Повышение качества стали - это уменьшение неметаллических включений, газов, вредных примесей

СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА СТАЛИ

Хорошая пластичность при обработке давлением.

Нет неметаллических включений продуктов раскисления.

Нет усадочной раковины.

Свойства к и п я щ е й стали

А б в г д е

Puс. 23. Схема строения стальных слитков:

а – тонкая наружная корка из мелких рав­ноосных кристаллов; Б - зона крупных столбчатых кристаллов (дендритов); В – зона крупных неориентированных кристал­лов; Г - конус осаждения; Д – средняя зона с отдельными пузырями; мелкокристалли­ческая зона у донной части слитка; К – зона вторичных круглых пузырей; П- зона сотовых пузырей, вытянутых к оси слитка и располагаю­щихся между кристаллитами Б; С – промежуточная плотная зона.

Зональная ликвация - неоднородность состава стали в различных частях слитка. В верхней части слитка из-за конвекции жидкого металла содержание серы, фос­фора и углерода увеличивается в несколь­ко раз, а в нижней части -уменьшается. Зональная ликвация приво­дит к отбраковке металла вследствие от­клонения его свойств от заданных. Поэто­му прибыльную и подприбыльную части слитка, а также донную его часть при про­катке обрезают.

2.Развитие зональной ликвации (отходы 5-8%).

П о л у с п о к о й н а я с т а л ь (рис. 23, в, е) имеет промежуточную раскисленность между спокойной и кипящей. Частично она раскисляется в печи и в ковше, а частично в изложнице благодаря взаимодействию оксида железа и углерода, содержащихся в стали. Слиток имеет в нижней части структуру спокойной стали, а в верхней – кипящей. Ликвация меньше, чем у кипящей, выход годного металла 90-95%.

ДЕФЕКТЫ выплавленного металла: раковины, ликвации, плены, осевая рыхлость, заворот корки, поперечные и продольные горячие трещины, подкорковые газовые пузыри, возникающие вследствие чрезмерной смазки рабочих поверхностей изложниц, мелкие трещины, волосовины.

Период кипения, раскисления и легирования стали называют периодом рафинирования.

Рис. 24. Схема технологических процессов производства стали

Основные элементы технологии полу­чения стали и возможные варианты со­временных технологических производств приведены на рис. 24. Основной вариант технологического процесса показан тол­стыми стрелками, тонкими стрелками по­казаны варианты технологии производства высококачественных сталей и сталей спе­циального назначения, требующие допол­нительной обработки вне плавильного агрегата, или переплава в специальных условиях. Пунктирными линиями показа­ны редко применяемые варианты получе­ния стали.

а) б)

Рис. 25. Схема обработки стали синтетиче­ским шлаком

Для повышения качества металла используют обработку металлов синтетическим шлаком, вакуум­ную дегазацию металла, электрошлаковый переплав (ЭШП), вакуумно-дуговой пере­плав (ВДП), переплав металла в электрон­но-лучевых и плазменных печах и другие способы.

Обработка металла синтетическим шлаком (рис.25) заключается в следую­щем. Синтетический шлак, состоящий из 55 % СаО, 40 % А1₂О₃, небольшого коли­чества SiO₂, MgO и минимума FeO, выплав­ляют в электропечи и заливают в ковш (рис. 25, а). В этот же ковш затем заливают сталь (рис.25, б). При перемешивании стали и шлака поверхность их взаимодейст­вия резко возрастает, и реакции между ними протекают гораздо быстрее, чем в плавильной печи. Благодаря этому, а так­же низкому содержанию оксида железа в шлаке сталь, обработанная таким спосо­бом, содержит меньше серы, кислорода и неметаллических включений, улучшаются ее пластичность и прочность. Такие стали применяют для изготовления ответствен­ных деталей машин.

Вакуумирование стали проводят для понижения концентрации кислорода, во­дорода, азота и неметаллических включе­ний. При вакуумной обработке стали про­исходит раскисление углеродом, так как при снижении давления в камере концен­трации углерода и кислорода становятся избыточными и появляется термодинами­ческая возможность протекания реакции окисления углерода. Вакуумирование ста­ли сопровождается кипением металла.

Электрошлаковый переплав (ЭШП) применяют для выплавки высококачест­венных сталей для шарикоподшипников, жаропрочных сталей для дисков и лопаток турбин, валов компрессоров, авиационных конструкций. Переплаву подвергают вы­плавленный в дуговой печи и прокатан­ный на круглые прутки металл. Источни­ком теплоты при ЭШП является шлаковая ванна, нагреваемая при прохождении че­рез нее электрического тока. Электриче­ский ток подводится к переплавляемому электроду 1, погруженному в шлаковую ванну 2, и к поддону 9, установленному в водоохлаждаемом металлическом кри­сталлизаторе 7, в котором находится за­травка 8 (рис.50). Выделяющаяся тепло­та нагревает шлаковую ванну 2 до темпера­туры свыше 1700°С и вызывает оплавление конца электрода. Капли жидкого металла 3 проходят через шлак, образуют под шлако­вым слоем металлическую ванну 4.

Перенос капель металла через основ­ной шлак способствует их активному взаимодействию, удалению из металла серы, неметаллических включений и рас­творенных газов. Металлическая ванна непрерывно пополняется путем расплавления электрода, под воздействием кри­сталлизатора постепенно формируется в слиток 6. Последовательная и направлен­ная кристаллизация способствует получе­нию плотного однородного слитка.

В результате ЭШП содержание кисло­рода в металле снижается в 1,5... 2 раза, концентрация серы снижается в 2... 3 ра­за, уменьшается содержание неметалличе­ских включений, они становятся мельче и равномерно распределяются в объеме слитка. Слиток отличается плотностью, однородностью, хорошим качеством по­верхности благодаря наличию шлаковой корочки 5, высокими механическими и эксплуатационными свойствами стали и сплавов. Слитки выплавляют круглого, квадратного, прямоугольного сечений массой до 110 т

Схема способов повышения качества стали

Дата добавления: 2014-01-05