При всех способах производства стали - мартеновском, конвертерном, электросталеплавильном - содержание кислорода по мере выгорания примесей (Si, Mn, С) непрерывно повышается В конце плавки содержание растворенного кислорода в жидком металле определяется в основном концентрацией углерода; максимальных значений концентрация кислорода достигает при низком содержании углерода. По достижении заданного содержания углерода во избежание вредного влияния кислорода (в форме включений закиси железа и в растворенном виде) на свойства твердого металла и с целью получения качественного слитка в конце плавки сталь подвергается раскислению. При раскислении сталь очищается от кислорода (снижение концентрации растворенного кислорода) и возможно полно удаляются из металла продукты раскисления. Оставшийся в металле кислород в неактивной форме в гораздо меньшей степени влияет на свойства готовой стали.
В металлургической практике применяются следующие способы раскисления стали, а) осаждающее раскисление; б) диффузионное раскисление; в) раскисление синтетическими шлаками; г) раскисление в вакууме.
При осаждающем раскислении - наиболее распространенном способе - снижение концентрации растворенного в жидком металле кислорода достигается связыванием его элементами-раскислителями (Mn, Si, Ti, Zr, Al, Ca), обладающими большим сродством к кислороду, чем железо.
При присадке раскислителя (E) в металле происходит следующее взаимодействие:
Степень раскисления стали оказывает большое влияние на качество готового продукта, и наиболее полная возможная ликвидация кислорода из ванны является одной из важнейших операций и одной из основных проблем стали: и, следовательно, точная оценка мощности раскислителя различные элементы и то, как они варьируются в зависимости от других факторов, имеют решающее значение.
Не менее важным является вклад в металлографические съемки и аналитические методы определения газов и оксидов. Так легко отличить оксиды, сульфиды, силикаты и т.д. Поскольку помимо внешнего вида можно также определить реальный цвет, прозрачность, систему кристаллизации этих включений, то есть, если в системе кубических или в других кристаллических системах. Аналитические методы определения газа и общего кислорода достигли высокой степени точности как при совершенствовании всего оборудования, так и при использовании нагретых печей с высокочастотным электрическим током и с использованием устройств предназначенные для предотвращения или, по крайней мере, минимизации вторичных реакций, которые вызвали столько же ошибок.
х[О] + у[Е] = ЕyOxг.ж.т
с образованием окисла элемента-раскислителя в газообразном, жидком или твердом состоянии, нерастворимого в стали. Степень понижения концентрации растворенного кислорода обусловлена раскислительной способностью элемента-раскислителя, зависящей от концентрации растворенного в жидком железе кислорода, который находится в равновесии с определенной концентрацией элемента-раскислителя,
С увеличением сродства элемента-раскислителя к кислороду растет его раскислительная способность (рис. 57).
Термодинамические данные реакции раскисления приведены в табл. 14.
Образующиеся продукты раскисления в силу их меньшего удельного веса в той или иной степени удаляются из металла. Полнота очищения жидкой стали от продуктов раскисления зависит от величины, состава и свойств частиц, способности их к укрупнению, смачиваемости металлом, от вязкости и температуры металла. Наиболее благоприятные условия для укрупнения частиц и их всплывания из жидкой стали создаются при образовании жидких легкоплавких продуктов раскисления, что обычно свойственно окислам элементов (Mn, Si) с низкой раскислительной способностью. С повышением раскислительной способности элементов (Al, Ti, Zr) повышается температура плавления частиц, это затрудняет получение стали с низким содержанием кислорода. Целесообразно применение комплексных раскислителей (Si-Mn, Si-Ca, Al-Mn-Si, Si-Al-V-Zr, Al-Si-Ca и др.), при действии которых образуются сравнительно легкоплавкие, способные к укрупнению и быстрому всплыванию продукты раскисления.
Наиболее широко в качестве раскислителей применяются марганец, кремний (в виде ферросплавов) и алюминий.
Марганец является сравнительно слабым раскислителем, однако он применяется при раскислении всех сталей и незаменим при производстве кипящей стали. При раскислении марганцем в зависимости от его содержания в жидкой стали образуются растворы хMnO*уFeO в твердом или жидком состоянии. По мере повышения остаточного марганца в металле возрастает содержание MnO в продуктах раскисления вплоть до образования свободной MnO.
