Развитие теоретических основ, разработка и внедрение комплекса ресурсосберегающих технологий внепечной обработки стали


Разработка и Совершенствование технологии внепечной обработки стали высокоактивными элементами



страница5/6
Дата06.06.2016
Размер0.65 Mb.
ТипАвтореферат диссертации
1   2   3   4   5   6

5Разработка и Совершенствование технологии
внепечной обработки стали
высокоактивными элементами


Современную металлургию характеризует развитие новых технологических схем производства стали с гарантированной степенью чистоты, которые достигаются путем регулирования химического состава как матрицы, так и неметаллических включений. Усилия, направленные на снижение содержания серы и других нежелательных примесей, а также неметаллических включений до сверхнизких уровней требует больших затрат на оборудование (новое или модернизацию существующего), а также высоких эксплуатационных расходов.

В настоящее время все большее распространение получают стали, микролегированные высокоактивными элементами, которые при незначительном содержании в металле приводят к коренному улучшению качества и значительному повышению комплекса физико-механических, служебных и технологических свойств металлопродукции.

Введение высокоактивных добавок в сталь связанно со значительными потерями и нестабильностью усвоения в результате взаимодействия с примесями металла (кислород, сера, азот), оксидами шлака и атмосферой.

Для снижения степени взаимодействия высокоактивных элементов с кислородом различных фаз на выпуске из сталеплавильного агрегата предложили вводить высокоактивные добавки в алюминиевых контейнерах-стаканах, являющихся защитной оболочкой для наполнителя. Растворение защитной оболочки и наполнителя происходит под уровнем металла, что предотвращает их контактное взаимодействие с кислородом шлака и атмосферы. Раскисление стали при растворении алюминиевой оболочки защищает высокоактивные элементы от взаимодействия с кислородом металла.

Разработанный способ опробован при модифицировании кальцием стали марок 42CrMo4, ST52-3N, SS2172, Св08Г2С.

Усвоение кальция при его вводе в защитной оболочке (в алюминиевом контейнере-стакане) отличается большей стабильностью и на отдельных плавках составляет 10 % и более. Результаты обработки металла силикокальцием по различным вариантам ввода приведены в таблице 5.

Таблица 5 – Результаты ввода кальция в сталь по различным вариантам


Вариант ввода
кальция

Марка
стали

Кол-во плавок

Введено кальция без учета угара, %

Концентрация кальция в металле, %

Коэффициент усвоения кальция, %

Один
контейнер-стакан

SS2172-01

3

0,0075

0,0006

8,0-8,0

8,0


Два
контейнера-стакана

42CrMo4V,

SS2172-01, ST52-3N, Св08Г2С



18

0,015

0,0007-0,0015

4,7-10,0

7,6


Три контейнера-стакана

42CrMo4V

3

0,0225

0,0009-0,0024

4,0-10,7

8,3


Всего по варианту

24

0,0075-0,0225

0,0006-0,0024

4,0-10,7

7,7


Продолжение таблицы 5

Один контейнер-стакан+россыпью на дно ковша

42CrMo4V, ST52-3N, Св08Г2С

6

0,015-0,030

0,0008-0,0018

3,7-6,0

5,0


Россыпью на дно ковша

42CrMo4V, SS2172-01 Св08Г2С

32

0,0075-0,035

0,0002-0,0020

1,5-8,7

4,4


Примечание. В знаменателе – среднее значение.

На содержание кальция в готовом металле оказали влияние следующие факторы: окисленность шлака перед выпуском (FeO+MnO), длительность выпуска металла, длительность затопления контейнера-стакана, содержание алюминия в металле.

Абсолютные значения усвоения алюминия на всех плавках по всем вариантам колебались в широких пределах – от 17,4 до 52 %. Оценка эффективности ввода алюминия в сталь в контейнерах-стаканах (при среднем коэффициенте усвоения алюминия по варианту Alср = 35,3 %) приведена в таблице 6.

Таблица 6 – Оценка эффективности ввода алюминия по различным вариантам



Расход алюминия в контейнерах-стаканах

0,5

1,0

1,5

Снижение расхода алюминия по сравнению с базовой технологией, кг/т /%

0,16(8,6)

0,32(8,6)

0,48(8,6)

Снижение расхода алюминия за счет совместного ввода с силикокальцием, кг/т /%

0,13(4,4)

0,26(4,4)

0,39(4,4)

Суммарное снижение расхода алюминия,
кг/т /%

0,29(13,0)

0,58(13,0)

0,87(13,0)

Изучено влияние комплексной обработки стали Св08Г2С в ковше на выпуске из дуговой печи кальцием и алюминием на механические свойства и загрязненность неметаллическими включениями.

Загрязненность металла неметаллическими включениями, а также модифицирующее влияние кальция на морфологию включений изучали на образцах проб литой стали, отобранных на разливке, и прокатных образцах от заготовки 100×100 мм. Оценку загрязненности неметаллическими включениями проводили металлографическим способом по ГОСТ 1778-90. Критерием оценки чистоты стали приняли индекс загрязненности I. Механические свойства металла рассматривали после горячей деформации в катанке диам. 6,5 мм и проволоке диам. 1,2; 1,6; 2,0 и 3,5 мм. Результаты металлографических исследований литых прокатных образцов представлены в таблице 7.

