4.2 Особливості і перспективи розвитку процесів безперервного розливання сталі в Україні

Широко відомо, що до 1991 р. українська металур­гія| розвивалася як складова частина могутнього металургійного| комплексу Радянського Сою|спілки|зу. На Україні знаходило|перебувало|ся 15 підприємств, що виробляли готовий прокат, причому практично вся продукція споживалася усереди|всередині|ні СРСР. Це сприяло тому, що основною стратегією розвитку було нарощування обсягів виробництва чавуну та сталі на базі місцевих джерел залізної руди і вугілля. В результаті та­кого| розвитку велика част|частка|ина сталеплавильних цехів осна­щена| плавильними агрегатами великої одини|поодинокою|чної потужності|. Слід відзначити, що українські металурги виплавляють| сталь в конвертерах місткістю 160...350 т і мартенівських| печах |обсягом|об'ємом 230...900 т.

Україна тільки|лише| в останнє десятиліття стала активним| суб'єктом міжнародного ринку металопродукції. Чорна металургія чи не єдина галузь української| промисловості, яка забезпечує економічну стабільність в країні. У металургійній галузі накопичилося багато суперечливих| проблем, без вирішення яких українським ме­талургам| навряд чи вдасться утримати дуже престижні по­зиції| за обсягом виробництва та реалізації сталі на світовому ринку. Виробнича структура металургійного комплексу країни внасл|внаслідок|ідок стратегічних прорахунків минулих років є доста|досить|тньо незбалансованою| в економічному і технологічному плані системою. Найбільш серйозні проблеми створює технологічне| та технічне відставання ряд|лави|у підприємств галузі від відомих світових аналогів, насампере|передусім|д за рахунок великої| част|долі|ки мартенівського способу виробництва сталі|із| з розливанням| в зли|зливки|вки. Об'єктивним наслідком недоскона|незавершеної|лої концепції розвитку чорної металургії України в 80-х – 90-х роках з'явився той факт, що зараз приходиться говорити| про найвищий рівень спожив|вжитку|ання сировини, вогнетривів, па|пального|лива та енергії. Ці показники вище на 20...30% відповідних показників в розвинених країнах. Добре відомо, що на т|тонна-силу|онну української металопродукції| витрачається в 1,5... 1,8 рази більше енергії, чим на аналогічну продукцію в країнах Західної Європи або Японії. Наприклад, до цих пір близько 80% сталі в Україні розливається у виливниці, тобто на базі таких технологічних процесів, які вже 15…20 років тому практично зникли в структурах провідних металургійних країн світу.

Розпад єдиного економічного простору|простір-час| колишнього СРСР і перехід на ринкові стосунки привели до кризисно­го| стан|достатку|у. Обсяг виробництва сталі в Україні скоротився | більше ніж в два рази, а об'|обсяг|єм споживан|вжитку|ня в 5…7 разів і більше.

В даний ч|нині|ас Україна має високий показник виробництва сталі на одну людину (640 кг на 1 людину).| На чотирьох провідних металургійних| підприємствах України виробляється 64...65% сталі.

В економічних умовах, що склалися, з'явилися|появлялися| до­даткові труднощі, які обумовлені специфікою роботи металургійних заводів |із|з великою одинично|поодинокою|ю потужністю агрегатів та їх незбалансованістю по різноманітним| переділам у ра|в разі|зі зміни об'єм|обсягів|ів виробництва|. Це насампе|передусім|ред відноситься до додаткових втрат|, які пов’язані з проектуванням основного технологічного обладнання через відсутність замовлень, сировини, металоб|металолому|рухту та енергії. Така ситуація зажадала нових р|розв'язань|ішень, пошуку оптимального ритму роботи устатку|обладнання|вання і поєд|сполучення|на|із|ння з реальними об'|обсягами|ємами замовлень та наявністю оборотних коштів.

