Основные типы раскислителей

Свойство раскислителей

Элементы-раскислители должны обладать следующими свойствами:

- высокой раскислительной способностью (высоким химическим сродством к кислороду);

- склонностью к образованию оксидов, нерастворимых в жидкой стали, легко удаляющихся из нее или приносящих минимальный вред ее свойствам;

- способностью к улучшению свойств стали (повышению прочности, термической обрабатываемости, стойкости против действия агрессивных сред и т.д.);

- низкой стоимостью и доступностью (недефицитностью).

- способствовать уменьшению отрицательного влияния на свойства стали других вредных примесей, кроме кислорода: серы и азота, а продукты рас-кисления, оставаясь в стали, должны способствовать измельчению, зерна.

В настоящее время нет ни одного раскислителя, который был бы наилучшим по всем предъявляемым требованиям. Одни раскислители не обладают универсальностью действия на свойства стали, другие, будучи более или менее универсальными, оказываются дефицитными и дорогостоящими. В производственной практике применяют относительно большое число раскислителей, каждый из которых оказывается более или менее подходящим для тех или иных случаев.

Марганец. Является самым распространенным раскислителем. Марганецсодержащий сплав - ферромарганец (75-80% Мп) - является дешевым и относительно недефицитным. Марганец обладает так же высоким химическим сродством к сере и существенно снижает отрицательное влияние серы на свойства стали при введении его в количестве 0,3—0,5 % и выше.

Кремний. Является распространенным раскислителем. В сталь кремний вводят в виде ферросилиция с низким (10-20% Si) и высоким (45-75% Si) содержанием кремния. Достоинство кремния как раскислителя состоит в его высоком химическом сродстве к кислороду, позволяющем получать сталь при остаточном содержании его в металле 0,15—0,3 %, а также в способности образовывать нитриды (Si₃N₄) и предотвращать старение стали.

Алюминий. По своим физико-химическим свойствам является одним из лучших раскислителей, так как обладает одновременно высоким химическим сродством к трем вредным примесям - кислороду, азоту и сере. При этом положительное влияние алюми­ния на свойства стали сказывается при остаточном содержании его в сотые доли процента, поэтому алюминий как раскислитель в последние годы находит все большее и большее применение, хотя он относительно дорог.

Ванадий. Является ценным раскислителем, оказывающим разностороннее положительное влияние на свойства стали, например, производство нестареющей кипящей стали возможно только с использованием ванадия. При введении ванадия в металл ~ 0,1% V устраняется склонность стали к старению. При таких же его относительно невысоких концентрациях обеспечиваются мелкозернистая структура и повышение прочности, износостойкости и других служебных свойств конструкционных, рельсовых, рессорных и других сталей. Ванадий вводят в сталь обычно в виде феррованадия (35-45% V), который является дорогостоящим и дефицитным материалом.

Титан и цирконий. Являются очень хорошими раскислителями, но ферротитан (18-20 % Ti), ферроцирконий (10-15% Zr ) -и другие сплавы, в виде которых эти элементы вводят в сталь, являются дорогостоящими и дефицитными, поэтому их, как и некоторые другие элементы (ниобий, РЗМ, и т.д.), обычно используют только при производстве сталей специального назначения.

Кальций и магний. Являются самыми сильными раскислителями. Их применение обеспечивает повышение качества стали. Это объясняется следующим:

- высоким химическим сродством их к кислороду и сере, позволяющим обеспечить очень низкие остаточные содержания растворенного кислорода (<0,001%) и серы (<0,002%) в готовом металле;

- продукты раскисления, которые остаются в металле, образуют мелкие глобулярные оксисульфидные неметаллические включения, равномерно распределенные в объеме металла и слабодеформируемые при прокатке, благодаря чему они оказывают минимальное отрицательное влияние на свойства стали. В настоящее время широкое распространение получило раскисление кальцием, входящим в состав комплексных сплавов, например силикокальция (20-40% Са), ферроалюмосиликокальция (8-10% Са) и др. Положительное влияние кальция на свойства стали сказывается уже при расходе его 0,01%, а расход > 0,1 % не требуется.

Редкоземельные металлы (РЗМ.) Обладают также очень хорошими раскислительными свойствами, они имеют высокое химическое сродство к вредным примесям (кислороду, сере и азоту). Температура плавления их низкая (~ 1000°С), температура кипения высокая (> 3000°С). РЗМ применяются в виде комплексного сплава, получаемого дешевым углетермическим методом и содержащего ~ 40% РЗМ (главным образом, церия) и 45-50% Si.

Углерод. Является идеальным раскислителем, так как продукт раскисления СО удаляется из металла. Но высокая раскислительная - способность углерода проявляется только при вакуумировании и продувке металла нейтральными газами, когда обеспечивается низкое парциальное давление СО в газовой фазе.

Применяют следующие способы раскисления стали: а) глубинное; б) диффузионное; в) обработкой синтетическими шлаками; г) обработкой вакуумом.

Дата добавления: 2014-01-03