Preview

ЧЕРНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ. Бюллетень научно-технической и экономической информации

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Применение микрокристаллических комплексных модификаторов для внепечной обработки стали. Часть 1. Роль неметаллических включений в формировании качества стали

https://doi.org/10.32339/0135-5910-2021-3-295-309

Полный текст:

Аннотация

Загрязнение стали неметаллическими включениями (НВ) отрицательно влияет на механические характеристики металла, эксплуатируемого в неблагоприятных условиях. Рассмотрены условия образования НВ в процессе выплавки, внепечной обработки и разливки стали. Показано, что избавится от многих НВ не представляется возможным, но вполне выполнима задача формирования наименее “вредных” НВ, в минимальной степени влияющих на снижение показателей готовой продукции. Для рафинирования металла от НВ целесообразно проведение операции по изменению морфологии НВ в расплаве с опасных остроугольных глиноземистых на глобулярные оксисульфиды. Решить эту проблему можно введением в металл комплексных модификаторов, содержащих кальций, барий, стронций и редкоземельные металлы. Присадка комплексных модификаторов является хорошей заменой сложных и длительных мероприятий по снижению общего содержания НВ до более низкого уровня, например, с помощью длительной внепечной обработки металла. Применение этого приема позволяет в ряде случаев отказаться от проведения дорогостоящих операций, связанных с глубокой десульфурацией металла и его обезводороживанием. Получение чистой стали значительно облегчается при использовании многокомпонентных сплавов, полученных по технологии ускоренной кристаллизации. При использовании таких композиций образуются глобулярные оксидные и оксисульфидные соединения, формируются легкоплавкие эвтектики, сравнительно быстро удаляемые из жидкого металла. При этом за счет снижения развития ликвационных процессов в жидком металле решается проблема повышения качества крупногабаритных поковок и заготовок, получаемых из слитков массой до 420 т.

Об авторах

В. А. Голубцов
ООО НПП Технология
Россия

канд. техн. наук, консультант

г. Челябинск



И. В. Рябчиков
ООО НПП Технология
Россия

д-р техн. наук, профессор, консультант

г. Челябинск



И. В. Бакин
ООО НПП Технология
Россия

начальник отдела модернизации и технического развития

г. Челябинск



А. Я. Дынин
ООО НПП Технология
Россия

генеральный директор

г. Челябинск



О. Н. Романов
НИЦ “Курчатовский институт” – ЦНИИ КМ “Прометей”
Россия

канд. техн. наук, начальник сектора

г. Санкт-Петербург



А. А. Прядко
ПАО “Энергомашспецсталь”
Украина

начальник ТОСП – заместитель технического директора по металлургическому производству

г. Краматорск



Список литературы

1. Zhao Ke-wen, Zeng Jian-hua, Wang Xin-Hua. Nonmetallic inclusion control of 350 km/h high speed rail steel // Journal of Iron and Steel Research International. 2009. V. 16. № 3. P. 20–26.

2. Губенко С.И. Трансформация неметаллических включений в стали. ― М.: Металлургия, 1991. ― 224 с.

3. Генезис формирования неметаллических включений при кристаллизации / В.И. Явойский, С.А. Близнюков, Л.С. Горохов и др. // Исследование и пути совершенствования процессов производства стали. ― М.: Металлургия, 1970. С. 4–17.

4. Близнюков А.С., Лузгин В.П., Близнюков С.А. Электрохимическое определение термовременной природы оксидных включений и ее влияние на механические свойства стали // Физико-химические основы металлургических процессов: Научные сообщения Десятой Всесоюзной конф. ― М.: Черметинформация, 1991. Часть I. С. 169, 170.

5. Новокщёнова С.М., Свешникова Г.А., Юнакова И.В., Гулей Г.Г. Влияние неметаллических включений на горячую технологическую пластичность стали и сплавов // Сталь и неметаллические включения: темат. отрасл. сб. № 3. ― М.: Металлургия, 1978. С. 84–94.

6. Nagata K., Tanabe J., Goto K.S. Activity of components in oxide melts CaO–Al2O3 // Proc. VI Int. Iron and Steel Congr. Nagaya, Japan. 1990. V. 1. Р. 217–224.

7. Fujisawa T., Yamauchi C., Sakao A. Thermodynamics of liquid CaO, Al2O3 // Proc. VI Int. Iron and Steel Congr. Nagaya, Japan. 1990. V. Р. 201–208.

8. Rog G., Kozlowska-Rog A., Zakula-Sokol K. Thermodynamic functions of calcium aluminate // Chem. Thermodyn. 1993. V. 25. № 7. Р. 807–810.

9. Adamkovicova K., Rosa L., Porvas S., Proks I. Chemical and phase equilibria in the CaO–Al2O3 system // Chem. Papers. 1985. V. 39. № 1. Р. 3–13.

10. Allibert M., Chatillon C., Jacob K.T., Lourtan R. Thermodynamic properties of CaO–Al2O3 liquid solution // Amer. Ceram. Soc. 1981. V. 64. № 5. Р. 307–314.

