Многим отраслям техники во всевозрастающих количествах нужны стальные отливки, поковки, прокат большой толщины и к тому же с высокими механическими свойствами. А особенности традиционной металлургической технологии таковы, что чем толще, скажем, прокат, тем ниже его пластичность, вязкость, сопротивление воздействию нагрузок, температур, давлений. И более того, все эти свойства оказываются неодинаковыми в разных направлениях, например, по толщине листа. Причины известны. Во-первых, толстый лист наследует от крупного слитка его химическую неоднородность, а во-вторых, имевшиеся в слитке неметаллические включения вытягиваются вдоль направления прокатки, образуя строчечную структуру. Стремление повысить качество толстого металла привело в свое время к рождению ряда новых технологий, в частности, электрошлакового переплава (ЭШП). Рафинирование шлаками очищает металл от вредных примесей, а направленная снизу вверх кристаллизация обеспечивает получение хорошей структуры. Вот почему слитки из переплавленного металла, независимо от их сечения и массы, отличаются удивительной химической однородностью и плотностью. И хотя ЭШП удорожает металл, альтернативы ему до недавнего времени для получения высококачественного толстого листа не было. А ведь в арсенале металлургии немало способов приготовления жидкой стали требуемой чистоты.

Но одного этого мало. Надо еще суметь из такой стали получить слиток, свободный от химической и структурной неоднородности. Для этого, конечно, необходимо процесс кристаллизации стального слитка сделать управляемым.

Интересную идею в этом направлении высказал более тридцати лет назад академик Н. Т. Гудцов. Он предложил для коренного улучшения структуры будущего слитка устранять чрезмерный перегрев расплава. Ведь именно перегрев как бы расширяет период кристаллизации, за время которого и успевают развиваться всякого рода неоднородности структуры. Конечно, в идеале перегрев должен быть совсем незначительным, но как сделать это, если подготовка металла, обеспечение его жидко-текучести, заполнения формы, словом, технология литья требуют довольно значительного предварительного перегрева. И Гудцов предложил бороться с перегревом, вводя в изложницу, куда заливают сталь, макрохолодильники в виде металлических стержней, пластин. Он назвал их внутренними кристаллизаторами.

Институту электросварки в содружестве с Институтом проблем литья АН УССР и рядом промышленных предприятий удалось реализовать эту идею и создать принципиально новый класс металлических материалов, которые названы армированными квазимонолитными материалами — АКМ. В зависимости от конструкции армирующего вкладыша, его материала и условий литья можно получать слиток, а значит, и лист различного строения. Например, если взять вкладыш из стали, аналогичной по составу заливаемому металлу и содержащей минимум вредных примесей, и подобрать режим так, чтобы вкладыш за время кристаллизации полностью расплавился, то толстый лист из такого слитка по свойствам будет соперничать с листом ЭШП, а по стоимости Окажется значительно дешевле. Нерасплавившийся вкладыш обеспечивает листу слоистое строение, что придает ему недостижимый в монолитном материале комплекс свойств. Главное из них — способность противостоять лавинообразным разрушениям, задерживая распространение трещин.

Благодаря этому АКМ целесообразно применять прежде всего в производстве сосудов высокого давления, труб для арктических газопроводов, для различных строительных конструкций.