Какую сталь называют кипящей

20.06.2022

Рейтинг: 5 Голосов: 2

Время прочтения: 9 мин

Рейтинг: 4.6

Время прочтения: 9 мин

Полезное

Большинство сплавов делятся по нескольким признакам и параметрам. Помимо химического состава и вариантов использования, важна степень так называемого раскисления металла. По этому параметру все сплавы делят на три большие категории: нераскисленные (кипящие), раскисленные и полураскисленные.

Раскисление – это процесс, при котором со сплава удаляется кислород. Его присутствие на порядок снижает механические свойства, и является некачественной примесью. С химической точки зрения, это процесс отъема атома кислорода из оксида железа, что можно назвать и его восстановлением.

Кислород снижает вязкость черных сплавов, делает их менее прочными и снижает, хрупкими, снижает выносливость.

Кипящая сталь — это сплав, который еще не прошел процесс раскисления. Главное отличие нераскисленного материала от спокойных и полуспокойных продуктов – степень раскисления. Такая сталь считается самой грязной и непригодной для создания изделий.

Разобрались с тем, какая сталь относится к кипящей. Рассмотрим способы ее получения, а также область применения и маркировку.

Способ получения

Раскисление сопровождается введением в состав сплава ряда веществ, которые лучше контактирует с кислородом, чем само железо. Чаще всего это алюминий, но допускается и использование:

углерода в шихте;
силикокальция;
кремния;
марганца;
их комбинация в унифицированных пропорциях.

Методов раскисления стали несколько. Добавление более активных веществ – это осаждающий метод. Добавление шлаков и обработка сплава высокими температурами называется электрошлаковым переплавом.

В вакуумно-углеродном восстановлении раскислителем является углерод.

Кипящие стали характеризуются следующим технологическим процессом:

Расплав разливается в форме. Материал действительно кипит из-за большого объема газов.
Процесс кипения не прекращается и в изложнице.
Использование раскислителей по технологии.

Отличительная черта кипящей стали – нет усадочной раковины. Структура и химический состав полученного сплава зависит от длительности кипения и интенсивности протекающих процессов. После затвердения, слиток имеет 5 зон:

Плотная корка снаружи.
Концентрат пузырьков сотового типа.
Промежуток между пузырями первичными и вторичными.
Концентрированные участки вторичных пузырьков воздуха.
Область глубинных пузырей, образующих сердцевину.

В качественном сплаве наружная корка плотная и толстая. Во время нагрева и прокатки сотовые пузыри не видны. Но не у кипящей стали.

Интересно знать!

Существует «закупоренная» сталь. Технология предполагает химическое или механическое закрытие слитка сверху после разливки. Это снижает время образование пузырей и их количество.

[include_post id="7134"]

Характеристики кипящей стали

Рассмотрим признаки кипящей стали. Структура сплава неоднородна. Это снижает варианты использования и механические характеристики материала. Скопление воздушных пузырей на порядок снижает прочность металла - материал при последующей обработке может просто расслоиться.

Свойства сплава следующие:

Проблемная сварка кипящей стали из-за неравномерного распределения фосфора и серы в изделии. Участки с концентратом серы приводят к кристаллизованным трещинам около шва.
Металл возле сварного шва склонен быстро стареть, его структура становится хрупкой.
Подверженность коррозии сильнее, чем у других видов сплавов.
Термостойкость до + 100 градусов.
Есть склонность к расслоению структуры материала.
Устойчивость к морозу до -2 градусов.

Есть и преимущества. Например, такая сталь дешевая в конвейерном производстве. Она пластичная и содержит минимум неметаллических включений в расплаве.

Маркировка кипящей стали

В соответствии с ГОСТ 380-2005, кипящие сплавы обозначаются буквами «кп». Рассмотрим несколько примеров кипящей стали:

05кп – содержание углерода здесь не более 0.06%, кремния – 0.03%, хрома в пределах 0.10%, а марганца 0.4%.
08кп – углерод – 0.05-0.11%, хром 0.10%, марганец 0.25-0.50%, кремний до 0.03%.
10кп – хром 0.15%, углерод 0.07-0.14%, кремний 0.07%.
11кп – содержание углерода от 0.05 до 0.12%, хром 0.15%, а кремния до 0.06%.

То есть маркировка кипящей стали основана на содержании в сплаве углерода в сотых или десятых долях.

Применение кипящей стали

Из-за пониженных эксплуатационных характеристик, применение кипящей стали запрещено в:

Элементах крепежа котлов, работающих в условиях повышенного давления системы.
Конструкциях, используемых в диапазоне температур ниже -20 градусов.
Аппаратах, работающих с пульсирующими нагрузками или динамически изменяемыми параметрами.
Оборудовании, которое вынужденно вступает в контакт с агрессивными веществами или средами.

Соответственно, характеристики кипящей стали подходят для создания металлопроката в виде:

труб;
прутьев и листов;
полос и проволоки;
штрипс и плит малой толщины.

Сплав «кп» используют при производстве изделий, не имеющих ответственного и решающего влияния на конструкцию или эксплуатацию объекта.

Источники

ЕСИПЕНКО И. И. и др. Способ производства кипящей стали. – 1988.

Селиванов В. Н., Столяров А. М. Улучшение качества низкоуглеродистой стали для производства тонкого холоднокатаного листа. – ОАО" Магнитогорский металлургический комбинат", 1985. – №. 85-25-25.

Barrena-Rodríguez M. J., Acosta-González F. A., Téllez-Rosas M. M. A review of the boiling curve with reference to steel quenching //Metals. – 2021. – Т. 11. – №. 6. – С. 974.