Общий индекс загрязненности литых проб I = (0,7 – 1,5)·10-³ соответствовал общему индексу загрязненности проб, взятых из проката – I = (0,7-1,7)·10-³. Основным типом неметаллических включений литых образцов на плавках как обработанных, так и не обработанных силикокальцием являются глобулярные железомарганцевые силикаты. Сульфиды и оксиды в свободном виде не наблюдаются, так как входят в состав силикатов. Оксиды представлены либо сложными включениями, либо железомарганцевыми включениями на фоне мелких (< 2,5 мкм) силикатов и корунда, встречаются и единичные алюмосиликаты.

С ростом содержания кальция индекс загрязненности и по силикатам, и оксидам изменяется незначительно: (0,47 – 0,96)·10-³ и (0,10 – 0,60)·10-³ соответственно. С ростом содержания кальция происходит снижение количества деформируемых включений всех размерных групп и соответственно возрастает количество глобулярных включений, то есть получает развитие процесс коагуляции неметаллических включений в глобули сложного состава типа СаО – Аl2О3 – СаS – МnS, в которых ядро из алюминатов кальция заключено в сульфидную оболочку. При возрастании концентрации кальция до 0,0013 % происходит частичная глобуляризация и сокращение длины и количества деформируемых включений. Полная глобуляризация неметаллических включений (сульфиды и оксисульфиды в силикатной оболочке) наступает при содержании кальция более 0,0015 %. Степень глобуляризации таких включений определяется отношением Са/S. Полностью этот процесс завершается при Ca/S > 0,18. С возрастанием концентрации кальция происходит снижение общего количества деформируемых включений размерных групп менее 10 мкм и менее 20 мкм и сокращение их длины. Распределение включений по размерам подчиняется экспоненциальному закону, максимальное количество включений (от 60 до 80 % всех включений) приходится на размерную группу 10 мкм.

Таблица 7 – Загрязненность стали Св08Г2С неметаллическими включениями



Условный номер плавки

Тип
раскислителя

Тип образца

Индекс загрязненности, I·10-³

оксиды

силикаты

сульфидная группа (сульфиды + оксисульфиды)

нитриды

общий

1

Al

Al=0,006%

Са=0,0005%


Литой Прокат

0,60

-


0,90

0,57


-

0,37


-

-


1,50

0,94


2

Al

Al=0,009%

Са=0,0006%


Литой Прокат

0,29

0,13


0,47

-


-

0,59


-

-


0,76

0,72


3

Al+Ca

Al=0,023%

Са=0,0012%


Литой

0,14

0,96

-

-

1,10

4

Al+Ca

Al=0,026%

Са=0,0018%


Литой

0,54

0,69

-

-

1,23

5

Al+Ca

Al=0,023%

Са=0,0010%


Литой

0,23

0,45

-

-

0,68

6

Al+Ca

Al=0,022%

Са=0,0014%


Литой

0,10

0,66

-

-

0,76

Механические свойства стали Св08Г2С в зависимости от типа применяемых раскислителей приведены в таблице 8.

В катанке определялись временное сопротивление разрыву – σв и относительное сужение Ψ, в проволоке – только σв. Добавки кальция в пределах до 0,002 % практически не влияют на временное сопротивление разрыву. Однако с увеличением концентрации кальция относительное сужение слабо снижается, что связано с образованием малопластичных алюминатов типа СаО·Аl2О3. При возрастании концентрации алюминия с 0,006 до 0,056 % в присутствии кальция относительное сужение возрастает с 54,5 до 69,5 % при снижении временного сопротивления разрыву с 686 до 576 Н/мм².

Разработанная технология позволяет экономить до 0,25 кг/т стали алюминия и до 0,15 кг/т стали кальция. Использование предложенной технологии позволило получить фактический экономический эффект в сумме 6 млн. рублей.



Таблица 8 – Механические свойства катанки и проволоки из стали Св08Г2С

Диаметр катанки или проволоки, мм

ГОСТ или ТУ

Тип
раскислителя

Кол-во плавок

в, Н/мм²

Ψ, %

ГОСТ или ТУ

фактически

ГОСТ или ТУ

фактически

6,5

ТУ14-4782-90

Al

16

< 680



> 43,5



Al+SiCa

13





Al+SiCa+ФТи

7






1,2

2246-70

Al

30

900 – 1350



-

-

Al+SiCa

3



-

-

Al+SiCa+ФТи

4



-

-

1,2

ТУ14-4782-90

Al+SiCa+ФТи

5

900 – 1250



-

-

1,6

2246-70

Al

3

900 – 1300



-

-







Al+SiCa

9






-

-







Al+SiCa+ФТи

2






-

-

1,6

ТУ14-4782-90

Al+SiCa

3

900 – 1200



-

-

2,0

2246-70

Al+SiCa

6

800 - 1200



-

-

Примечание. В знаменателе – среднее значение.

Каталог: common -> img -> uploaded -> files -> vak -> announcements -> techn -> 2009 -> 05-10
2009 -> Геотехнологические основы регулирования разработки нефтяных месторождений с трудноизвлекаемыми запасами
2009 -> Материаловедческие основы прогнозирования структурной эволюции стали при импульсном термосиловом воздействии
2009 -> Повышение эффективности использования низкосортного сырья в кожевенно-меховом производстве с применением высокочастотной плазмы
2009 -> Принципы построения и методы оценки эффективности и погрешностей измерений характеристик нелинейных информационно-измерительных радиосистем ближнего действия
2009 -> Формирование автономных систем электроснабжения сельскохозяйственных объектов на основе возобновляемых источников энергии 05. 20. 02 электротехнологии и электрооборудование для сельского хозяйства


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница