LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

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

переваг, як перед сплавами РЗЕ, що звичайно застосовують (фероцеріем, мішметалом і іншими), так і перед силіцидами РЗЕ. Перевага стосовно перших це - спрощення процесу збереження сплавів РЗЕ, що окислюються на повітрі; механічний захист РЗЕ алюмінієвою оболонкою від контакту зі шлаком; фізико-хімічний захист РЗЕ від взаємодії з киснем, розчиненим у рідкій сталі.

Дослідження принципової можливості застосування Al-РЗЕ брикетів у промислових умовах провели на вуглецевій рейковій сталі (витрата А1 на розкислення 0,2 кг на т сталі) і низьковуглецевій нестаріючій сталі марки 08Ю (витрата А1 на розкислення 1,6-2,8 кг/т стали). Вибір цих марок був обумовлений різним вмістом вуглецю, отже, окисленістю металу, а також низкою інших особливостей. Досліджували можливість виробництва низьколегованої рейкової сталі підвищеної міцності із задовільними пластичними властивостями та ударною в'язкістю (для рейок типу Р50-Р65): на першому етапі - у лабораторних умовах кафедри ТМП НМетАУ, на другому етапі - промислові - в умовах Дніпровського металургійного комбінату (ДМК, м. Дніпродзержинськ).

У лабораторних умовах дослідний метал виплавляли в індукційній печі ЛПЗ-67 з магнезитовим тиглем методом переплаву рейкової сталі. Маса плавки 50 кг. Модифікування сталі здійснювали при розливанні металу в чавунні розширені догори виливниці, з прибутковими надставками на зливки масою 10 кг, присадками: фероцерію - Fe-Ce, феросілікоцерію- FeSiCe чи алюміній-магній-церієвою лігатурою - Al-Mg-Ce, що містять відповідно 90; 18 і 10 % мас. Σ РЗЕ. Модифікатори віддавали під струмінь металу при наповненні виливниці, не менш чим, на 1/3 висоти з розрахунку введення в метал Σ РЗЕ до 0,1 % мас. Усього було відлито і досліджено 12 зливків. Зливки з одного нагрівання прокували на квадратні заготівки перетином 20х20 мм, що забезпечило 25-ти кратне обтиснення, тобто деформацію близьку до реальних обтиснень рейкового зливку на рейкобалковому стані. З дослідних заготівок виготовили стандартні зразки для механічних іспитів на розрив за ДЕСТ 1493 тип Ш та ударну в'язкість за ДЕСТ 9455.

Встановлено, що модифікування практично не підвищує характеристики міцності, а пластичні трохи поліпшуються, ударна в'язкість підвищується до 17 %.

У виробничих умовах ДМК вивчали вплив способів уведення модифікаторів у низьколеговану рейкову сталь на ступені їхнього засвоєння і впливу модифікування на механічні та технологічні характеристики готових рейок. Дослідні сталі виплавляли в конвертерах з кислою футерівкою, ємністю 24 тонни і у мартенівських печах з основною футерівкою, ємністю 50 і 240 тонн. Були виготовлені відповідні по масі і складу А1-РЗЕ брикети: для 24-тонних конвертерних плавок брикети масою 8,8 кг - 1 брикет на плавку (брикет містив А1-4.4 кг і РЗЕ-4,4 кг); для мартенівських плавок використовували брикети масою 10 кг (3,4 кг А1 і 6,6 кг РЗЕ) такий склад брикетів дозволяв витримувати задану концентрацію алюмінію і РЗЕ в готовому металі.

Отримані результати показали, що спосіб модифікування стали Al-РЗЕ брикетами в ковші по своїй ефективності перевершує традиційні способи модифікування. Навіть при підвищенні межі міцності стали легованої хромом до 1070-1110 МПа зберігається задовільний комплекс пластичних властивостей, а при модифікуванні марганцевої сталі комплекс властивостей стає вище необхідного за ДЕСТ. Установлено, що ступінь засвоєння РЗЕ, що вводиться у вигляді А1-РЗЕ брикетів у ківш, приблизно в 1,5 рази вище, ніж при введенні його у вигляді фероцерію. Найкращій комплекс механічних властивостей і ударної в'язкості був отриманий на рейках з комплексно-легованої хромом, марганцем та кремнієм мартенівської сталі (50 т мартенівська піч) і модифікованої РЗЕ, особливо високі показники були у стані після термічної обробки.

