Разработка технологии внепечной обработки стали

С каждым годом повышаются требования потребителей к качественной стали. Качество стали, прежде всего, определяется содержанием вредных примесей, при этом существенное влияние на него оказывают неметаллические включения. Известно, что в процессе разрушения металла значительную роль играет не только количество включений, но и их распределение, морфология, т.е. форма, размер, состав.

Неметаллическими включениями называются содержащиеся в стали и отливках соединения металлов с неметаллами, таких как кислород, сера, азот, фосфор, водород и др. Почти все включения, кроме специальных дисперсных, являются концентраторами напряжений в отливках, ускоряют зарождение, развитие трещин и оказывают существенное влияние на характер разрушения. Степень влияния включений на свойства отливок зависит от типа, формы, размеров, состава, расположения, твердости, температуры плавления, стабильности и других характеристик.

Наиболее часто встречающиеся в структуре литой стали типы неметаллических включений представлены на рис. 1.

Рис. 1 Типы включений в среднеуглеродистой стали, × 200:

I – глобулярные дезориентированные;

II – эвтектические, ориентированные по границам зерен;

III – угловатые дезориентированные Методика

В работе выбран метод рафинирования стали в ковше с донной продувкой, с комбинированным верхним вводом десульфурирующих шлакообразующих порошкообразных материалов в токе аргона.

Вдуваемые в расплав шлакообразующие порошкообразные материалы являются реагентами, с максимальной скоростью взаимодействия с металлом и высокой степенью использования вдуваемых смесей. Достоинством метода является введение реагента и металла струей газоносителя, который оказывает положительное воздействие на металлический расплав (рис.2).

а

б

Рис. 1 - Схема продувки металла в ковше (а-верхняя продувка, б-комбинированная продувка)

Была спроектирована и изготовлена модель установки для процесса удаления неметаллических включений из жидкости при продувке газом через донную пробку и верхней фурмы. В частности, оценивалось влияние верхней фурмы на интенсивность перемешивания, продолжительности продувки на количество удаленных неметаллических включений.

Результаты

На экспериментальной установке была проведена серия экспериментов по изучению процессов удаления включений из жидкости при продувке через донную пробку (1) и совместно с верхней фурмы (2), с разной длительностью продувки. Графические результаты представлены на рис. 3.

Рисунок-3. Зависимость количество удаленных включений от продолжительности продувки. 1- при продувке через донную пробку; 2-комбинированная с верхней фурмой

Заключение. Установлено наличие пороговых значений интенсивности и продолжительности продувки, после достижения которых дальнейшая обработка становится малоэффективной.