Кипящая сталь

Основная характеристика кипящей стали заключается в отсутствии усадочной раковины. Химический состав и структура образующегося сплава зависят от времени кипения и интенсивности протекающих процессов. После затвердевания, слиток состоит из пяти зон.

Какую сталь называют кипящей и где ее используют?

С термином «кипящая сталь» чаще всего сталкиваются люди, работающие в металлургической отрасли. Марки этой стали и их применение строго обозначены в нормативных документах, а технологии производства имеют свои отличительные особенности. Чтобы понять, что собой представляет кипящая сталь, какие ее виды существуют и чем они отличаются от спокойных сталей, необходимо более подробно рассмотреть ключевые характеристики данного материала.

Что это такое?

Кипящая сталь – это особый вид низкоуглеродистого металла, который при выходе из металлургической печи имеет состояние слабого раскисления. Наименование этой стали связано с тем, что химические реакции в сплаве продолжаются даже в процессе его затвердевания, когда слитки отливаются в специальные формы. Под воздействием растворенного в металле кислорода происходит окисление углерода, что визуально напоминает процесс кипения, сопровождаемый образованием пузырьков.

Основной причиной популярности кипящей стали является ее низкая стоимость производства. Кроме того, эта сталь обладает высокой пластичностью, а количество неметаллических включений в ее составе сведено к минимуму.

Кипящая сталь отличается от спокойной и полуспокойной в первую очередь степенью раскисления. Она более загрязненная газами и имеет неоднородную структуру. Углерод и нежелательные примеси чаще всего скапливаются в верхней части слитка, что приводит к необходимости удаления до 5% от его массы. Эти недостатки делают кипящую сталь нецелесообразной для производства ответственных изделий.

Спокойная сталь, в отличие от кипящей, уже прошла процесс раскисления, и ее структура является однородной и плотной, что позволяет ей выдерживать значительные механические нагрузки. Она также подходит для применения в сварных соединениях.

Основные характеристики

Кипящие стали характеризуются неоднородностью структуры и химического состава, что в свою очередь сказывается на некоторых эксплуатационных характеристиках. Прочность этого металла снижена из-за наличия сваренных при прокатке воздушных пузырьков, которые могут вызвать расслоение материала во время его вальцовки или штамповки.

• Проблемная свариваемость, так как неравномерное распределение по толщине изделия фосфора и серы отрицательно сказывается на металлургических свойствах. Повышенное содержание серы может привести к образованию кристаллизационных трещин вдоль шва и рядом с ним.
• Старение металла в области сварного шва, которое делает его хрупким при низких температурах.
• Более высокая подверженность коррозии по сравнению со спокойными и полуспокойными сталями.

Области применения кипящей стали

Эта металлопродукция имеет определенные ограничения в использовании. В частности, она не может быть применима для производства:

• крепежных элементов котлов, работающих под давлением;
• конструкций и оборудования, запланированных для использования при температурах ниже -20°C;
• аппаратов, работающих с динамическими, пульсирующими нагрузками;
• оборудования и конструкций, подверженных воздействию агрессивных, взрывоопасных и пожароопасных сред, сжатых и сжиженных газов.

Из слитков кипящей стали производятся полосы, листы, тонкие плиты, проволока, прутки, штрипсы и трубы, которые предназначены для изготовления продукции общего назначения.

Какие марки углеродистых сталей могут относиться к кипящим?

Для получения сплавов данного типа используются:

• углеродистые стали обыкновенного качества, производимые согласно ГОСТ 380-2005, и которые обозначаются как кп;
• качественные и высококачественные стали, контролируемые согласно ГОСТ 1050-88, с буквой кп.

В производственном процессе обычно применяются стали с содержанием углерода больше 0,15%.

​ Кипящие стали и их особенности

В сталелитейной отрасли часто употребляют термин «кипящая сталь». Это понятие обозначает особенный тип металла, обладающий специфическими производственными процессами и маркировкой. Чтобы детально разобраться в концепции кипящей стали, необходимо осветить ее уникальные характеристики.

Сталь классифицируется по степени раскисления, что особенно важно для снижения влияния кислорода на железо. При разливке стали в слитки маркировка осуществляется в соответствии с тремя основными и одним дополнительным признаком. Степень раскисления влияет на качество металла и зависит от концентрации газов, выделяющихся во время затвердевания.

Типы металлических сплавов:

• Спокойная сталь – имеет низкое содержание кремния, не превышающее 0,12%. Этот сплав отличается минимальной концентрацией неметаллических примесей, обладает однородной плотной структурой и хорошими механическими свойствами. Обычно это сырье используется для сварки благодаря своей высокой устойчивости к нагрузкам и деформациям. Наиболее часто она находит применение в создании конструкций, способных выдерживать большие нагрузки. Полуспокойная сталь – это тип сплава, который может кристаллизоваться без применения метода кипения. В процессе данной кристаллизации выделяется значительное количество газа. Он по своим свойствам близок к спокойной стали и иногда служит ее заменителем, но в отличие от кипящей стали, полуспокойная характеризуется меньшим количеством газовых пузырьков в своем составе.
• Кипящая сталь – это тип металлического сплава, содержащий химические элементы, такие как углерод, что играет ключевую роль в получении определенных металлоизделий путем пластической деформации, как в горячем, так и в холодном состоянии. В процессе производства кипящей стали в состав могут добавляться различные примеси и элементы для изменения свойств металла. Например, добавление определенного количества углерода может увеличить прочность продукта. Однако если содержание углерода превышает 2,14%, то такой сплав уже будет считаться чугуном.
• Существует еще один тип сплава, называемый закупоренной сталью, которая схожа с кипящей сталью, но отличается тем, что в процессе затвердевания углерод выделяется на уровне между спокойной и кипящей сталями. Для получения кипящей стали требует небольшое количество раскислителей, что создает поверхность сплава, твердеющую при затвердевании, что отличается от полуспокойной стали.

Говоря о химическом составе металлов, можно выделить два понятия: углеродистая сталь (не содержит примесей, улучшающих характеристики) и легированная сталь (при производстве, чтобы улучшить технологические свойства, могут добавляться такие химические элементы, как марганец, хром, никель, кремний и другие).

Характеристики кипящей стали

Кипящая сталь представляет собой низкоуглеродистый металл, который подвергся слабому раскислению после выхода из специализированной металлургической печи. Название данного вида стали происходит от факта, что еще во время затвердевания и отливки в формы в металле происходят химические реакции, которые вызывают выделение пузырьков угарного газа (CO). Кипящие стали широко востребованы благодаря своей доступности, пластичности и практически полному отсутствию неметаллических примесей.
Кипящая сталь содержит высокую концентрацию таких химических элементов, как:

• сера и фосфор, которые могут достигать до 5%;
• кремний, содержание которого может доходить до 0,07%.

Кипящая сталь обладает некоторыми уникальными особенностями, включая более высокую предрасположенность к деформационному старению по сравнению с другими видами сталей и склонность к расслоению в местах пузырьковых соединений. Этот материал может выдерживать низкие температуры вплоть до -20°C и обладает жаромостойкостью до 100°C, однако не устойчив к пульсирующим и динамическим нагрузкам.

Кроме того, использование кипящей стали для сварки оказывается неэффективным из-за ее способности плохо сцепляться. Также она подвержена коррозии. Данный сплав отличается тем, что он производится без применения сильнодействующих раскислителей, которые создаются в процессе взаимодействия с газообразными средами.
Затвердевшие слитки кипящей стали обычно имеют пять различных слоев, каждый из которых имеет свои уникальные характеристики. Основной слой включает в себя глубокие пузырьки, второй слой представляет зону с вторичными воздушными пустотами. Третий слой является промежуточным, за ним идет зона с пузырьками, оформленными в форме сот, а последний слой представляет собой жесткую оболочку.
Высококачественные литые металлы имеют толстую и плотную поверхность, и в процессе прокатки накопление пузырьков остается закрытым.

Маркировки кипящих сталей

Кипящая сталь, подобно другим металлическим изделиям, обладает специфической маркировкой, которая определяет ее характеристики. Стандартная маркировка, используемая для идентификации данного материала, это «кп». Данная буквенная аббревиатура используется для сталей, произведенных в соответствии с ГОСТ 380-2005 и ГОСТ 1050-88, которые содержат в своем составе 0,15% углерода.

• Сталь с маркировкой «05кп» имеет состав, включающий углерод (до 0,06%), кремний (до 0,03%), хром (до 0,1%) и марганец (до 0,4%). Этот сплав не подходит для машиностроительных целей и модернизаций.
• Сталь марки «08кп» имеет содержание углерода от 0,05 до 0,11% и включает хром (до 0,1%), марганец (0,25-0,5%) и кремний (до 0,03%).
• Маркировка «10кп» обозначает кипящую сталь со следующим составом: хром (0,015%), углерод (0,07-0,14%) и кремний (не более 0,07%).
• Кипящая сталь марки «11кп» содержит углерод в количестве от 0,05 до 0,12%, хром (до 0,15%) и кремний (не более 0,06%). Сталь «15кп» имеет более высокую концентрацию углерода (от 0,12 до 0,19%) и легирована хромом до 0,25%.
• Кипящая сталь «18кп» содержит углерод в пределах от 0,12% до 0,2% и низкое содержание хрома.

Все марки стали определяются содержанием кремния не более 0,04% и фосфора не более 0,035%. Марки «11кп» и «18кп» могут содержать небольшое количество остаточной меди в своем составе.

Области применения кипящей стали

Кипящая сталь имеет лишь определенные области применения и ее использование ограничено. Она не подходит для производства крепежных элементов, для котлов под высоким давлением, для металлических конструкций или устройств, планируемых к эксплуатации при температурах ниже -20°C, а также для деталей, взаимодействующих с агрессивными, легковоспламеняющимися или взрывоопасными компонентами. Тем не менее, ее можно использовать для производства основных металлических изделий, таких как трубы, прутки, листы и проволока.

Маркировка кипящей стали

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

• 05кп – углерод не превышает 0,06%, кремний составляет 0,03%, хром находится в пределах 0,10%, а марганец – 0,4%.
• 08кп – углерод находится в пределах 0,05-0,11%, хром – 0,10%, марганец варьируется от 0,25 до 0,50%, а кремний – до 0,03%.
• 10кп – сталь содержит углерод в диапазоне 0,07-0,14%, хром (0,15%), кремний (не более 0,07%).
• 11кп – углерод варьируется от 0,05 до 0,12%, хром – 0,15%, кремний — не более 0,06%.

Таким образом, маркировка кипящей стали основывается на содержании углерода в сплаве, выраженном в сотых или десятых долях.

Применение кипящей стали

Из-за сниженных эксплуатационных характеристик, применение кипящей стали запрещено в следующих областях:

• Элементы крепежа котлов, работающих под высоким давлением;
• Конструкции, используемые при температурах ниже -20 градусов;
• Аппараты, подверженные пульсирующим нагрузкам или динамическим изменениям;
• Оборудование, контактирующее с агрессивными веществами или опасными средами.

Соответственно, характеристики кипящей стали подойдут для производства металлопроката в виде:

1. труб;
2. прутков и листов;
3. полос и проволоки;
4. штрипс и тонких плит.

Сплав «кп» используется в процессе производства изделий, которые не имеют критического значения для конструкции или эксплуатации конечных объектов.

Какая сталь обыкновенного качества относится к кипящей?

В процессе выплавки сталь не должна содержать марганец и должна содержать не более 0,05% кремния.

Согласно ГОСТ 380-2005, стали обыкновенного качества могут быть как кипящими, так и спокойными.

Наиболее распространенными марками кипящей стали считаются Ст0, Ст1, Ст2 и Ст3. Эти марки малоуглеродистой стали часто используются в строительстве и для производства проката. Например, марка Ст3кп (кипящая сталь) получила высокую популярность благодаря сбалансированным характеристикам между прочностью, пластичностью и экономичностью.

Адрес: Красноярский край, г. Сосновоборск, ул. Заводская, д. 1, корп. 2.

Согласие посетителя сайта https://smk124.ru на обработку персональных данных

Я, своим свободным волеизъявлением и в собственных интересах, даю согласие ООО «СтройМК», зарегистрированному по адресу: https://smk124.ru, на автоматизированную и неавтоматизированную обработку моих персональных данных, включая использование интернет-сервисов на сайте https://smk124.ru, в соответствии со следующим перечнем:

• персональные данные – номер телефона, адрес электронной почты, фамилия, имя, отчество;
• источник перехода на сайт https://smk124.ru и информация, полученная в результате поискового или рекламного запроса;
• данные о пользовательском устройстве, такие как разрешение экрана, версия и другие атрибуты, характеризующие устройство;
• пользовательские клики, просмотры страниц, заполнения форм, взаимодействие с баннерами и видео;
• данные, относящиеся к аудиторным сегментам;
• номер телефона, адрес электронной почты, фамилия, имя, отчество; параметры сессии;
• данные о времени посещения;
• идентификатор пользователя из cookie, используемый для повышения осведомленности посетителей сайта https://smk124.ru о продуктах и услугах ООО «СтройМК», а также для предоставления релевантной рекламной информации, оптимизации рекламы, исполнения договорных обязательств, проведения рекламных кампаний и маркетинговых исследований.

Также даю свое согласие на передачу со стороны ООО «СтройМК» моих персональных данных как посетителя сайта https://smk124.ru, третьим лицам, с которыми ваше предприятие сотрудничает. ООО «СтройМК» имеет право обрабатывать мои персональные данные следующими способами: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, обновление, изменение, использование, передачу (распространение, предоставление, доступ).

Настоящее согласие начинает действовать с момента доступа на сайт https://smk124.ru и сохраняет свою силу в течение времени, установленного действующим законодательством Российской Федерации.

Основанием для обработки персональных данных являются: Статья 24 Конституции Российской Федерации; ст. 6 Федерального закона № 152-ФЗ «О персональных данных».

Персональные данные обрабатываются до завершения всех действий относительно них. Кроме того, обработка персональных данных может быть прекращена по запросу самого субъекта данных.

Хранение персональных данных, зафиксированных на бумажных носителях, осуществляется в соответствии с Федеральным законом № 125-ФЗ «Об архивном деле в Российской Федерации» и другими нормативными актами в области архивирования. Срок или условие прекращения обработки персональных данных: закрытие ООО «СтройМК».