Кремний - более сильный раскислитель. Продуктами раскисления кремния при повышении содержания его в стали являются жидкие силикаты железа вплоть до твердого кремнезема.
При совместном раскислении марганцем и кремнием образуются силикаты марганца и железа, состав которых зависит от соотношений концентраций Mn, Si и кислорода В присутствии марганца раскисли тельная способность кремния повышается.
Алюминий - весьма активный раскислитель. При введении алюминия в избытке, что обычно и делают на практике, образуются твердые мелкодисперсные частицы глинозема. При недостаточной концентрации алюминия в металле образуются частицы FeO*Al2O3.
Диффузионное раскисление, основанное на законе распределения закиси железа между металлом и шлаком, сводится к раскислению шлака. Уменьшение концентрации FeO в шлаке за счет его раскисления вызывает диффузию кислорода из металла в шлак до равновесного распределения между обеими фазами при данной температуре:
Для раскисления шлака на его поверхность задают порошкообразные раскислительные смеси - кокс, древесный уголь, богатый ферросилиций, алюминий При диффузионном раскислении металл не загрязняется продуктами раскисления, но для его осуществления необходима восстановительная атмосфера и длительное время, что сопряжено с понижением производительности печи. Этот способ раскисления широко применяется при выплавке высококачественной стали в электродуговых печах, где без особых затруднений можно создать восстановительную атмосферу.
Раскисление стали синтетическими шлаками (кислыми или основными с малым содержанием FeO) также основано на экстрагировании FeO из металла, согласно закону распределения. По этому способу раскисления сталь выливают в ковш с жидким синтетическим шлаком. Благодаря эмульгированию шлака раскисление протекает с большой скоростью. При обработке стали синтетическими основными шлаками кроме раскисления возможна десульфурация металла.
Практика раскисления. В зависимости от степени раскисленности стали различают кипящую, полуспокойную и спокойную сталь (рис. 58).
Кипящая сталь - частично раскисленная (марганцем и углеродом при кипении) сталь, застывающая в изложницах с обильным выделением газов, являющихся в основном (до 90% CO) продуктами взаимодействия растворенных в жидком металле углерода и кислорода. От интенсивности газовыделения зависит строение и качество слитка кипящей стали (рис. 58, а). Кипящую сталь выплавляют в мартеновских печах и конвертерах; она содержит от 0,02 до 0,27% углерода (редко - до 0,35%) и до 0,6% марганца. Основным раскислителем кипящей стали служит углеродистый 75%-ный ферромарганец, который вводят в печь или в ковш. Экономически более целесообразно раскисление в ковше, при этом снижается расход ферромарганца (до 25%) и сокращается продолжительность плавки (на 5-15 мин). Угар марганца при раскислении в ковше 20-40%, при раскислении в печи--35-70%.
Полуспокойная сталь по степени раскисленности занимает промежуточное место между кипящей и спокойной. Количество раскислителей, добавляемых в металл, недостаточно для полного предотвращения выделения газов, поэтому в слитке полуспокойной стали (рис. 58, б) наблюдаются газовые пузыри и слаборазвитая усадочная раковина. Слитки полуспокойной стали обладают большей химической однородностью, чем слитки кипящей стали.
Полуспокойную сталь выплавляют в мартеновских печах и конвертерах; она содержит 0,1-0,3% С, 0,35-0,85% Mn и до 0 15% Si. Раскисляют полуспокойную сталь либо в печи (ферромарганцем, доменным ферросилицием), а затем в ковше (ферросилицием, карбидом кремния, алюминием, ферротитаном), либо только в ковше. Иногда до бавляют небольшое количество алюминия (0,018-0,05 кг/т) в изложницу. Полуспокойную сталь получают также в бутылочных изложницах, в которых можно регулировать кипением металла.
Спокойная сталь раскисляется избытком сильных раскислителей, исключающих возможность взаимодействия растворенного кислорода с углеродом во время охлаждения и затвердевания металла в изложнице. Для слитка спокойной стали характерна сравнительно малая сегрегация, плотное строение и наличие усадочной раковины, сосредоточен ной в прибыльной части (рис 58, в). По химическому составу спокойная сталь весьма разнообразна, выплавляются углеродистые (до 2,0% С) и легированные стали. Спокойную сталь выплавляют в мартеновских, электродуговых печах и в конвертерах.
