LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Підвищення якості сталевих виробів мікролегуванням та вдосконаленням способу введення модифікаторів у ківш

твердінні сталевих зливків шляхом введення РЗЕ, як індикаторів процесу; вивчено динаміку наростання твердої фази, механізм і кінетику формування структурних зон литого металу; досліджений механізм утворення неметалічних включень. Дослідження виконане на п'ятьох зливках масою 4,32 т середньовуглецевої рейкової стали з введенням РЗЕ у розвитку твердіння: через 1 хв після наповнення тіла зливка - зливок №1, через 15 хв - зливок №2, через 30 хв - зливок №3, через 45 хв - зливок №4, зливок №5 - без вводу РЗЕ був узятий порівняльним. РЗЕ вводили на штанзі на рівень рознімання прибуток - виливниця в кількості 1,0 кг РЗЕ на 1 тонну рідкого залишку. Кількість рідкого залишку розраховували за законом квадратного кореня - Х= К.

Дослідженнями встановлено, що характер розподілу елементів, у порівняльному зливку, типовий для зливків спокійної сталі. У зливках із присадкою РЗЕ характер розподілу сірки різко відрізняється від розподілу сірки у відповідних областях порівняльного зливка, у той час як розподіл вуглецю й інших елементів не змінювалося. По периферії області дії РЗЕ є світла вертикальна смуга зі змістом сірки, близьким до ковшового. Ця смуга фіксує момент введення РЗЕ (початок їхньої взаємодії з домішками рідкої сталі), що дозволяє з досить високим ступенем точності виміряти кількість затверділого до моменту введення РЗЕ металу. Металографічні, петрографічні і мікрорентгеноструктурні дослідження показали, що у всій області дії РЗЕ неметалічні включення однакові по своїй природі і являють собою сульфіди й оксисульфіды РЗЕ. Вони відрізняються по зонах лише кількістю, формою і розмірами. За результатами вимірів величини твердої скоринки на дослідних зливках, зафіксованих за допомогою РЗЕ, розрахували значення коефіцієнтів - К на трьох обріях (таблиця 1). Щоб розрахувати значення коефіцієнтів затвердіння - К для визначених тимчасових проміжків (наприклад, К для проміжку від 15 до 30 хвилин на обрії 66 % висоти зливка) використовували рівняння Кm-n=.

Таблиця 1

Змінення коефіцієнта пропорційності - К у законі квадратного кореня (Х=К) в залежності від об'єму твердої фази в твердіючим сливку

п п

Обрій зливка, % Н

Час виміру, хв від початку твердін.

Товщина кірки зливка - Х, см

Коефіцієнт - К, см/хв0,5




Хкорк.

Худав.

SC

Ксередн.

Кm-n

Кудав.


1


50

1

2,4

1,0

3,4

2,4

2,4

3,4

0,42

2


15

10,7

1,6

12,3

2,76

2,89

3,18

0,15

3


30

16,4

2,0

18,4

2,99

3,54

3,36

0,12

4


45

28,5

1,3

29,8

4,25

9,76

4,45

0,05

1


66

1

1,7

1,0

2,7

1,7

1,7

2,7

0,59

2


15

10,2

1,6

11,8

2,64

2,96

3,05

0,16

3


30

15,0

2,0

17,0

2,74

2,98

3,10

0,13

4


45

18,0

1,3

19,3

2,68

2,44

2,88

0,07

1


100

1

1,0

1,0

2,0

1,0

1,0

2,0

1,0

2


15

11,5

1,6

13,1

2,97

3,66

3,38

0,14

3


30

15,7

2,0

17,7

2,86

2,61

3,23

0,13

4


45

17,3

1,3

18,6

2,58

1,30

2,78

0,075

Отримані дані показали, що Кm-n мають значення вище, ніж усереднені. Це пояснюється тим, що в перші моменти затвердіння зростання твердої скоринки на гранях зливку йде повільніше, ніж на завершальній стадії. Для того, щоб врахувати внесок кристалів, що опускаються в донну частину, прийняли - якщо відведення теплоти від твердіючого металу рівномірне в усіх напрямках (до прибутку), то з дна повинен формуватися такий же шар твердої фази, як і на боковій поверхні (за винятком шару застиглого під час заповнення виливниці металом). Це положення підтверджується тим, що товщина зони стовпчастих дендритів на бічній поверхні виливниці трохи більше, ніж у донній, але над зоною стовпчастих дендритів донної частини розташована зона глобулярних кристалів. Умовно прийняли - обсяг твердої фази, що опустилася в нижню частину рідкого залишку, рівним різниці обсягів "конуса кристалів" і обсягу зони затверділої, до моменту вводу РЗЕ, кірки. Для того щоб обчислити коефіцієнт твердіння до визначеного моменту, представили обсяг кристалів, які опустилися у вигляді - шару, що покриває внутрішню поверхню затверділого шару на границі з рідким залишком. Просумувавши товщину намороженого шару і товщину обчисленого (удаваного) шару - розрахували коефіцієнти К-удаване для тих самих перерізів і в ті ж самі проміжки часу. При цьому було зроблене допущення, що кристали, які опустилися в донну частину, продовжують рости і збільшують свій початковий розмір приблизно на 40 %. Тому обсяг твердої фази в "конусі кристалів", для розрахунку, приймали рівним 60 % загального обсягу цієї зони. Розрахунок показує, що при складанні моделей твердіння сталевих зливків необхідно враховувати теплоту кристалізації від кристалів, що формуються в об'ємі рідкотвердої фази. Щоб перевірити висловлені припущення, визначили кількість і розміри глобулярних дендритів у металі дослідних зливків по вертикальній осі через 10 % висоти методом металографічного дослідження. Підрахунок глобулярних кристалів на одиницю площі/об'єму виконали по методу М. Джеффриса - Э. Шайля.

Аналіз отриманих даних показує, що в зливках із присадкою РЗЕ розмір глобулів менше, ніж у порівняльному. Безумовно, сульфіди й