Одним з основних резервів підвищення стабільності є|з'являється| створення|створіння| в сталеплавильних цехах комплексної позапічної обробки і безперервного розливання сталі, які суміщені|поєднувати| з|із| існуючими виробничими циклами. З|із| 11-ти крупних металургійних заводів України тільки|лише| п'ять більшою чи меншою мірою оснащені устаткуванням| безперервного розливання сталі. Основна їх частин|частка|а знаходитьс|перебуває|я в експлуатації достатнь|досить|о давно і вимагає реконструкції. Крім того, тільк|лише|и МБЛЗ Маріупольського металургійного комбінату ім. Ілліча працюють |із|з перевищенням| проектної потужності. Більшість машин використовують| не в повн|цілковитому|ому обсязі, |обс щ|з'являється|о є однією з при­чин| підвищених енерговитрат на т|тонна-силу|онну сталі.

Не дивлячись на|незважаючи на| порівняно малу частку|долю| сталі, яку розливають| на МБЛЗ, Україна має достатнь|досить|о великий досвід отриманн|здобуття|я заготовок різного перетину. У технологічному плані також є ря|лава|д досягнень, відповідних світовим| показникам.

У 1960 р. в мартенівському цеху Донецького металургійного| заводу була пущена в експлуатацію промислова МБЛЗ для отриманн|здобуття|я слябів. Вона стала прототипом багатьох піонерських технічних і конструктивних рішен|розв'язань|ь, які були використані на багатьох заводах світу. У 1984 р. на Донецькому металургійному заводі була введе­на| в експлуатацію вертикальна чотирьохструмкова | блюмова |МБЛЗ. Протягом ряду|лави| років на цій машині був відпрацьований комплекс технологічних процесів по розливанню якісних низьколегованих сталей|, зокрема трубних, а також підшипникових. Кілька років тому вона була виведена|із| з експлуатації по ря|лаві|ду міркува|тями|нь технічного характе|вдачі|ру.

У 1977 р. на Маріупольському металургійному комбінаті| “Азовсталь” був запущени|занедбаний|й один з найбільших в світі киснево-конвертерних цехів (2x350 т) |із|з 100%-м| розливанням| сталі на слябових| МБЛЗ. Максимальний розмір сляба дорівнював 315x1900 мм. Цей цех і в даний|нині| час залишається одним з провідних виробників слябів в Україні. Продук­ція комбінату “Азовсталь” високо котирується на світовому ринку.

У 1993 р. виконана реконструкція киснево-конвер­терного| цеху Маріупольського металургійного комбінату ім. Ілліча, що має в своєму складі три конвертери місткістю| 160 т та дві однорівчакові| МБЛ|із|З з максимальним перетином слябу 315x1900 мм. Протягом подаль|наступних|ших років комбінат досяг видат|визначних|них результатів. Так, серійність розливанн|із|я з одного проміжного ковша| складає в середньому 20…24 пл|плавлення|авки | протягом 120…130 годин. У цьому цеху пов|цілком|ністю освоєна технологія хімічного | під|підігрівання|ігріву сталі та обробки її порошковими про­волоками| різного хімічного складу.

У 1994 р. був реконструйований киснево-|конвертерний цех Дніпровського металургійного комбі­нату|, що має в своєму складі два конвертери місткістю 250 т кожен та дві блюмові| МБЛЗ. Для задоволення внутрішніх п|нужди|отреб прокатного виробництва одна машина була реконструйована з метою отр|здобуття|имання квадрата 160x160 мм. Відл|виливок|ивання цього квадрата ведеться на двох струмках одночасно з отри|здобуттям|манням блюмової| за|заготовки|готовки перетином| 335x400 мм. Безперервнолита з|заготовка|аготовка Дніпровського металургійного комбінату сертифікована між­народними| бюро.

Таким чином, не дивлячись на|незважаючи на| порівняно низьку частку|долю| сталі, що розливається безперервним способом, Україна має у своєму розпорядженні| необхідний технологічний та технічний досвід|, який може забезпечити швидке впровадження методу безперервного розливання на провідних підприємствах металургійної| галузі. Пр|однак|оте подаль|дальший|ший її розвиток залежить від інвестиційних проектів, які реалізовуватимуться в найближчому майбутньому.

Після|потім| розпаду СРСР металургійні підприємства якийсь час продовжували достатньо|досить| рентабельно працювати| за рахунок господарських зв'язків, що зберігалися. Прот|однак|е до середини 90-х роках ці зв'язки поступово почал|стали|и руйнуватися і втрачатися, почалос|розпочинало|я різке скорочення об'ємі|обсягів|в виробництва| всіх видів металургійної продукції, різко погіршало фінансово-економічне положен|становище|ня підприємств| і більшіст|із|ь з них поч|стало|ало працювати збитково. У цій ситуації в Україні була почата кампанія широкої привати­зації| промислових підприємств.

Так, в 1996 р. компанія “Metalsrussia|”, що входить в со­став| компанії ISTIL| Group| (USA|), при|набула|дбала контрольний пакет акцій Донецького металургійного заводу. Це по­зволило| виді|із|лити з складу заво|лаву|ду ряд цехів і організувати нове підприємство “MMW| ISTIL| (Ukraine|)”. В нього інвестовано| більше 85 млн. $, що дозволило створити сучасний| комплекс позапічної обробки і безперервного розливання сталі, який споруджений і пущений в експлуатацію в 1999 р. До складу комплексу входить сучасна 120-т| електродугова піч, піч-ківш, вакуумна станція, шостирівчакова| МБЛЗ. Остання дозвол|одержувати|яє отримувати сорт|заготовку|ову заготовку квадрат­ного| і круглого перетинів.

|припускається|З середини 1996 р. власником контрольного пакету акцій| ВАТ “Єнакіївський металургійний завод” стало АТ ДАНКО. Фактично це був перший випадок в Україні, коли металургійний завод перейшов до рук приватної укра­їнської| компанії, яка інвестувала реконструкцію за­воду|. Вона стала основним постачальником сировини і матеріалів, а також експортером металопродукції, що випускається. У 2002 р. закінчилася реалізація першого етапу реконструкції киснево-конвертерного цеху Єнакіївського металургійного| заводу. В резуль|унаслідок|таті цієї реконструкції створений гнучкий технологічний модуль (піч-ковш та дві шостирівчакові| високошвидкісні| сортові МБЛЗ), який сум|поєднувати|іщ|із|ений з роботою конвертера місткістю 160 т. Все устатк|обладнання|ування для агрегату| “піч-ківш” і МБЛЗ виготовлено українським виробником| - Новокраматорським машинобудівним заводом.

В даний час|нині| АТ ДАНКО реалізує комплексну програму технічного переозброєння підприємства, яка роз­роблена| і|із|з залученням ведучих вчених Донецького регіону|. Програма припуск|передбачає|ає перекл|переведення|ад конвертерного цеху на 100%-е| безперервне розливання сталі, забезпечення високого| рівня якості сталі за рахунок широкого застосув|вживання|ання методів позапічної обробки, створ|створіння|ення комплексу енергозбереження| технологій в доменному виробництві та ви­плавці| сталі в конвертерах, широку автоматизацію всіх стадій технологічного процесу та ін.

Це тільки|лише| два найбільш яскравих прикладів|зразка| реструктуризації | металургійних підприємств |із|з включення|приєднанням|м в техноло­гічний| цикл безперервного розливання сталі.

У 2005-2006 р.р. в рамках корінної реконструкції і споруди сучасного конвертерного цеху в ВАТ “Алчевський металургійний комбінат” успішно вводяться в експлуатацію дві високопродуктивних двохструмкові слябові МНЛЗ (виробник - фірма “SIEMENS-VAI”). Побудований конвертерний цех, оснащений двома 300-т конвертерами з комбінованим продуванням, двохпозиційною установкою піч-ковш і вакууматором VD/VOD, має номінальний показник річного виробництва на рівні 5,5-6,0 млн. т.

Весною 2008 р. був запущений в експлуатацію сталеплавильний комплекс ТОВ “Електросталь” (р. Курахово), побудований по концепції міні-заводу із стратегією мінімізації витрат. Запуск був проведений силами фахівців ТОВ “Електросталь” і фірми “SТВ” (Італія). До складу комплексу входять 50-т дугова піч, установка піч-ковш і трьохструмкова сортова МБЛЗ. Розливання сталі проводиться з використанням системи швидкої заміни стаканів-дозаторів, що забезпечує середню серійність на рівні 40 плавок (рекордна серія - 63 плавки тривалістю 60 годин 40 хв. при середній продуктивності 62 т/рік.).

