Наиболее распространена разливка стали в изложницы, которые бывают чугунными, реже стальными с дном или без дна, расширенными кверху или книзу для более удобного извлечения слитков. Перед разливкой изложницы очищают, подогревают и смазывают изнутри для получения чистой поверхности слитка. Разливку производят двумя способами: сверху или снизу. При разливке сверху сталь заливают в каждую изложницу отдельно (рис. 52, а) непосредственно из ковша или с помощью воронок, желобов и промежуточных ковшей. Этот способ применяют в тех случаях, когда требуется получить небольшое число крупных слитков. Преимущество его в том, что он позволяет разливать не очень горячую сталь: при этом получается более здоровый слиток с меньшей усадочной раковиной. Качество поверхности слитка получается невысокое из-за брызг при заливке, но неметаллических включений в слитке образуется меньше.
Разливку снизу (сифонную) применяют в тех случаях, когда нужно разлить сталь в большое число изложниц (2—6 шт.). Схема сифонной разливки представлена на рис. 52, б.
Полученная в сталеплавильных агрегатах сталь содержит значительное количество растворенного кислорода в виде закиси железа. Он снижает ударную вязкость стали, придаст ей красноломкость и хладноломкость. Для освобождения стали от кислорода ее раскисляют веществами, называемыми раскислителями. В качестве раскислителей используют алюминий, кальций, кремний, марганец, титан, которые вводят в виде ферросплавов.
В зависимости от степени раскисления различают спокойную, полуспокойную и кипящую сталь.
Спокойную сталь изготавливают полностью раскисленной. Слиток такой стали отличается большой плотностью, не имеет газовых пузырей. Усадочная раковина расположена на в прибыльной части (рис. 53, а).
Кипящая сталь получается при частичном восстановлении закиси железа с небольшим расходом раскнелителей. В процессе затвердевания слитка в стали идет реакция с выделением оксида углерода, которое является причиной образования в нем большого числа газовых пузырей (рис. 53, б).
Полуспокойная сталь раскисляется в меньшей степени, чем спокойная, что приводит к образованию в слитке газовых пузырей (рис. 53, в). По свойствам и структуре полуспокойная сталь занимает промежуточное положение между кипящей и спокойной.
По форме продольного сечения различают слитки с уширением кверху или книзу. Кипящую сталь разливают в изложницы, уширенные книзу, а спокойную — в изложницы, уширенные кверху, с утепленными надставками (рис. 54). Уширение изложниц кверху и применение утепленных надставок уменьшают распределение усадочной раковины на высоте слитка. Выход годного проката из слитков спокойной стали, уширенных кверху, больше, чем из слитков уширенных книзу. Отношение высоты к средней толщине у слитков спокойной стали обычно находится в пределах 2,5—3,0, у слитков кипящей стали это отношение иногда достигает более 4. Для получения высококачественной стали применяют разливку в вакууме. При этом способе жидкий металл подвергают выдержке (вакуумированию) в закрытой камере, из которой непрерывно удаляют воздух и газ. Благодаря этому металл получается с минимальным содержанием газов и неметаллических включений. Вакуумирование обычно производят в ковше перед разливкой стали по изложницам.
При застывании стали протекает процесс кристаллизации. Если
холодный слиток разрезать поперек или вдоль, прострогать, отшлифовать и протравить, то можно невооруженным глазом увидеть его структуру или, как говорят, макроструктуру (в отличие от микроструктуры, которую можно наблюдать под микроскопом при увеличении). Макроструктура слитков весьма разнообразна и зависит от состава стали, температуры разливки, скорости застывания; последняя, в свою очередь зависит от скорости заполнения изложницы жидким металлом, температуры и материала изложницы, толщины ее стенок и других факторов.
Слитки затвердевают в изложнице неравномерно, причем их строение получается неоднородным (рис. 55). У стенок изложниц образуются мелкие кристаллы, так как здесь охлаждение идет быстрее. Дальше от стенок охлаждение замедляется, и кристаллы растут свободнее. Рост идет в направлении отвода тепла, и вследствие этого получаются вытянутые к центру столбчатые кристаллы, которые занимают большую часть слитка. В центре металл стынет еще медленнее, образуется новая зона кристаллов. В жидком металле возникают новые центры кристаллизации, которые растут свободно. Кристаллы получаются крупнее и ориентируются беспорядочно.
