Влияние перемешивания

Установление наличия (или отсут­ствия) элементов структуры жидкой стали или микронеравновесности рас­плавленного металла для технолога важно еще и потому, что в этом случае возможное внешнее воздействие спо­собно влиять на эту неравновесность. К числу таких внешних воздействий могут быть отнесены: перемешивание жидкого металла (продувка газами, вакуумно-пульсационное воздействие, электромагнитное перемешивание и т. п.), воздействие на металл ультра­звуком, раздробление на мельчайшие капли и т. д. Наиболее распространен­ным из перечисленных способов явля­ется перемешивание жидкой стали инертным газом (обычно аргоном).

Можно предположить, что дли­тельное перемешивание должно спо­собствовать не только выравниванию состава и температуры, но и достиже­нию микроравновесного состояния расплавленной стали. Не исключено, что приближение к равновесию мик­роскопических состояний расплава, т. е. повышение однородности его структуры ближнего порядка, вызовет изменение физических структурно-чувствительных свойств и улучшит ка­чественные характеристики рафини­рованного таким образом металла.

Например, экспериментальные данные показывают, что продувка ста­ли (особенно легированной) в ковше аргоном изменяет такие ее структур­но-чувствительные свойства, как плотность (рис. 10.4), кинематическая вязкость (и энергия активации вязкого течения),

Рис. 10.4. Зависимость плотности стали 40Х

(испытания при комнатной температуре) от

расхода аргона при продувке (V_Ar)

поверхностное натяжение. Поверхностное натяжение образцов легированной стали, отобранных по ходу продувки металла аргоном в ков­ше, возрастает. Можно предположить, что уменьшение степени микронеод­нородности расплава в результате ин­тенсивного перемешивания при вне-печной обработке вызывает увеличе­ние энергии взаимодействия его структурных единиц, что, в свою оче­редь, приводит к повышению поверх­ностного натяжения. Однако необхо­димы дальнейшие исследования для получения объективной характеристи­ки явления. Пока отсутствует объек­тивный практический критерий оцен­ки степени перемешивания (часто ог­раничиваются внешней картиной пе­ремешивания при моделировании или отбором проб на химический анализ и измерением температуры в несколь­ких точках конкретной емкости с ме­таллом). В то же время получивший распространение термин «гомогениза­ция» расплава объединяет комплекс процессов, в том числе выравнивание химического состава и температуры, достижение равномерного распреде­ления данного состава включений и газов в каждой единице объема метал­ла, а в необходимых случаях рафини­рование в процессе перемешивания металла от ряда определенных вклю­чений; к числу подобных явлений от­носится и ликвидация в процессе пе­ремешивания микронеоднородности расплава.