Разработка СВС-технологии получения силикотитановых сплавов для легирования стали

• Автор: Шаймарданов, Камиль Рамилевич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Магнитогорск
• Количество страниц: 114 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1 ОБЗОР ТИТАНСОДЕРЖАЩИХ ЛИГАТУР И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТИТАНА В СТАЛЕПЛАВИЛЬНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

1.1 Титансодержащие легирующие сплавы и технологии их получения..

1.2 Теория СВС и безгазовое горение

1.3 Легирование сталей титаном

1.3.1 Рафинирование сталей титаном

1.3.2 Упрочнение сталей титаном

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ПОЛУЧЕНИЯ СИЛИКОТИТАНОВЫХ ЛИГАТУР СВС-МЕТОДОМ

2.1 Анализ диаграмм состояния систем П-Ьц П-Ье, Ье-Ы
2.2 Термодинамический расчет адиабатической температуры горения системы ТиБРЬе
2.3 Обзор работ, посвященных СВ-синтезу силицидов титана
3 ЗАКОНОМЕРНОСТИ СВ-СИНТЕЗА СИЛИКОТИТАНОВЫХ ЛЕГИРУЮЩИХ СПЛАВОВ
3.1 Методика проведения экспериментов на лабораторной установке.
3.2 Закономерности СВ-синтеза в системах титан-ферросилиций, ферротитан-кремний и титан-кремний-железо
4 ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА СИЛИКОТИТАНОВЫХ ЛЕГИРУЮЩИХ СПЛАВОВ
4.1 Технологическая линия по производству композиционных силикотитановых легирующих сплавов СВС-методом
4.2 Результаты промышленных испытаний в условиях ОАО «ММК»
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение А — Свидетельство аттестации аналитической лаборатории ООО «НТПФ «Эталон»

Приложение В - Технические условия ТУ 0868-032-21600649-2
«Легирующий материал «Ферросилицид титана»
Приложение С - Изменения №2 в ТУ 1274-070-00187240-2010 «Проволока
порошковая для внепечной обработки металлургических расплавов»
Приложение Б - Протокол изготовления и испытания порошковой проволоки для внепечной обработки металлургических расплавов диаметром 14,0 мм с наполнителем ферросилицид титана производства ООО «НТПФ «Эталон».... 107 Приложение Е - Акт испытаний легирующего сплава «Ферросилицид титана» в условиях ККЦ ОАО «ММЬС»
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время существует большое количество сталей, в которых титан используется как легирующий элемент, повышающий эксплуатационные свойства металла. Основные из них - это нержавеющие стали, 1Е-стали, применяемые для изготовления кузовов автомобилей и корпусов бытовой техники и НБЕА-стали, используемые главным образом для производства труб и элементов металлоконструкций. Содержание титана в этих сталях варьируется в пределах 0,01-1,0 %, причем в отдельно взятой марке оптимальный диапазон концентрации титана чаще всего находится в очень узких пределах. Именно поэтому одной из актуальнейших задач в технологии производства титансодержащих сталей является гарантированное обеспечение таких концентраций при минимальном расходе легирующих.
Основной трудностью при легировании стали титаном является его высокая активность по отношению к кислороду, приводящая к образованию оксидов титана, переходящих в шлак. Это значительно увеличивает расход легирующих материалов, отрицательно сказываясь на себестоимости продукции. Многолетний опыт применения ферротитана для легирования стали титаном показал, что он не способен обеспечить высокое и стабильное усвоение даже при использовании порошковой проволоки и специальных методов предварительного раскисления. Одним из вариантов решения этой проблемы является применение комплексных сплавов, содержащих помимо титана другие высокоактивные элементы (81, А1, Са, Mg и др). Методы производства таких лигатур основаны на сплавлении различных материалов (руд, ферросплавов, отходов производства) в электропечах. Однако такие методы не позволяют получать комплексные сплавы с высоким содержанием титана, так как при повышении содержания титана в шихте имеет место значительный угар элементов (81, А1, Са, М§ и др.) и сильная ликвация. Кроме того, из-за специфики производства полученный продукт чаще всего характеризуются высоким содержанием примесей и дороговизной, поэтому его

будет постоянна и равна температуре плавления железа. Найдём этот диапазон из условий:
а) Тад = Г* и VFe - 1; б) Тад = Г* и vFe = О,
где г* = 1808 К и - температура и степень плавления железа соответственно.
Преобразовав уравнение 2.17, для условия а получим:
{-м).(а-Т2+рЛ0-'.Ц— УЛ^.^-а-Т0-рЛ^-^
(2.22)
| у-» 2 yi
— ) + ^'(ai^i +bl~Y~aTo +Ь~^ + а2Т2 ~a2T +
2 2 + а3Г3 + 63 а3Г2 -й3^- + а4Г;1? -а4Г3 +а5Гад -а5Г^ +
+ La^+L^s+LF:) = (-M)-Q-
Подставив известные значения, получим:
(1 — //) • (105320 + 9392 -1462,7 -173 50 - 254,9 + 8879) + ц • (10,29 • 1809 + 383 6,5) = = (1 - //) -138929.
// = 0,61.
Для условия б:
(1-^).(«-С+Д-10-П^-г.105.р--а.Го-Д-10-3-^- +
+/•10 —) + Ма]Д +*1 ——а,Г0+й,-^- + а2Г2-а2Д+а3Гз + (2.23)

ь,~аъГ2-Ъ, + а 4С - а4Г3 + а5Гйа - а5Г* + К^г + = 0 - Л) ■ б-
// = 0,65.
Таким образом, при содержании железа в сплаве от 61 до 65 % температура горения будет постоянна и равна температуре плавления железа.
Результаты расчёта адиабатических температур горения Тад системы ТьБь Ре при различном содержании железа представлены на рисунке 2.4. Видно, что максимальная температура разогрева в исследуемой системе достаточно высока