Исследование раскисления и модифицирования металла с целью совершенствования процессов технологии производства низколегированной трубной стали

• Автор: Мовенко, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 159 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1 Влияние КАНВ на качество стали
1.2 Раскисление железа алюминием
1.3 Влияние водорода и неметаллических включений на коррозионное разрушение трубной стали
1.4 Рекомендации по микролегированию стали РЗМ
2 АНАЛИЗ И ВЫБОР ДОСТОВЕРНОЙ КОНСТАНТЫ РАВНОВЕСИЯ РЕАКЦИИ РАСКИСЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА АЛЮМИНИЕМ
3. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАСТВОРИМОСТИ ВОДОРОДА В ОКСИДНЫХ РАСТВОРАХ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ И ПАРЦИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ КИСЛОРОДА
3.1 Вывод расчетных формул для определения растворимости водорода в оксидных системах
3.2 Учет состава газовой фазы
3.3 Оценка адекватности модели
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИРОДЫ КАНВ И МЕХАНИЗМА ИХ ВЛИЯНИЯ НА СТАЛЬ В КОРРОЗИОННЫХ УСЛОВИЯХ
4.1 Термодинамический анализ коррозионной активности неметаллических включений в трубной стали при взаимодействии с водными растворами
4.2 Модель взаимодействия КАНВ с металлом в присутствии водной среды
5 РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ОБРАБОТКЕ СТАЛИ ЦЕРИЕМ
5.1 Термодинамика раскисления и десульфурации стали церием
5.2 Термодинамическая оценка коррозионной активности оксидов и сульфидов церия в воде
5.3 Расчет оптимального количества церия для снижения содержания КАНВ
5.4 Моделирование модифицирования стали 13ХФА РЗМ-содержащей проволокой
6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
6.1 Методика проведения лабораторных опытов
6.2 Металлографическое исследование металла на оптическом микроскопе
6.3 Спектральный анализ неметаллических включений на сканирующем микроскопе

6.4 Опробование в промышленных условиях на ОАО «Уральская Сталь»
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ
Человеческая цивилизация немыслима без самых различных видов трубопроводного транспорта. Он является «кровеносной системой» промышленно развитого общества. Ясно, что эта система должна быть надежной, прочной и долговечной. В настоящее время трубопроводы, в основном, изготавливают из низколегированной трубной стали. Современные технологии выплавки, внепечного рафинирования, разливки и контролируемой прокатки обеспечивают получение стали повышенной прочности. В то же время в последние десятилетия наметилась проблема снижения коррозионной стойкости трубопроводов. Интенсивные исследования этого феномена показывают, что повышенная скорость коррозии стали связана с наличием коррозионноактивных неметаллических включений (КАНВ). Обоснование этого факта, безусловно, является заслугой исследователей. В то же время остаются не до конца ясными природа КАНВ, методы рационального раскисления и модифицирования стали (в том числе РЗМ), которые обеспечивали бы блокирование образования КАНВ и существенное снижение содержания этих включений в стали.
Исследования в этой области показали также, что коррозионное разрушение трубной стали может быть связано не только с вредным влиянием неметаллических включений, в том числе КАНВ, но и поведением водорода в процессе производства стали. В то же время механизм этого взаимовлияния, его особенности остаются не ясными. Достаточно сказать, что к настоящему времени нет даже методик, позволяющих оценить растворимость водорода в неметаллических включениях, получаемых в современных глубоко раскисленных сталях.
Исследование технологии производства трубной стали, ее количественное описание показали, что термодинамические характеристики даже базовых реакций (раскисление железа алюминием) нуждаются в анализе и выборе наиболее достоверных значений.
Решение этих актуальных задач позволит более эффективно и обоснованно разрабатывать новые технологии раскисления и модифицирования стали, которые будут обеспечивать повышенную чистоту металла по коррозионноактивным неметаллическим включениям и газам, и, соответственно, необходимую стойкость трубопроводов.

Вполне возможно, что так называемый "загиб" кривой раскисления кверху, наблюдаемый на Рис. 18, связан с повышенными потоками вторичного окисления при высоких концентрациях алюминия. При этом скорость удаления включений АЬОз может стать меньше, чем приток вторичного окисления. И тогда общая концентрация кислорода будет увеличиваться.
В работе [74] рассматривали не только равновесную константу и параметры взаимодействия, но также преципитацию АЬОз и влияние на неё массопереноса.
Из Рис. 19 видно, что разброс экспериментальных точек достаточно высок. Это свидетельствует о малой надежности проведенного эксперимента и его результатов.