11. Чемекова Т.Ю., Удалов Ю.П. К вопросу о характере диаграмм состояния системы CaO–Al2O3 // Изв. АН СССР. Неорганические материалы. 1974. Т. 10. № 12. С. 2191–2193.

12. Nurse R.W., Welch J.H., Majumdar A.J. The CaO–Al2O3 system in a moisture-free atmosphere // Trans. Brit. Ceram. Soc. 1965. V. 64. № 9. Р. 409–418.

13. Rein R.H., Chipman J. Activities in liquid slags CaO–Al2O3 // Trans. Met. Soc. AIME. 1965. V. 233. № 2. Р. 415–425.

14. Sharma R.A., Richardson F.D. Thermodynamic study of CaO–Al2O3 liquid slags // Iron and Steel Inst. 1961. V. 198. № 4. Р. 386–390.

15. Голубцов В.А., Шуб Л.Г., Усманов Р.Г. и др. Использование комплексных барийсодержащих модификаторов для улучшения качества колесного металла // Сталь. 2009. № 12. С. 17–22.

16. Голубцов В.А., Рябчиков И.В. Пути снижения вероятности затягивания сталеразливочных стаканов при разливке стали // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2011. № 12. С. 50–53.

17. Кусано Е., Каваути Ю., Кадзусима М. и др. Технология обработки специальных сталей кальцием // Новости черной металлургии за рубежом. 1996. № 1. С. 64–66.

18. Дюдкин Д.А. Особенности комплексного воздействия кальция на свойства жидкой и твердой стали // Сталь. 1999. № 1. С. 20–25.

19. Виноградов В.В., Фетисов А.А., Жучков В.И. Улучшение качества и разливаемости металла путем совершенствования технологии его раскисления при внепечной обработке // Металлург. 2003. № 10. С. 45–47.

20. Диаграммы состояния силикатных систем: справочник. Вып. 3 / Н.А. Торопов, В.П. Барзаковский, В.В. Лапин и др. ― Л.: Наука, 1972. ― 448 с.

21. Рябчиков И.В., Панов А.Г., Корниенко А.Э. О качественных характеристиках модификаторов // Сталь. 2007. № 6. С. 18–22.

22. Голубцов В.А., Рябчиков И.В., Усманов Р.Г. Микрокристаллические комплексные модификаторы в производстве стали. ― Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2017. ― 137 с.

23. Голубцов В.А. Теория и практика введения добавок в сталь вне печи. ― Челябинск, 2006. ― 423 с.

24. Бакин И.В., Шабурова Н.А., Рябчиков И.В. и др. Экспериментальное исследование рафинирования и модифицирования стали сплавами Si–Ca, Si–Sr и Si–Ba // Сталь. 2019. № 8. С. 14–18.

25. Ершов Г.С., Позняк Л.А. Структурообразование и формирование свойств сталей и сплавов. ― Киев: Наукова Думка, 1993. ― 386 с.

26. Михеева В.И., Костенко М.Е. Гидриды редкоземельных металлов // Успехи химии.1960. Т. XXIX. Вып. 1. С. 55–75.

27. Воробьев Н.И., Токовой О.К., Мокринский А.В. и др. Влияние содержания серы и неметаллических включений в стали на флокенообразование в крупных поковках // Изв. вузов. Черная металлургия. 2004. № 2. С. 18–20.

28. Дерябин А.А., Горшенин Г.И., Матвеев В.В., Бальян В.Ж. Влияние химического состава металла на содержание водорода и флокеночувствительность рельсовой стали // Электрометаллургия. 2003. № 9. С. 10–18.

29. Kameda J., McManon C.J. Solute segregation and hydrogen-induced intergranular fracture in an alloy steel // Metall. Transaction. 1983. V. 14A. № 5. Р. 903–911.

30. Speich G.R., Spitig W.A. Effect of volume fraction and shape of sulfide inclusion on through-thickness ductility and impact energy of high-strength 4340 plate steel // Metal. Transaction. 1982. V. 13A. № 12b. P. 2239–2258.

31. Хироти О., Тосихиро С., Того К. О механизме образования глиноземистых скоплений в расплавленном металле // Trans. Iron and Steel Institute of Japan. 1975. V. 15. № 7. Р. 371–379.

32. О принципах производства стали для труб с повышенной коррозионной стойкостью / В.А. Голубцов, Л.Л. Тихонов, В.Е. Рощин и др. // Темат. сб. науч. трудов: материалы Всероссийской конференции “Проблемы и пути развития трубной промышленности в свете реализации закона РФ “О техническом регулировании”, 19 сентября 2003 г. ОАО “РосНИТИ”. ― Екатеринбург: АМБ, 2004. ― 295 с.

33. Филиппов Г.А., Родионова И.Г., Бакланова О.Н. и др. Коррозионная стойкость стальных трубопроводов // Технология металлов. 2004. № 2. С. 24–27.

34. Разработка рекомендаций по освоению производства в ОАО “Северский трубный завод” стальных труб повышенной стойкости против локальной коррозии путем обеспечения необходимого уровня чистоты по коррозионноактивным неметаллическим включениям и оптимизации ее микроструктуры / А.И. Зайцев, И.Г. Родионова, О.Н. Бакланова и др. // Сб. “Коррозионно-активные неметаллические включения в углеродистых и низколегированных сталях”. ― М.: Металлургия, 2005. ― 151 с.

35. Голубцов В.А., Воронин А.А., Тихонов Л.Л. Решение проблемы повышения коррозионной стойкости стали для труб в сталеплавильном производстве // Трубопроводный транспорт. 2005. № 2. C. 30–35.

36. Шур Е.А., Трушевский С.М. Влияние неметаллических включений на разрушение рельсов и рельсовой стали // Сб. “Неметаллические включения в рельсовой стали”. ― Екатеринбург: ГНЦ РФ ОАО УИМ, 2005. ― 151 с.

37. Олетт М., Гателье К. Влияние добавок кальция, магния или РЗМ на чистоту стали // Чистая сталь: сб. науч. тр. / Пер. с англ. ― М.: Металлургия, 1987. С. 128–143.

38. К вопросу о составе и свойствах коррозионно-активных неметаллических включений в трубных сталях, механизмах влияния на коррозию / И.Г. Родионова, О.Н. Бакланова, А.И. Зайцев и др. // Сб. “Коррозионно-активные неметаллические включения в углеродистых и низколегированных сталях”. ― М: Металлургия, 2005. ― 184 с.

39. Яндос Ф. Повышение технологических свойств и микрочистоты стали для крупных поковок ответственного назначения с использованием внепечного рафинирования // Электрометаллургия. 2007. № 7. С. 23–27.

40. Тетюева Т., Иоффе А. Исследование причин преждевременного выхода из строя стальных нефтегазопроводных труб // Научно-технический вестник ЮКОС. 2003. № 8. С. 2–8.

41. Куслицкий А.Б. Неметаллические включения и усталость стали. ― М.: Техника, 1976. ― 128 с.

42. Cпектор Я.И., Лященко В.П., Самсонов А.Н. Исследование усталостных микротрещин у неметаллических включений // Сталь и неметаллические включения: темат. отрасл. сб. № 4. МЧМ СССР. ― М.: Металлургия, 1980. С. 30–38.

43. Белов Б.Ф., Троцан А.И., Крейденко Ф.С. Снижение флокеночувствительности конструкционной стали, микролегированной церием // Металлург. 2004. № 9. С. 40, 41.

44. Белов Б.Ф., Троцан А.И., Бродецкий И.Л. и др. Повышение флокеностойкости стали при микролегировании церием // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2007. № 9. С. 37, 38.

45. Лунев В.В., Аверин В.В. Сера и фосфор в стали. ― М.: Металлургия, 1988. ― 256 с.

46. Макаренко В.Д., Шатило С.П. Влияние неметаллических включений на хладостойкость и коррозионную стойкость трубных сталей нефтяного назначения // Коррозионно-активные неметаллические включения в углеродистых и низколегированных сталях: сб. тр. научно-практического семинара, г. Череповец. ― М.: Металлургиздат, 2005. С. 172–182.

47. Жидкая сталь / Е.А. Баум, Г.А. Хасин, Г.В. Тягунов и др. ― М.: Металлургия, 1984. ― 208 с.

48. Гаврилин И.В. Плавление и кристаллизация металлов и сплавов. ― Владимир: Изд-во Владимирского гос. ун-та, 2000. ― 260 с.

49. Дерябин А.А., Берестов Е.Ю. К вопросу о механизме модифицирования стали щелочноземельными металлами // Современные проблемы электрометаллургии стали: материалы XIII Международной конф. ― Челябинск: изд-во ЮУрГУ, 2007. Ч. 1. С. 187–191.


Для цитирования:


Голубцов В.А., Рябчиков И.В., Бакин И.В., Дынин А.Я., Романов О.Н., Прядко А.А. Применение микрокристаллических комплексных модификаторов для внепечной обработки стали. Часть 1. Роль неметаллических включений в формировании качества стали. ЧЕРНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2021;77(3):295-309. https://doi.org/10.32339/0135-5910-2021-3-295-309

For citation:


Golubtsov V.A., Ryabchikov I.V., Bakin I.V., Dynin A.Y., Romanov O.N., Prydko A.A. Application of microcrystalline complex modifiers for steel ladle treatment. Part 1. The role of nonmetallic inclusions in steel quality forming. Ferrous Metallurgy. Bulletin of Scientific , Technical and Economic Information. 2021;77(3):295-309. (In Russ.) https://doi.org/10.32339/0135-5910-2021-3-295-309

Просмотров: 17


ISSN 0135-5910 (Print)
ISSN 2619-0753 (Online)