Практика раскисления спокойной стали весьма разнообразна. При всех методах стремятся получить хорошо раскисленную сталь с минимально возможным содержанием оксидных включений, при наличии которых сильно ухудшается качество металла. Загрязненность стали оксидными включениями зависит от способа и последовательности введения раскислителей.
В качестве раскислителей применяют углеродистый и малоуглеродистый ферромарганец, зеркальный чугун, доменный и 45%-ный ферросилиций, оиликомарганец, алюминий, ферроалюминий, силикокальций, силикоалюминий, альсикаль карбид кремния, силикоцирконий и др. Предварительное раскисление производят в печи слабыми раскислителями, более сильные вводят в ковш. Иногда сталь раскисляют в ковше без предварительного раскисления кремнием в печи.
Для уменьшения загрязненности стали оксидными включениями и для более равномерного их распределения в последнее время вводят в ковш через специальные трубки алюминий, силикокальций или альсикаль. Предложен также метод раскисления стали в ковше жидким алюминием.
Cтраница 1
Кроме того, методы определения оксида, которые могут быть отделены от металла или анода, с использованием подходящих электролитов или экспериментальных устройств или путем иод-атаки или сублимацией хлора или путем контакта с разбавленными кислотами, теперь дают достаточно точные результаты в тех случаях, когда включения состоят из оксида алюминия, кремнезема и силикатов с содержанием кремния не слишком низким.
Однако, когда оксид железа и оксид марганца присутствуют как таковые в стали, эти определения все еще очень неточны, и поэтому шпильки глубоко преследуются для достижения полного решения важной проблемы. Водород. - Стали при комнатной температуре обычно содержат несколько десятых сотен процентов. Уже упоминалось, что когда этот газ растворяется в чрезмерном количестве стали, он также приводит к ухудшению его качества даже в очень плохих условиях поглощения.
Раскисление сталей при сварке ведут путем легирования сварочной ванны элементами с большим сродством к кислороду: марганцем, кремнием, титаном, алюминием. Эти элементы вводят или из электродной проволоки, или из покрытия электродов, или из сварочных флюсов в результате обменных реакций.
Раскисление стали производят с целью уменьшения количества неметаллических включений и измельчения зерен. Чем меньше неметаллических включений и чем равномернее они распределены в стали, тем ниже ее порог хрупкости и выше прочность и ударная вязкость. Ударная вязкость зависит также от величины зерна стали: чем мельче природное зерно, тем выше ударная вязкость.
В некоторых случаях это временное или легко устранимое влияние во времени или с коротким низкотемпературным отжигом. В других случаях в металле прорезей указанные «хлопья» создаются в характерном аспекте перелома кусков, которые являются привязанностей.
Чрезвычайно медленное охлаждение около 300 ° С позволяет избежать образования хлопьев, потому что таким образом время отводится избытку водорода для равномерного распределения внутри металла и его устранения. Азот. - Азот в сталях часто имеет избыточный потенциал, и из-за этого при длительном нагревании при низкой температуре выделяется азот, что вызывает значительные изменения магнитных и механических свойств, особенно когда металл подвержен холодным деформациям.
Раскисление стали осуществляется при помощи таких металлов, у которых химическое сродство к кислороду больше, чем у железа. Обычно для раскисления применяют марганец, кремний и алюминий.
Раскисление стали при основном скрап-процессе начинается еще при чистом кипении, по мере расходования FeO. Окончательное раскисление проводится аналогично раскислению конвертерной стали. Ферромарганец и доменный ферросилиций загружают в печь, богатый ферросилиций (45 % Si) и алюминий при выпуске плавки - в желоб или ковш. Основным скрап-процессом, как правило, выплавляют спокойную сталь.
Добавление к алюминию, ванадию и т.д. ослабляет многие такие явления, что объясняется тем, что эти элементы, помимо значительного снижения растворимости кислорода и фиксации его путем образования очень стабильных оксидов, также представляют собой большой сродство к азоту, которое, таким образом, вычитается из ванны и оказывает значительное влияние на скорость диффузии углерода, тем самым предотвращая формирование феррита подавляющих растворов, что согласуется с теорией, изложенной выше.
В электродуговых сварных швах, если их проводить с непокрытыми электродами общего электрода и без особого внимания, вредное действие азота и кислорода проявляется очень четко. Очень высокая температура, достигающая металла, позволяет быстро абсорбировать эти два газа из воздуха, а вклад металла в этот способ богат выдувными, оксидными и азотистыми и, следовательно, хрупкими и часто с низкой механической прочностью. С электродами, снабженными подходящими покрытиями, эти недостатки исчезают почти полностью, потому что расплавленный металл, спроецированный дугой, выделяется из атмосферы потоком флюида, создаваемого современным сплавлением покрытия.