Осінню 2008 р. успішно запущений в експлуатацію ще один міні-завод - ЗАТ “Азовелектросталь”, побудований на базі електросталеплавильного цеху концерну “Азовмаш” (м. Маріуполь). До складу сталеплавильного комплексу входить 50-т дугова сталеплавильна піч, установка піч-ковш, вакуумна станція VD/VOD, установка піч-ковш ASEA-SKF і двох струмкова блюмова МБЛЗ, що дозволяє отримувати квадратну і круглу заготовку. Основним постачальником устаткування виступила італійська фірма “SТВ”. Проектна потужність комплексу оцінюється фахівцями на рівні 300 тис. т якісної заготовки на рік.

В кінці 2009 р. стартувало сортове виробництво на новому міні металургійному заводі ЗАТ “Стіл Груп “ТСА” (м. Павлоград). Сталеплавильний комплекс оснащений двома 15-т дуговими сталеплавильними печами, установкою піч-ковш і двохструмковою сортовою МБЛЗ. Проектний об'єм виробництва – 200 тис. т заготовки на рік. Передбачається, що в майбутньому отримувана заготовка перекочуватиметься безпосередньо на заводі.

Проектні інститути Гіпросталь (м. Харків) і УкрГІПРОмез вже достатньо давно виконують весь комплекс проектування металургійних заводів і цехів з машинами безперервного розливання сталі для багатьох підприємств в країнах СНД. Новокраматорський машинобудівний завод успішно реалізував проекти високопродуктивних сортових і слябових МБЛЗ і цілком конкурентоздатний з провідними виробниками МБЛЗ в світі.

Технології безперервного розливання металу також широко використовуються при виробництві кольорових металів і сплавів. На ВАТ “Артемівський завод по обробці кольорових металів”, наприклад, успішно експлуатуються вертикальні машини для напівбезперервного розливання міді та її сплавів на круглі та плоскі зливки крупних перетинів, горизонтальні МБЛЗ для отримання круглої і трубної порожнистої заготовки, а також ливарно-прокатний модуль для отримання катанки.

Відомо, що на сьогоднішній день на ТОВ МЗ “Дніпросталь” ведеться будівництво нового електросталеплавильного комплексу продуктивністю 1320000т/рік, до складу якого входять наступні основні металургійні агрегати:

- дугова сталеплавильна піч місткістю 190 т;

- двохпозиційна установка піч-ковш;

- двохпозиційний вакууматор камерного типу;

- п’ятиструмкова машина безперервного лиття заготовок (з перспективою установки шостого струмка) для виробництва трубних заготовок;

- чотирьохструмкова МБЛЗ для виробництва колісних заготовок.

Планований вихід придатного 97%. Розливання проводитиметься одночасно на двох МБЛЗ з середньою тривалістю розливання однієї плавки на рівні 70-80 хв. для МБЛЗ №1 і 90-100 хв. для МНЛЗ №2. Середня тривалість перепідготовки відповідно 50 та 160 хв.

Таким чином, будівництво нових МБЛЗ на ТОВ МЗ “Дніпросталь” дозволить забезпечити виробничі потужності власною заготовкою високої якості, понизити залежність заводів корпорації від зовнішніх постачальників безперервно литої заготовки, понизити витрати на виробництво продукції.

У 2011 р. очікується завершення будівництва 7-струмової сортової машини безперервного лиття заготовок МБЛЗ №3 на ВАТ “Дніпровський МК ім. Ф. Э. Дзержінського” (ДМКД). Після введення устаткування в експлуатацію на ДМКД будуть три машини безперервного лиття заготовки, що діють: МБЛЗ №1 і №3, річною продуктивністю 1,4-1,7 млн. т заготовки кожна і МБЛЗ №2 річною продуктивністю до 0,7 млн. т заготовки. Максимальне виробництво сталі в конвертерному цеху комбінату може досягати 4,2 млн. т на рік.

Будівництво МБЛЗ №3 дозволить збільшити продуктивність відділення безперервного розливання сталі, розширити сортамент товарної продукції, виключити з технологічного процесу виробництво перекочування зливків на блюмінгах і обтискових станах. Виключення з технологічного процесу додаткового переділу дозволить скоротити на 10-12% питому витрату металу на виробництво готового прокату, заощадити до 30 кг умовного палива на тонну прокату, понизити кількість шкідливих викидів в атмосферу за рахунок виводу з експлуатації нагрівальних колодязів для нагріву зливків.

Найбільшими споживачами української металопро­дукції| традиційно |з'являються|є країни Південно-східної Азії, які традиційно не пред'являють високих вимог до якості металу та купують його у великій кількості. Од­нак ринок слід вважати за малоперспективни|перспективний|м в майбутньому із-за прагнення низки країн розвивати власну метал­ургійну| промисловість. Так, Міжнародний інсти­тут| чорної металургії прогнозував зроста|зріст|ння спожива|вжитку|ння сталі в Китаї в 2005 р. до 135 млн. т, |та|але в кі|у кінці|нці 2000 р. прогноз змінився - до 165 млн. т. У таких умовах вірогідні|ймовірність|сть зроста|зросту|ння об'є|обсягів|мів імпорту металу знижується, оскільки| уряд Китаю проводить політику витіснення з місцевого ринку металопродукції, що імпортується. П|потім|ісля введ|вступу|ення обмежень з боку США ситуація для укра­їнських| металургів на цьому ринку ще більше ускладнилася, оск|тому що|ільки Китай тепер виму|змушений|шений знижувати експорт і всю |продукцію, що вироблялася, реалізовувати на внутрішньому ринку.

Отже, існують реальні передумови виникнення серйозних проблем з|із| експортом металопро­дукції| |із|України, з огляду на те, що більшість країн, сьогодні орієнтованих на імпорт, розвивають власні виробничі потужності для зниження залежності від зовнішнього ринку та активно застосовують протекціонізм для захисту вітчизняних виробників. Багато країн так­ож випробов|відчувають|ують економічний спад, наслідком яко|з'являється|го є зменшення попиту на металопродукцію. То­му необхідно нарощувати виробництво конкурентоспроможної| продукції, що без пода|дальшої|льшої реконструкції галузі та скорочення з|надмірних|айвих виробничих потужностей зробити| буде неможливо. Виникає гостра необхідність вв|вступу|едення в експлуатацію машин безперервного розливання ста­лі|, що дозволить не|не лише| тільки п|знизити|онизити |затрати|витрати, але і збільшити обсяги виробництва напівфабрикатів, що відправ|відряджають|ляються на екс­порт|, п|посилювати|ідсилити позиції країни в світовій економіці.

Специфіка переоснащення металургійних підприємств| України машинами для безперервного розливання сталі полягає в наступном|слідуючому|у:

- металургійні підприємства в основному мають| сталеплавильні агрегати великої одинично|поодинокою|ї потужності|, що припуск|передбачає|ає застосуван|вживання|ня високовиробничих| слябових| і сортових МБЛЗ;

- у сталеплавильних цехах, що діють, як правило, генеральним проектом не передбачений розливний проліт для розташування МБЛЗ, що вимагає побудови|шикування| інфра­структури|, яка необхідна для їх функціонування в жорстко лімітованому простор|простір-час|і;

- реконструкція сталеплавильного виробництва переважно| повинна виконуватися без його зупинки, що|аби|б не було втрат в об'єма|обсягах|х продукції;

- необхідно обов'язково включати систему технологічних | заходів відносно підвищення якості рідкої сталі, що припуска|передбачає|є наявність комплексної позапічної обробки металу;

- доцільно максимально використовувати можливості|спроможності| українських машинобудівних заводів, які вже на­копили| певний досві|дослід|д в створенн|створінні|і та споруд|спорудженні|і агрега­тів| “піч-ківш”, вакуумування сталі та МБЛЗ різних типів.

Згідно|згідно з| оцінкам українських експертів, для ефек­тивної| реструктуризації сталеплавильних цехів в Україні за 10 років необхідно побудуват|спорудити|и 8… 9 багаторівчакових| сортових МБЛЗ, 2…3 слябові| МБЛЗ, а також 5… 6 установок для поза|пічної обробки сталі |типа|типу “піч-ківш”. Крім того, серйозної | реконструкції вимагають вже функціонуючі МБЛЗ.

