Структурная неоднородность непрерывнолитых заготовок и слитков

В различные периоды процесса отвердевания реализуются оазличные условия кристаллизации. Схема образования кристал­лизационных зон показана на рис. 4. В первоначальный момент времени при контакте жидкой стали с холодными стенками кри­сталлизатора или изложницы в узком слое металла возникает зна­чительное термическое переохлаждение T_терм. Это приводит к гомогенному возникновению зародышей кристаллов, рост кото­рых ограничен соседями. Поэтому в заготовке и слитке образуется узкий наружный слой мелких равноосных разноориентированных кристаллов (рис. 4, а).

В дальнейшем тепловой поток от центра заготовки или из­ложницы резко понижается в силу образовавшегося слоя затвер­девшего металла, а также в большинстве случаев возникшего воз­душного зазора между стенкой кристаллизатора (изложницы) и поверхностью кристаллизующейся заготовки (явление усадки), а величина термического переохлаждения уменьшается. Однако благодаря неравномерному распределению примесей перед фрон­том кристаллизации (в случае железа жидкость перед фронтом кристаллизации обогащается примесью, C*_R = C™_R /к; к < 1, см. рис. 3) в жидкой фазе возникает концентрационное переохлаж­дение ΔT конц..Это приводит к образованию зоны столбчатых кри­сталлов (вытянутых дендритов): возникшие зародыши растут к центру (в противоположную сторону теплоотвода) как отдельные монокристаллы (рис. 4 б). По мере роста столбчатых кристаллов ^и накопления примеси перед фронтом кристаллизации концентра­ционное переохлаждение повышается. В конце процесса отвердевания термическое переохлаждение практически отсутствует, а концентрационное переохлаждение достигает значительных вели­ки. Это приводит к гетерогенному образованию зародышей во всем оставшемся объеме жидкого металла. Здесь возникает зона равнооосных разноориентированных кристаллов (рис. 74 в). На рис. 5 показана макроструктура кристаллического строения непрерывно литой заготовки плоского сечения (сляба), отлитой на криволинейной УНРС. Выделены зоны 1-3, как на рис. 75. Центральная зона равноосных кристаллов 3 смещена влево от центра в

Рис. 4. Схема образования кристаллических зон непрерывнолитой заготовки и слитка:

/ - наружная зона мелких равноосных разноориентированных кристаллов;

2 - зона столбчатых кристаллов; 3 - центральная зона крупных равноосн

разноориентированных кристаллов; 4 - жидкий металл;

Л Гте_рм - термическое переохлаждение;

А Г_конц - концентрационное переохлаждение

результате действия сил гравитации на равноосные кристаллы криволинейном участке УНРС. В центре заготовки видна усадочная пористость 4.

Рис. 5. Макроструктура непрерывнолитой плоской (слябовой) заготовки.

Образец вырезан в центре параллельно узким граням:

1 - наружная зона мелких равноосных разноориентированных кристаллов;

2 - зона столбчатых кристаллов; 3 - зона равноосных кристаллов;

4 - центральная усадочная пористость

При затвердевании непрерывнолитой заготовки или слитка тепло от жидкой стали отводится через стенки кристаллизатора или изложницы. Толщину затвердевшего слоя можно приближен­но определить по формуле D = k ,, где D - толщина затвердевшего затвердев­шего слоя металла, м; к - коэффициент затвердевания, м/с^1/2 -время затвердевания, с.

Дата добавления: 2015-07-08