Раскисление стали при основном скрап-процессе начинается еще при чистом кипении, по мере расходования FeO. Окончательное раскисление проводится аналогично раскислению конвертерной стали. Ферромарганец и доменный ферросилиций загружают в печь, богатый ферросилиций (45 % Si) и алюминий при выпуске плавки - в желоб или ковш. Основным скрап-процессо м, как правило, выплавляют спокойную сталь.
Кислород. - Деградация качества стали за счет увеличения степени окисления является очень очевидным фактом, который часто встречается в металлургических заводах. Однако явления настолько сложны и маскируются другими факторами, что только при систематическом изучении и работе с высокими уровнями и во всех случаях превосходящих нормальное содержание, можно установить отношения между содержанием кислорода и ухудшением некоторых свойств сталь.
Однако эти очень сложные явления происходят, но тот факт, что получение низкокислородной стали является хорошим правилом и в то же время является демонстрацией того, что операции по обработке металлов были проведены хорошо. Инструментальные стали. - В последние годы быстрорастущие кобальтовые стали, которые являются новой категорией так называемых ультра-крепежных элементов, особенно популярны среди различных типов инструментальных сталей. В некоторых странах широко распространены даже молибденовые стали, содержащие до 9% этого продукта.
Раскисление стали ведется для удаления из нее окислов и главным образом железа, вызывающего красноломкость стали и понижение механических свойств. По условиям раскисления различают спокойную и кипящую сталь. Спокойная сталь раскисляется ферромарганцем, ферросилицием и алюминием; излом слитка плотный. Кипящая сталь раскисляется только ферромарганцем; в ней содержится значительное количество газовых пузырей, сваривающихся при прокате. Раскисление доменным ферромарганцем и ферросилицием ведется непосредственно в конвертере, а раскисление 45-процентным ферросилицием и алюминием - в ковше при введении их в струю металла, когда он сливается из конвертера в ковш. Ввод их в конвертер не достигнет цели - из-за легкости они не погрузятся в металл.
Что касается термической обработки, то знания о влиянии, которое они оказывают на характеристики резания инструментов, были тщательно исследованы, поэтому они тесно связаны с сопротивлением к разрушению: в общем, более высокие температуры затвердевания соответствуют более высоким сопротивлениям, и поэтому даже более длительное время резания - и это одна из причин, почему быстрая сталь должна быть отжата до самых высоких температур. Температуры и время нагрева должны быть скорректированы для разработки зернистой структуры среднего размера с карбидами в более или менее замечательных кластерах, часто отбрасываемых в суставах и мартенситном дне.
Раскисление стали в кислом процессе подобно мартеновскому процессу, но есть и разница в диффузионном раскислении, которое требует скачивания окислительного шлака и получения нового из ферромарганца, шамотного боя и молотого ферросилиция, кокса или древесного угля. После выдержки под ним 20 - 40 мин шлак светлеет из-за уменьшения закисей и металл раскисляется.
В упрочняющей структуре всегда есть определенное количество, более или менее сильное в зависимости от составляющих составляющих, остаточного аустенита: увеличение твердости, которое проверяется в быстротвердеющих сталях при стрельбе при 560 ° ÷ 580 °, явное явление показанной на фиг. 7, обусловлено не только осаждением карбидов в мелкодисперсной форме, но и превращением остаточного аустенита в мартенсит.
Развитие вторичной твердости более выражено в ультра-кобальтовых сталях, чем в обычном быстром типе 18-4. Кобальтовые стали также обладают большей устойчивостью к разрушению и, как результат, как показано на схеме фиг. 8, выход в испытании на резку также значительно выше.
Раскисление стали должно производиться при следующем расходе алюминия: не более 0 5 кг / т для молибденовых марок стали и не более 0 7 кг / т для хромомолибденовых марок стали.
Учитель во сне - что это значит
Что значит если снится виноград
Сонник: к чему снятся Родственники, видеть во сне Родственники что означает
К чему снится кормить синицу салом
Оладушки из печени, рецепт (из куриной печени) Оладьи из печени говяжьей для детей