Особенности раскисления низколегированных полуспокойных сталей с повышенным содержанием азота » Ремонт Строительство Интерьер. Лесное дело и деревообработка.

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Особенности раскисления низколегированных полуспокойных сталей с повышенным содержанием азота

29.10.2020

При производстве низколегированных полуспокойных сталей применяют микролегирование ванадием, ванадием совместно с азотом или ниобием. Применение ванадия или ниобия (и сопутствующего ему тантала) для микролегирования полуспокойной стали не приводит к существенному изменению ее раскисленности, так как эти элементы по раскислительной способности близки к марганцу. Наши исследования в условиях заводов Коммунарского и им. Петровского показали, что ввод в марганцовистую полуспокойиую сталь 0,1% V влияет на продолжительность искрения металла в изложнице и структуру слитка примерно в такой же степени, как повышение содержания кремния в металле на 0,01%. Влияние ниобия в обычно применяемых количествах (до 0,07%) на раскисленность полуспокойной стали нами не отмечено. Однако при микролегировании ниобием полуспокойной стали следует обязательно учитывать вводимые феррониобием кремний, титан и алюминий, суммарное. содержание которых в производимом в России сплаве достигает 25% и более.

Феррониобий и феррованадий, несмотря на относительно высокую температуру плавления (1400—1510° С), для уменьшения угара целесообразно присаживать в ковш после ввода ферросилиция и ферромарганца. При этом, как установлено в работе, фракция кусков феррониобия не должна превышать 30 мм. Наши исследования показали, что при вводе стандартных феррованадия и феррониобия в кусках размером до 50 и 30 мм соответственно в ковш достигается их полное и равномерное растворение при относительно стабильном усвоении (70—80%). За рубежом и в России опробованы методы ввода мелкодробленного феррониобия в изложницы по ходу разливки стали с целью увеличения усвоения ниобия. Однако такую операцию, особенно при сифонной разливке, нельзя считать технологичной для промышленного применения.

Микролегирование полуспокойной стали азотом (0,015—0,030%) осуществляется в основном путем ввода в ковш азотированного металлического марганца. Основным недостатком указанного сплава является пылевидность, в результате чего при присадке в ковш наблюдаются его значительные потери в результате выноса горячими восходящими потоками газов при выпуске стали. Вследствие этого усвоение азота из азотированного марганца составляло 30—50%. Опыты показали, что усвоение азота из азотированного марганца может быть существенно повышено (до 70%) при упаковке сплава (например, в бумажные мешки). Вводить азотированный марганец следует в последнюю очередь, т. е. после ферромарганца, ферросилиция и феррованадия, так как присутствие в стали марганца и ванадия, увеличивающих растворимость азота в металле, приводит к повышению его усвоения.

Данные о влиянии азота на необходимую раскаленность полуспокойной стали отсутствуют. Ho логично было предположить, что при значительном увеличении содержания азота в полуспокойной стали должно увеличиться его парциальное давление при газовыделении в слитке. Об этом свидетельствовали данные, что при повышенных концентрациях азота, как и водорода, наблюдались случаи получения типичной структуры слитка полуспокойной или вяло кипящей стали для глубоко раскисленного металла.

Для изучения закономерностей раскисления полуспокойной стали с повышенным содержанием азота в конвертерном цехе завода им. Петровского (табл. 41) провели серию опытных плавок с различным содержанием углерода (0,07—0,21%), марганца (0,58—1,40) и азота (0,014—0,024%). При проведении опытных плавок исходили из того, что для обеспечения одинаковой структуры слитка полуспокойной стали с данным содержанием углерода и водорода и изменяющейся концентрацией азота необходимо соблюдение условия: PСО+PН+РN2 =const. При повышении содержания азота в металле (увеличении PN2) должно уменьшаться PСО, что при неизменном содержании углерода достигается снижением концентрации кислорода в стали путем увеличения содержания в ней кремния.

Полуспокойная сталь с повышенным содержанием азота имеет более низкие оптимальные концентрации кислорода, чем с обычным его содержанием (рис. 47). Тенденция изменения концентрации кислорода в полуспокойной стали с повышенным содержанием азота в зависимости от концентрации углерода такая же, как и для стали с обычным содержанием азота. Однако наклон кривой изменения концентрации кислорода в стали с повышенным содержанием азота в зависимости от концентрации углерода несколько меньший, чем для обычной стали.
Особенности раскисления низколегированных полуспокойных сталей с повышенным содержанием азота

При раскислении полуспокойной стали с повышенным содержанием азота наблюдается так же, как и для стали с обычным его содержанием закономерное увеличение необходимого количества элементов-раскислителей при увеличении содержания углерода. Более низкое содержание кислорода в полуспокойной стали, имеющей повышенную концентрацию азота (несмотря на присутствие ванадия), обеспечивается повышенным содержанием кремния (рис. 48).

Таким образом, экспериментально установлено, что для получения нормального поведения полуспокойной стали во время разливки (и соответствующей структуры слитка) при повышении содержания азота в ней необходимая концентрация кислорода должна уменьшаться, а элементов-раскислителей — увеличиваться.

Для установления зависимости концентраций кремния в оптимально-раскисленной углеродистой и низколегированной полуспокойной стали (без присадок алюминия) от содержания в ней углерода, марганца, водорода и азота были обработаны методом множественной корреляции данные опытных плавок (с содержанием углерода в металле от 0,7 до 0,4%) разных заводов в условиях сифонной разливки. Обработка данных произведена на ЭВМ «Минск-22». Получено уравнение множественной регрессии: [Si] = 0,05+0,096 [C] — 0,045 [Mn]+0,0069 [Н] + 2,1 [N], где [Si], [С], [Mn], [N] — содержание кремния, углерода, марганца, азота в стали, %;

[Н] — содержание в стали водорода, см3/100 г металла.

Полученную зависимость следует считать существенной (совокупный коэффициент множественной корреляции R равнялся 0,828) и достоверной (критерий надежности коэффициента корреляции составлял 27,6).

Полученное уравнение позволяет на каждом заводе предварительно определить необходимое содержание кремния в полуспокойной стали в зависимости от содержания углерода, марганца, водорода и азота в условиях сифонной разливки со скоростью 0,3—0,5 м/мин. При разливке стали сверху оптимальные содержания кремния в соответствии с результатами исследований влияния скорости наполнения изложниц на структуру поверхностных слоев слитка должны быть ниже расчетных по уравнению (на 0,008% при увеличении скорости разливки па каждый 1 м/мин по сравнению с вышеупомянутой).

Уровень содержаний водорода и азота при этом должен быть установлен экспериментальным путем для условий каждого завода (цеха). При производстве полуспокойных сталей с микролегированием азотом следует учитывать необходимость снижения содержания кремния на 0,01% при вводе 0,1% V.

После этого оптимальные содержания кремния уточняются статистическим путем, на основании чего составляются номограммы расхода силикомарганца или ферросилиция для раскисления разных марок полуспокойной стали.

Стандартизация технологического процесса производства стали обеспечивает более стабильные газонасыщенность металла перед раскислением и угар кремния, что облегчает получение полуспокойной стали нормальной раскисленности.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: