Влияние неметаллических включений на разливаемость стали

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Влияние неметаллических включений на разливаемость стали

Ромашкин А.Н.

Разливаемость стали - важная технологическая характеристика, во многом определяемая количеством и качеством неметаллических включений. Известно, что непрерывной разливке раскисленной алюминием стали очень легко могут воспрепятствовать твердые частицы Al₂O₃, уже имеющиеся в ней и образующиеся непосредственно в полости разливочного стакана [1, 2]. Склонность частиц глинозема к налипанию на стенки огнеупоров, а также на уже существующий слой отложений объясняется снижением приобретенной поверхностной энергии [3]. Для предотвращения закупоривания разливочных каналов проводят обработку кальцием [1, 4]. Применение такого технологического приема обычно дает эффект, однако, при этом требуется обеспечить точное содержание кальция в металле, соответствующее возможности образования необходимых включений при имеющейся концентрации кислорода, алюминия и серы.

Пример зависимости разливаемости стали от концентрации в ней кальция приведен на рис. 1.

Рис. 1. Влияние содержания кальцитя в металле на количество разлитой стали; светлые точки - 0,017...0,021 % S; черные точки - 0,023...0,028 % S [12].

неметаллическое включение разливаемость сталь

Данная зависимость сугубо индивидуальная для каждого предприятия и для каждой марки стали, так как аргументов в данном случае является содержание кальция, тогда как более правильно рассматривать в качестве такового содержание СаО во включениях.

В общем случае, с целью повышения разливаемости стали при определении требуемой концентрации кальция следует исходить из того, что если после ввода кальция оксидные включения модифицированы не в полной мере и по составу отвечают CaO·6Al₂O₃ или CaO·2Al₂O₃, зарастание стакана может продолжаться. Также оно может иметь место, если в металл было введено слишком большое количество кальция, в таком случае это связано с выделением твердых частиц CaS [3, 6].

Обработка стали кальцием позволяет предотвратить закупоривание только в том случае, когда она обеспечивает формирование легкоплавких соединений [5], к которым в системе CaO-Al₂O₃ относится, прежде всего, 12CaO·7Al₂O₃ (рис. 2) - частицы такого состава, находясь при температурах разливки в жидком виде, не склонны на налипанию на огнеупорные материалы и, соответственно, не приводят к закупориванию. Но при этом надо учитывать то, что соединения состава 12CaO·7Al₂O₃из всех алюминатов наиболее негативны в отношении вязкости и пластичности металла, поэтому в случае производства стали для изделий ответственного назначения, например, штрипса для магистральных газопроводов или листа для платформ буровых станций, несмотря на хорошую разливаемость, формирование включений подобного состава следует избегать.

Диаграмма состояния CaO-Al2O3

Зарастание также должно быть предотвращено, если основным типом включений является 3CaO·Al₂O₃, т.к. соединения такого состава сравнительно легкоплавки и на этапе разливке могут находиться в состоянии расплава. Однако трехкальциевые алюминаты в металле при обработке кальцием не образуются.

Алюминат CaO·Al₂O₃ имеет относительно высокую температуру плавления, но, несмотря на это, многочисленные, например, [10, 11] исследования осаждений на стенках стаканов показали отсутствие в них соединений такого состава - отложение состоят из частиц CaS, Al₂O₃, CaO·6Al₂O₃, CaO·2Al₂O₃, покрытых полностью или частично сульфидной оболочкой. В работе [7] сообщается, что включения CaO·Al₂O₃ не осаждаются на стенках разливочных стаканов и, соответственно, не приводят к их закупориванию. Исходя из этого можно сделать вывод, что для обеспечения наиболее высоких характеристик вязкости и пластичности стали (о влиянии состава включений на вязкость и пластичность можно прочесть здесь) при ее хорошей разливаемости следует создавать условия для формирования оксидной фазы, по составу отвечающей алюминату CaO·Al₂O₃.

В необработанной кальцием стали для улучшения ее разливаемости необходимо предотвращать образование частиц корунда и обеспечивать формирование жидких марганцовистых алюмосиликатов состава спессартита (3MnO·Al₂O₃·3SiO₂). Включения такого состава при температурах разливки также находятся в жидком виде и, соответственно, не провоцируют закупоривание каналов. Кроме того включения такого типа ввиду их хорошей деформируемости являются наиболее приемлемыми в стали для глубокой вытяжки [8].

Использованная литература

1. Saxena S. K., Sandberg H., Weldenstorm T. // Scandinavian Journal of Metallurgy. 1978. V. 7. № 3. P. 126...133.

2. Прешерн В., Кметич М., Розман А. и др. Опыт применения обработки стали порошковой проволокой с силикокальцием на "Словенских сталеплавильных заводах". В работе [10], С. 108...122.

3. Хисом. М. И. Физические и химические аспекты зарастания стаканов во время непрерывной разливки. В работе [10], С. 136...157.

4. Пеликани Ф., Дюран Б., Гессье А. Основы обработки стали кальцием и состояние усвоенного ею кальция. В работе [10]. С. 45...58.

5. Виноградов В. В., Фетисов А. А., Жучков В. И. Улучшение качества и разливаемости металла путем совершенствования технологии его раскисления при внепечной обработке // Металлург. 2003. № 10. С. 45...47.

6. 6. Туркдоган Е. Т. Металлургические последствия усвоения кальция жидкой и затвердевшей сталью. В работе [10], С. 19...45.

7. Климначук В. В., Шебанц Э. Н., Ларионов А. А. и др // Сталь. 2006. № 5. С. 27.

8. Туркдоган Е. Т. Раскислении и десульфурация в ковше и неметаллические включения в стали - теоретические основы и практические наблюдения. В работе [10]. С. 68...99.

9. Дуб А. В., Гошкодера С. В., Ефимов С. В. и др. Исследование и управление неметаллическими включениями в низколегированной трубной стали // Черные металлы. Цветные металлы. Специальный выпуск. Октябрь. 2005. С. 30...35.

10. Фэрис Ф., Бисли Д. Разработка технологии ввода порошковой проволоки на заводе в Темплборо компании "Ротерем Инджиниринг Стил". Обработка стали кальцием: материалы междунар. симп. по обработке стали кальцием. Пер. с англ.; под. ред. и с предисловием Б. И. Медовара. Киев: ИЭС им. Е. О. Патона АН УССР, 1989. С. 177...188.

11. Чоу С. Л., Шир Ф. С., Янг П. С. и др. Обработка в ковше раскисленной алюминием стали AISI 1018 кальциевой проволокой, армированной стальной оболочкой. Там же. С. 363...372.

12. Faulring G. M., Farrell J. W., Hilty D.C. // Electric furnace conf. proc. 1979. V. 37. P. 219...229.

Размещено на Allbest.ru