Сучасна електрометалургія, 2025, №04

2025 №04 (05)

DOI of Article 10.37434/sem2025.04.06

2025 №04 (07)

---

Сучасна електрометалургія, 2025, #4, 37-42 pages

Ліквація в сталевому зливку та можливості її зниження

Ф.К. Біктагіров, К.В. Злигорєв

ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: biktagirfk@ukr.net

Реферат
Розглянуто проблему хімічної макронеоднорідності у сталевих зливках, причиною утворення якої є перерозподіл (ліквація) розчинених у залізі елементів між твердою та рідкою фазами в процесі твердіння металу. Відзначено, що найбільш схильними до ліквації є вуглець, сірка та фосфор, накопичення яких призводить до утворення загальної та локальних форм хімічної макронеоднорідності. Розглянуто основні гіпотези щодо механізму формування осьових (V-подібних) та позацентрових (A-подібних) дефектів хімічної неоднорідності та роль двофазної зони в їх розвитку. Підвищений вміст ліквуючих домішок у дефектних зонах створює небезпеку передчасного виходу з ладу або навіть руйнування виробу, виготовленого зі зливка. Наведені результати дослідження валка зі сталі 70Х3ГНМФ підтверджують, що у 48-тонному зливку, з якого валок був виготовлений, спостерігається позитивна ліквація з перевищенням допустимого вмісту вуглецю в окремих зонах. Також відзначено прояв V-подібних та A-подібних дефектів, де вміст сірки підвищено у 2...5 разів. Розглянуто традиційні та сучасні технологічні заходи боротьби з макросегрегацією: зниження домішок, багатоковшове розливання (Multi-pouring), а також імпульсну магніто-осциляцію з гарячим верхом (НРМО) і електрошлаковий підігрів та перемішування (ЕШПП). Показано, що примусова конвекція розплаву в середині зливка сприяє зменшенню протяжності двофазної зони, вирівнюванню складу та потенційному зниженню хімічної макронеоднорідності. Автори підкреслюють, що застосування методів зовнішнього впливу, зокрема методу ЕШПП, дозволяє не лише усунути усадкові дефекти, а й підвищити хімічну однорідність сталі та свідчить про перспективність його використання для підвищення якості сталевих зливків. Бібліогр. 22, табл. 2, рис. 4.
Ключові слова: сталевий зливок, ліквація, хімічна макронеоднорідність, дефекти, зовнішній вплив, підігрів і перемішування металу

Отримано 01.10.2025
Отримано у переглянутому вигляді 11.12.2025
Прийнято 22.12.2025

Список літератури

1. Ageev, N.V. (1947) The nature of chemical bonds in metallic alloys. Moscow, Leningrad: Publishing House of the Academy of Sciences of the USSR [in Russian].
2. Weingart, U. (1967) Introduction to the physics of metal crystallization. Moscow, Mir [in Russian].
3. Flemings M.C. (1974) Solidification processing materials. In: Science and engineering series. New York.
4. Saratovkin, D.D. (1957) Dendritic crystallization. Moscow, Metallurgizdat [in Russian].
5. Gulyaev, B.B. (1950) Solidification and heterogeneity of steel. Moscow, Metallurgizdat [in Russian].
6. Efimov, V.A. (1976) Steel casting and crystallization. Moscow, Metallurgy [in Russian].
7. Tageev, V.M. (1952) Heterogeneity of the structure of steel ingots. In: Steel ingot. Moscow, Metallurgizdat, 40–66 [in Russian].
8. Tageev, V.M., Smironov, Yu.D. (1958) Study of the formation of off-axis heterogeneity in steel ingots and castings. In: Solidification of Metals. Moscow, Mashgiz, 352–372 [in Russian].
9. Smirnov, Yu.D. (1969) On the mechanism of the formation of off-axis heterogeneity in steel ingots. Problems of the Steel Ingot, 3, 49–53 [in Russian].
10. Suzuki, K., Taniguchi, K., Watanabe, J. (1979) Control of macro-segregation in large forging ingots by vacuum carbon deoxidation. In: Proc. of the Sixth Inter. Conf. on Vacuum Metallurgy, San Diego, California.
11. Suzuki K., Taniguchi K. (1981) The mechanism of reducing «A» in steel ingot. Tranact. Iron and Steel Inst., Jap., 4, 235–342.
12. Efimov, V.A. (1969) State and prospects of research in the field of improving steel casting and the quality of steel ingots. In: Problems of the steel ingot. Moscow, Metallurgizdat, 3–24 [in Russian].
13. Dickenson, H.S. (1965) Segregation in large steel ingots. Iron and Steel Institute, 1, 177–196.
14. Wutao, T., Xiong, Z., Houfa, S., Baicheng, L. (2014) Numerical simulation on multiple pouring process for a 292t steel ingot. Research and Development, 11(1), 52–58.
15. Barabash, V.V., Biktagirov, F.K. (2024) Application of external influence in the production of steel ingots. Suchasna Elektrometalurhiya, 1, 40–48 [in Ukrainian]. DOI: https://doi.org/10.37434/sem2024.01.05
16. Shapovalov, V., Biktagirov, F., Gnatushenko A. et al. (2020) Method for preparing steel ingot. Pat. Chine ZL2018 1 1041752.7, 02.06.2020.
17. Barabash, V.V., Biktagirov, F.K., Shapovalov, V.O. et. al. (2024) New method for improving physical homogeneity of steel ingots. In: Proc. of the VII Inter. Conf. on Welding and Related Technologies, WRT 2024, 7–10 October, Yaremche, Ukraine. DOI: https://doi.org/10.1201/9781003518518
18. Barabash, V.V., Biktahirov, F.K., Shapovalov, V.O., Hnatushenko, O.V. (2004) The influence of metal heating and stirring on the conditions of steel ingot solidification. In: Proc. of the 18th Inter. Conf. on scientific on Science and Education, Hajduzsobozlo, Hungary, 04–11 January.
19. Biktagirov, F.K., Barabash, V.V. (2025) Influence of electroslag heating and stirring of metal on the physical homogeneity of experimental 40Kh steel ingots. Casting Processes, 2(160), 10–19 [in Ukrainian]. DOI: https://doi.org/10.15407/plit2025.02.010
20. Li, H.C., Liu, Y.X., Zhang, Y.H. et al. (2018.) Effects of hot top pulsed magneto-oscillation on solidification structure of steel ingot. China Foundry, 15, 110–116. DOI: 10.1007/s41230-018-7198-z
21. Zhang, F., Zhong, H.G., Yang, Y.Q. et al. (2022) Improving ingot homogeneity by modified hot-top pulsed magneto-oscillation. J. Iron Steel Res. Int., 29, 1939–1950.
22. Zhong, H., Huang, J., Han, K. et al. (2024) Homogenization technology for heavy ingots: Hot-top pulsed magneto-oscillation. Metallurgical and Materials Transact., 55, 1083–1097. DOI: https://doi.org/10.1007/s11663-024-03019-z

---

Реклама в цьому номері:

---