Михаил Васильев - Металлы и человек

Таких путей несколько. Первый — их могли занести вместе с нечистыми шихтовыми или шлакообразующими материалами. Второй — это могут быть частицы, выкрошившиеся из футеровки печи или ковша, в котором несли сталь. Третий — это могут быть окислы тех веществ, которые специально вводят в расплавленную сталь для ее очистки, — марганца, алюминия, кальция, титана… И атмосферный воздух, в-четвертых, нередко является виновником таких образований, главным образом окислов и нитридов.

Как от них избавиться или хотя бы резко снизить их количество?

Ответ на этот вопрос ясен: готовить более чистую шихту, тщательнее ремонтировать футеровку, быстрее разливать металл, чтобы он меньше соприкасался с воздухом. И можно осуществить плавку металла вообще в вакууме.

Это дело, конечно, не простое — накрыть электропечь и автоматическое или имеющее дистанционное управление разливочное устройство колпаком, из-под которого выкачан воздух. К тому же откачку паров надо вести непрерывно, ибо они в большом количестве выделяются из металла. Частично они были растворены в нем, частично образуются за счет химических реакций, которые в нем протекают во время плавки.

И все же такие печи уже существуют. В них ведут выплавку лучших марок легированных сталей и сплавов титана, хрома и некоторых других металлов, особенно чувствительных к растворенным в них газам.

Бывает очень полезно осуществлять в вакууме хотя бы разливку полученной стали. В этом случае ковш со сталью помещают в вакуум. Из расплава начинают энергично выделяться растворенные в нем газы. Многие неметаллические включения так же быстро всплывают на поверхность металла и уходят в шлак. Сталь становится качественнее.

Так вакуум стал помощником металлурга. И у него большие перспективы стать одним из главных помощников. Недаром в докладе на внеочередном XXI съезде КПСС Н. С. Хрущев сказал: «Для повышения качества продукции намечается организовать широкое использование вакуума в металлургических процессах…»

И вот тяжелый ковш, вмещающий добрую сотню тонн стали, величественно плывет под сводами цеха.

«Сталь идет!» — говорят в таких случаях в цехе, и это звучит не менее величественно, чем слова «Чугун идет!» — у домны.

Вот ковш над изложницами — огромными чугунными сосудами, вмещающими по нескольку тонн стали. Они готовы принять металл. Их внутренние поверхности тщательно очищены стальными щетками, обдуты воздухом, смазаны особым составом. Огненная струя устремляется в изложницу.

Сталь застывает. Она застывает медленно: ее теплопроводность — нам это уже известно — в десять раз ниже, чем у меди, в шесть раз ниже, чем у алюминия. Не быстро проходит огромное количество выделяющегося при ее кристаллизации тепла через уже застывшие слои металла.

Кристаллизация стали начинается на периферии, с поверхности металла, прикоснувшегося к металлу изложницы. Здесь возникает корка мелких, хаотически расположенных кристаллов. От этой корки уже начинают расти со всех сторон слитка к его середине крупные, хорошо ориентированные кристаллы металла. К середине сталкивают они все посторонние примеси. И здесь, в связи с тем что при застывании сталь уменьшается в объеме, образуется усадочная раковина, слабина, область ослабленного и загрязненного металла.

Хитроумными ухищрениями удается перенести большую часть усадочной раковины в верхнюю часть слитка. А ее, перед тем как пустить слиток в прокатку, отрезают и отправляют на переплавку. Приходится обычно отрезать и отправлять на переплавку и нижнюю часть слитка. Таким образом до 10–15 процентов стали приходится возвращать в мартен. Пятнадцать тонн из каждых ста тонн выплавленной стали!

Пятнадцать процентов на переплавку — это ужасно!

Это дорого да и не очень удобно. И на наших заводах внедряется сейчас новый способ разливки стали — непрерывная разливка.

Ковш с жидким металлом останавливается не над изложницей, а над специальным разливочным устройством. В какой-то степени оно подобно бункеру, из которого дозаторы равномерно непрерывной струйкой выдают сыпучий материал. Здесь этот материал — жидкая сталь. Отсюда она поступает в кристаллизаторы.

Кристаллизаторы — это квадратные ящики без дна и крышки, зато медные стенки их сделаны двойными и между ними непрерывно циркулирует охлаждающая вода. Вместо дна в кристаллизаторах вставлены куски стали же — так называемые затравки. Вот на них-то и изливается металл.

Соприкоснувшись с медными стенками кристаллизатора, сталь мгновенно покрывается тонкой корочкой застывшего металла. А затравка начинает опускаться. С ней вместе движется и только что образовавшийся стальной кулек — тонкая пленка твердого металла, содержащая внутри жидкую сталь. Но все толще и прочнее становятся стенки этого кулька, и когда металл выходит из кристаллизатора, они уже достаточно прочны, чтобы удержать, не разлить жидкое содержимое. И тут на их еще белые, пышащие жаром стенки обрушивается дождь мелких водяных брызг — затвердевает весь объем слитка.

И тогда рядом с непрерывно растущим слитком появляется газорезка. Острое лезвие пламени, опускаясь вместе со слитком, отрезает от него кусок длиной метра в два. Стальные руки специальных кантователей бережно подхватывают его и подают на транспортер. Всего пятнадцать минут назад бывший жидкой сталью в ковше слиток готов поступать в валки прокатного стана.

Слиток этот непохож на полученный в изложнице. У него нет усадочной раковины. От него не надо отрезать куски в переплавку. Он превратится в прокат — швеллер, рельс, уголок — в несколько раз быстрее, чем при обычной разливке.

А некоторые отливки и не пойдут на прокат. Ведь кристаллизатору можно придать практически любую форму и сразу получить швеллер, уголок — все, что захочется, устраивало бы только качество металла.

Советский инженер А. Н. Мясоедов предложил конструкцию машины для непрерывной отливки труб, работающей на этом принципе. Кристаллизатор при этом делается круглым, а в центре его сверху спускается внутренний охлаждаемый кристаллизатор. Все остальное целиком и полностью соответствует обычному ходу процесса. Машина Мясоедова предназначена для отливки чугунных труб, но может быть применена и для отливки стальных, медных, латунных и т. д. так же, как и принцип непрерывной разливки может быть применен при производстве самых различных металлов.

Не просто было создать установку для непрерывной разливки. Тысячи опытов пришлось проделать, прежде чем из нее пошел в промышленность первый доброкачественный металл. Это произошло в мае 1955 года в новомартеновском цехе завода «Красное Сормово».