Технология получения высококачественной стали для отливок

Свойства стали в отливке в значительной степени зависят от технологии ее получения, определяющей содержание, состав, форму и распределение неметаллических включений.

Рисунок – Схема системного анализа получения высококачественной стали

Большое значение имеет содержание серы, фосфора, кислорода, азота, водорода. Поэтому технология получения высококачественной стали должна обеспечивать минимальное содержание вредных примесей, наименее вредную форму неметаллических включений и требуемую структуру.

Процесс получения высококачественной стали состоит из трех основных этапов: плавки, внепечной обработки и термической обработки.

Качество стали в отливке (выход системы) зависит от качества входа, т. е. шихты. Особенно важно обеспечить минимальное содержание вредных примесей в шихте при кислом процессе, так как в этом случае невозможно удалять в печи серу и фосфор.

Во время плавки на качество стали оказывают влияние режимы окислительного периода (интенсивность и длительность кипения, состав шлака) и восстановительного периода (длительность, состав шлака, состав и количество раскислителей и модификаторов).

Рисунок – Классификация способов улучшения качества литейных сталей

Широкими возможностями улучшения качества стали располагают методы внепечной обработки, позволяющие модифицировать сталь, уменьшать содержание вредных примесей и существенно влиять на содержание, состав, форму и распределение неметаллических включений.

Аналогичное, но более глубокое воздействие на качество стали обеспечивают методы специальной электрометаллургии, которые широко применяются в металлургии для получения высококачественных стальных слитков и начинают использоваться в сталелитейном производстве.

Наиболее простым видом внепечной обработки является модифицирование. Модифицированная углеродистая сталь приближается по свойствам к экономно-легированной, а модифицированная экономно-легированная к сталям, легированным дорогими и дефицитными добавками (Ni, Мо и т. п.). Модифицирование щелочными и щелочноземельными металлами позволяет существенно улучшать свойства стали. Особенно эффективно применение силицидов РЗЭ с иттрием. Введение комплексных модификаторов позволяет осуществлять раскисление, рафинирование и модифицирование, так как РЗЭ имеют повышенное сродство к кислороду и сере по сравнению с основными компонентами стали. Существенное влияние на качество стали оказывают нитридообразующие модификаторы. Многие модификаторы способствуют глобулизации неметаллических включений. Наиболее эффективны в этом отношении кальций и РЗЭ.

Продувка стали в ковше инертными газами через пористую огнеупорную пробку или через погруженные футерованные фурмы, вводимые в ковш сверху, позволяет снизить содержание газов и неметаллических включений. Например, продувка аргоном уменьшает содержание газов на 15–25%, увеличивает хладостойкость на 20–30%.

Обработка стали жидким синтетическим шлаком позволяет производить внепечную десульфурацию и очистку от неметаллических включений и газов. Обычно используют шлаки системы СаО–А1₂0₃, обладающие высокой рафинирующей способностью. Жидкий синтетический шлак приготовляют в специальной шлакоплавильной печи (ДПСШ–1), затем его сливают в ковш и выпускают в него сталь. Сталь перемешивается со шлаком, протекают реакции десульфурации, неметаллические включения также уносятся рафинирующим шлаком. В литейном производстве этот процесс применяют редко, и в тех случаях, когда требуется, низкое содержание серы, плавку производят в печи с основной футеровкой.

Эффективным методом улучшения качества стали является вакуумирование.

Дата добавления: 2014-01-06