Безумовно, приведені цифри носять оцінний ха­рактер| і не можуть враховувати динаміки розвитку світового ринку металопродукції. Істотн|суттєві|і корективи в стра­тегію| розвитку кожного металургійного підприємства мо­жуть| внести нові їх приватні власники, які прагнуть визначати як інвестиційну політику підприємства, так і його поведінку на ринку. Практика останніх років показала, що зарубіжні інвестори віддають перев|преференцію|агу невеликим металургійним підприємства|із|м з приватним капіталом. Од­нак найбільший позитивний вплив на впровадження сучасних| процесів позапічної обробки і безперервного розливання сталі надава|робитиме|тиме світовий ринок металопро­дукції|, на якому вимоги до якості заго|заготовки|товки безперервно| посилюються.

Головним завданням|задачею| української металургії в даний час|нині| є|з'являється| збереження|зберігання| і розширення присутності на світовому ринку, що пов'язане з достатньою якістю, гаран­тіями| виконання крупних постачань і низькою ціною метал­опродукції|. В ціл|загалом|ому динаміка розвитку металургійної промисловості України вимагає принципово нових стратегічних підходів до реконструкції підприємств і збалансованої політики в області інвестицій. Згі|згідно з|дно національній програмі розвитку металургійного комплексу| в Україні в даний|нині| час все перспективні капіталовкладень в чорну металургію зв'язані, головним чин|із|ом, з планами структурної перебудови галузі. При цьому особлива увага приділяється вимогам ринку, особливо| питанню підвищення якості та зміні структури виробництва металопродукції за обов'язкової умови зменшення ресурсів| і енерговитрат.

II МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

5. МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ

5.1 Лабораторна робота №1

Моделювання процесу кристалізації зливка|зливка| спокійної сталі

Мета|ціль| роботи - ознайомлення з|із| процесом кристалізації речовин, що мають ідентичний механізм кристалізації зі|із| сталлю; вивчення закономірностей кристалізації зливків|зливків|.

Теоретичні відомості|Вступ|

Завершальною стадією всіх сталеплавильних процесів є|з'являється| випуск готової сталі в ківш з|із| наступним розливанням її у виливниці та витяганням зливка. Перехід металу з|із| рідкого стану в твердий пов'язаний з формуванням кристалічної структури, при якій атоми знаходяться одне від одного щільніше, що призводить до зменшення питомого об'єму|обсягу| металу і усадки від 2 до 5,3%. Перехід сплаву з|із| рідкого стану|стану| в твердий супроводжується|супроводжується| двома наступними|такими| процесами – кристалізацією і твердінням.

Кристалізацією називається утворення (формування) з розплаву окремих кристалічних зон зливка.

Твердінням називається процес, пов'язаний з динамікою збільшення кількості твердої фази і зменшення об'єму рідкої фази в різних частинах зливка. Первинна кристалізація для зливків|зливків| визначає їх механічні та спеціальні властивості, а дефекти, що виникають при кристалізації сплавів, практично непоправні.

Не дивлячись на те, що дуже поширена думка, що дефекти литої структури усуваються в процесі наступної обробки тиском|тисненням|, такі види їх, як тріщини, усадкові раковини, макроліквація| та інші переносяться в готові вироби і багато в чому визначають їх властивості. Одним з основних завдань|задач|, що стоять перед металургами, є|з'являється| дослідження|вишукування| способів управління розмірами і формою литого зерна з метою отримання|здобуття| здорової однорідної дрібнозернистої литої структури. Рідкий стан|стан| металу характеризується великою рухливістю атомів, при поступовому охолоджуванні атоми знижують свою рухливість і при наближенні до температури затвердіння починають|починають| групуватися, створюючи комплекси атомів, схоже розташованих|схильних| із|із| структурою грат кристалів. Спочатку ці угрупування малі, але|та| при подальшому|дальшому| пониженні температури вони можуть досягати таких розмірів, що стають стійкими і служать надалі зародками або центрами кристалізації. Зростання кристала полягає в тому, що до граней зародків приєднуються все нові атоми рідкого металу. Спочаткукристали ростуть вільно, зберігаючи правильну геометричну форму, та при зіткненні із сусідніми кристалами зростання контактних граней припиняється, а продовжують рости лише вільні грані. В результаті кристали не мають геометрично правильної форми і називаються зернами або кристалами.

Величина зерен залежить від числа центрів кристалізації і швидкості росту кристалів. Чим більше центрів кристалізації, тим більше кристалів утворюється в даному об'ємі|обсязі|, тим дрібніше|мілкий| буде структура. На утворення центрів кристалізації впливає швидкість охолоджування розплаву чим більше швидкість охолодження металу, тим більше виникає в ньому центрів кристалізації та зерна виходять дрібніше|мілкий|, і навпаки. Штучне зародження центрів кристалізації можна здійснювати введенням|вступом| спеціальних речовин-модифікаторів.

Рідкий метал, потрапляючи у виливницю, починає твердіти насамперед|передусім| біля|у| її стінок. Зіткнення з|із| холодними стінками призводить|наводить| до розвитку високих швидкостей охолодження і зародження великої кількості центрів кристалізації. Завдяки інтенсивному охолоджуванню і виникненню великої кількості зародків на |у| стінках виливниці утворюється тонкий поверхневий|зверхній| шар (5…15 мм) дрібних|мілких| рівноосних| кристалів. Цей шар представляє|уявляє| першу зону (3) (рис. 5.1). При утворенні першої зони відбувається|походить| уповільнення швидкості охолодження внаслідок|внаслідок| нагрівання стінок виливниці та уповільнення відведення тепла через безперервно товстіючу скориночку затверділого металу. Крім того, об'єм|обсяг| зливка|зливка| при затвердінні і подальшому|наступному| охолоджуванні зменшується, а розмір нагрітої виливниці збільшується, і зазор, що утворюється, також затрудняє відведення тепла. Завдяки цим обставинам, швидкість кристалізації різко знижується і протікає при значно меншому числі її центрів. Це створює умови для формування другої зони великих стовбчастих| кристалів |(4) (транскристалізаційна зона). Направлення|напрям| зростання кристалів |зросту| визначається направленням|напрямом| відведення тепла, тобто перпендикулярно стінці виливниці Протяжність зони залежить| від температури і хімічного складу металу.

Із|із| збільшенням товщини затверділого металу і, отже, зменшенням інтенсивності відведення тепла в центральній частці|частині| зливка|зливка| частка|частина| розплаву, що залишилася, кристалізується сповільнено|уповільнений|, але|та| при більшому числі центрів кристалізації, роль яких виконують неметалічні включення|приєднання|, витиснені в цю зону. Ці умови створюють третю зону безлюдно орієнтованих кристалів (5), які стають дрібнішими|мілкими| у міру наближення до осі зливка|зливка|.

Рис. 5.1. Схема кристалічної структури зливка спокійної сталі:

1 - міст над раковиною; 2 - усадкова раковина; 3, 4 - порожнечі та рихлість; 5 - рівноорієнтовані кристали; 6 - дрібні рівноосні кристали; 7, 8 - зона стовбчастих кристалів; 9 - стовбчасті кристали, направлені до теплового центру; 10 - конус осадження.

|У нижній частині|частині| зливка|зливка| утворюється конус осадження (6). Результат опускання вниз сформованих в центрі розплаву кристалів та їх уламків обумовлен більшою щільністю затверділого металу в порівнянні з рідким.

З|із| добре формованих неорієнтованих кристалів утворюється “міст” щільного металу у верхній частині зливка|зливка| (1).

У верхній частині зливка|зливка| спокійної сталі (СП) утворюється порожнина (усадкова раковина (2)). Причиною її виникнення є|з'являється| зменшення об'єму|обсягу| затверділого металу в порівнянні з об'ємом|обсягом| рідкого розплаву. У киплячій сталі (КП) усадкова раковина або відсутня, або за розмірами дуже мала - її компенсує сума всіх газових пухирців|пузирів| і порожнеч|пустот|. У зливках|зливках| напівспокійної сталі (ПС) у верхній частині|частині| утворюються невеликі усадкові порожнини у вигляді декількох газових раковин.

Структурна неоднорідність зливків|зливків| утрудняє отримання|здобуття| сталевих виробів з|із| однаковими технічними властивостями в їх різних частинах|частинах|.