LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

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

оксисульфіды РЗЕ, є підложками для кристалів аустеніту, що зароджуються, про що свідчать аналіз структурних параметрів ґрат з'єднань РЗЕ і g-Fe. Встановлено, що РЗЕ істотно не впливають на час повного твердіння дослідних зливків.

Для уточнення динаміки переміщень кристалів і механізму формування "конуса кристалів", зливок, що кристалізується, поставили в заздалегідь задані умови у відношенні можливого переміщення кристалів і (чи) включень, що зароджуються перед фронтом твердіння в рідкому об'ємі. У виливницю для зливка масою 4,32 тонни була встановлена спеціальна перегородка. Перегородка - прямокутна пластина з низьковуглецевої сталі товщиною 12 мм і розмірами сторін 280 х 300 мм, установлена на штанзі-підвісці (коло 25 мм). Перегородку встановили на рівні 35 % висоти виливниці від її дна, більшою віссю по більшій осі виливниці. Перетин виливниці у світлі на цьому рівні складає 560 х 630 мм. Виливниця з встановленою в ній перегородкою була заповнена сифонним способом середньовуглецевою рейковою сталлю. У момент входу металу в прибуток ввели FeCe (Σ РЗЕ 96 % мас.). "Конус кристалів", виявлений на сірчаному відбитку зливка з перегородкою симетричний щодо вертикальної осі зливка над перегородкою і зміщений убік, де немає перегородки (нижче перегородки). Причому, у тій частині зливка, де перегородка відсутня, характер конуса безперервний. Несиметричність конуса на сірчаному відбитку підтверджується хімічним аналізом металу і неметалічних включень по перерізу зливку на 30 % висоти тіла зливка від низу (під перегородкою) і 40 % висоти (над нею).

На підставі отриманих даних і відомих уявлень (роботи Дж. Ебнеса і К. Рюттигера), згідно яким утворення конуса кристалів представляється, як процес фіксації донним фронтом глобулів, що утворюються в розплаві перед боковим фронтом наростаючої твердої фази та переміщуються у низ - припустили, що утворення глобулярних кристалів починається в момент зняття перегріву, тобто приблизно, на кінець розливання, а їхня кількість пропорційна площі оболонки залишкової рідкої фази і швидкості наростання щільного шару твердого. Причому для зливків із РЗЕ процес утворення глобулярних кристалів може інтенсифікуватися тим, що продукти взаємодії РЗЕ з киснем і сіркою можуть служити підкладками для їхнього зародження. При цьому відвід теплоти відбувається через бокові стінки виливниці, а випереджальне наростання твердої фази йде знизу, в основному, за рахунок осілих кристалів. Результати вивчення структурної і хімічної неоднорідності зливка з перегородкою, а також п'яти дослідних зливків, дозволили уточнити механізм формування "конуса кристалів" у зливках спокійної сталі і представити його в такий спосіб:

На ранішніх стадіях твердіння має місце перенесення дендритів і дрібних зважених часточок неметалічної фази (алюмінати в порівняльному зливку і з'єднання РЗЕ в дослідних) конвективними потоками уздовж фронту кристалізації в донну частину зливка. Так як перегрів металу в цей час ще не знятий, число цих кристаликів порівняно невелике, опускаючись в донну частину вони закріплюються на фронті кристалізації і продовжують рости й укрупнюватися. На наступному етапі, коли перегрів знятий і практично припинився ріст стовпчастих дендритів, загасає конвективний рух рідини уздовж фронту кристалізації тоді починається спонтанний ріст зародків твердої фази (не тільки на підкладках), а у всьому об'ємі рідини, що залишилася, особливо у верхній її половині. Досягши розмірів 0,32 - 0,34 мм (обчислена нижня межа розмірів зародків для досліджуваного типу зливків) ці кристалики починають опускатися в нижню частину зливка. Кристали, що вільно опускаються, у вигляді "дощу", захоплюють зважені в рідині кристалики меншого розміру, затягуючи їх із собою в зону конуса кристалів, де фіксуються на вертикальному фронті твердіння.

Для уточнення механізму утворення і поводження неметалічних включень, що містять РЗЕ, при формування структурних зон у зливках, наступний етап досліджень був присвячений питанням: чи утворяться сульфіди й оксисульфіди РЗЕ в рідкій фазі, у двофазній зоні або у твердій фазі; чи утворяться вони у твердому стані.

Для рішення цих питань був проведений ряд лабораторних експериментів по підплавленню, переплаву і подвійному переплаву зразків з дослідних зливків. Досвіди по підплавленню і переплаву металу проводили в печах двох типів: електропечі опору (печі Таммана) з відбудовною атмосферою та індукційної печі МВП-3М в атмосфері аргону. При підплавлені зразка розплавлялася нижня його частина, а верхня (нерозплавлена) занурювалася в розплав, де і фіксувалася після затвердіння. Ступінь видалення сірки з частини, що розплавилася, склала 77 %, а напівкількісний хімічний аналіз жужільної скоринки поверхні зразків показав, що в ній міститься більш 10 % мас. Σ РЗЕ, тобто РЗЕ також інтенсивно видаляються з металу, що переплавляється. Вміст РЗЕ в переплавленому металі знизився з 0,27 % мас. до 0,033 % мас.

Аналогічні результати отримані і при повному переплаві зразків із РЗЕ в печі Таммана: сірка і РЗЕ інтенсивно видаляються з металу, причому ступінь видалення оксисульфідів залежить від часу витримки металу в рідкому стані і змінюється (по сірці) від 30 % при витримці 1 хв., до 85 % - .5 хв.

При індукційному нагріванні частини зразка ступінь видалення сірки, з розплавленої частини, сягає 91 %. Дослідження неметалічної фази в металі зразків показали, що в переплаленному металі з РЗЕ включення дуже дрібні, аналогічні включенням з верхньої частини зливків із РЗЕ, де спостерігається різко знижений вміст сірки (0,005 - 0,008 % мас.).

Отримані результати показують, що: при введенні РЗЕ у виливницю, включення оксисульфідів і сульфідів РЗЕ утворюються в рідкому металі у твердому стані і можуть служити підкладками для утворення кристалів аустеніту. При переплаві такі включення не плавляться, не дисоціюють і, завдяки високому межфазному натягу з рідким залізовуглецевим розплавом, досить повно видаляються з нього.

Фізико-хімічний аналіз отриманих результатів досліджень динаміки наростання твердої фази у дослідних сталевих зливках, утворення та поведінка з'єднань активних елементів з домішками рідкої сталі (особливо РЗЕ) склав передумови для обґрунтування та розробки оптимального способу введення активних елементів у рідку сталь.

У третьому розділі досліджено вплив способів уведення модифікаторів у рідкий метал на ступені засвоєння активних елементів; розроблено й обґрунтовано оптимальну методику введення їх у сталерозливальний ківш.

Метою дослідження став пошук і розробка способу введення РЗЕ в рідкий метал, здатного, в умовах масового виробництва сталей (у цехах не обладнаних спеціальними пристроями), забезпечити ефект модифікування, незалежно від способу розливання сталей різного сортаменту з різним вмістом вуглецю і рівнем легованості.

У процесі досліджень був розроблений комплексний модифікатор, що містить РЗЕ та алюміній і представляє собою не сплав, а, своєрідну, конструкцію. Внутрішня частина кожного окремого брикету складається з РЗЕ, а зовнішня оболонка з алюмінію, що дозволяє варіювати співвідношення компонентів у дуже широкому інтервалі. Такий Al- РЗЕ брикет має ряд важливих