют для повышения качества специальных легированных сталей, прецизионных и жаропрочных сплавов, тугоплавких металлов, для получения аустенитных сталей с повышенным содержанием азота, не достижимым при иных способах плавки, для снижения потерь летучих и легкоокисляющихся элементов.

  Применение плазменнодугового нагрева при индукционной плавке сокращает длительность расплавления шихты и существенно улучшает рафинирование металла благодаря перегреву шлака дугой. Плазматроны можно использовать как вспомогательные источники тепла в доменных и мартеновских печах, в термических печах при обработке полуфабрикатов, а также при выращивании монокристаллов.