У 250-тонних основних мартенівських печах ДМК по розробленій ВТІ були виплавлені три дослідних плавки умовних марок сталей 70ХГС; 70ХГСФ і 70ХГСА. У процесі виробництва дослідних сталей було встановлено, що проведення плавок за дослідною технологією не позначається на загальній тривалості плавки і не ускладнює роботу цеху.

Аналіз отриманих результатів показує, що шляхом легування і модифікування, можна підвищити характеристики міцності рейкових сталей при збереженні досить високого рівня пластичних властивостей. Властивості рейок, отриманих з комплексно-легованих хромом, марганцем, кремнієм і модифікованих РЗЕ і ванадієм сталей по властивостях міцності та пластичності знаходяться вище вимог ДЕСТ 16852 для рейок цих типів. Крім того, рейки з дослідних сталей мають малу анізотропію механічних властивостей, а ударна в'язкість знаходиться на досить високому рівні навіть при негативних температурах.

З частини металу дослідних сталей на ДМК було зроблено високоміцні рейки типу Р50, які встановили на внутрішньозаводських шляхах залізничного цеху №3 ДМК для іспитів. Експлуатаційні іспити рейок з дослідних сталей у термообробленому стані, в умовах високих осьових навантажень на залізничних коліях комбінату, показали, що ці рейки мали в 1,75 рази стійкість вище, ніж більш важкі не термооброблені рейки типу Р65. Велика частина дослідного металу у виді підкатів перетином 270 х 330 мм була передана комбінату "Азовсталь", де під спостереженням

УкрНДІМет з них зробили рейки типу Р65, які (після термообробки по режимах розробленим в УкрНДІМет стосовно до умов комбінату "Азовсталь") були покладені у випробне кільце ЦНДІ МШС. За даними ЦНДІ МШС ці рейки показали експлуатаційну стійкість, більш ніж у два рази переважаючу стійкість звичайних стандартних рейок виробництва комбінату "Азовсталь".

Як відзначалося раніше існує ряд марок сталей з обмеженим вмістом кремнію, що робить не можливим застосування комплексних лігатур РЗЕ, що містять кремній, для модифікування цих сталей. Вибір сталі марки 08Ю для випробування розробленого способу модифікування металу A1-РЗЭ брикетами продиктований задачами, що випливають з мети дослідження: сталь розкисляють зверхкритичною кількістю алюмінію (витрата A1 у 8-11 разів вище, ніж на вуглецевій - 1,6-2,8 кг/т сталі), виплавка у великовантажних 150-тонних основних кисневих конвертерах. Розливання на зливки ведуть зверху через овальний стакан 100 мм у виливниці з кюмпелем замість дна, для одержання листових зливків масою 18,3 т, 19,5 т і 23,0 т. Крім відпрацьовування технології модифікування, важливим питанням було вивчення впливу модифікування металу рідкісноземельними елементами на підвищення пластичності і штампуємості холоднокатаного листа. Розкислення цієї марки сталі роблять у ковші металевим марганцем (2,0-3,0 кг/т сталі) і первинним алюмінієм, що вводять у вигляді моноліту, встановленого у ковші на несправжньому стопорі перед випуском плавки. Було вирішено замінити частину алюмінію в складі моноліту на РЗЕ. Задачею дослідження було - вивчення впливу різних способів уведення модифікаторів на ступінь засвоєння РЗЕ і якість готової продукції. Випробувано наступні варіанти модифікування: а) Fe-Се в ковші (класичний спосіб); б) А1-РЗЭ монолітом у ковші; в) Fe-Сі у виливниці в процесі розливання; г) варіанти "а" і "б" з коректуванням процесу модифікування присадкою Fe-Ce у виливницю в процесі розливання. Розливання