Разработка теоретических основ и внедрение процессов внепечной обработки жидкой электростали РЗМ и ЩЗМ с целью повышения механических и эксплуатационных свойств металла

• Автор: Лунев, Валентин Васильевич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1983
• Место защиты: Запорожье
• Количество страниц: 635 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И ТЕХНОЛОГИИ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОСТАЛИ ЗА СЧЕТ

ВНЕПЕЧНОЙ РАВ0ТКИ РЗМ и ЩЗМ

1.1. Растворимость серы и фосфора в железе и влияние их на свойства металла

1.2. Природа неметаллических включений и влияние

на свойства стали

1.3. Физикохимические особенности образования неметаллических включений при обработке стали
РЗМ и ЩЗМ

1.4. Обоснование и постановка задач исследований. Глава 2. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Методы плавки и разливки стали

2.2. Контроль химического состава и газосодержания
2.3. Анализ неметаллических включений и микроструктуры
2.4. Контроль механических свойств стали .
2.5. Оценка хладноломкости .
2.6. Определение раскислительной способности элементов методом ЭДС.
2.7. Определение содержания серы в твердом растворе
2.8. Изучение топографии неметаллических включений
Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ СЕРЫ И
ФОСФОРА НА ФИЗИКОМЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТАЛЕЙ
3.1. Углеродистая, экономнолегированная и легированная электросталь .
3.2. Деформированная сталь Зсп, Г2, Г, Г2С
3.3. Толстолистовой прокат из стали Г2С и ГС
3.4. Цуги борьбы с принесши в литых и дефоршро ванных сталях.
3.5. Вывода
Глава 4. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ И КИНЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ РЗМ и ЩЗМ С КИСЛОРОДОМ, СЕРОЙ И ФОСФОРОМ ПРИ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКЕ СТАЛИ.
4.1. Экспериментальные исследования раскислите явной способности церия, лантана и иттрия.
4.2. Влияние РЗМ на свойства стали с различным содержанием серы и фосфора
4.3. Влияние силикокальция и силикобария на свойства сталей с различной концентрацией серы и фосфора .
4.4. Вывода .
Глава 5. ОПТИМИЗАЦИЯ СОСТАВОВ ЛИГАТУР С РЗМ и ЩЗМ И ИХ
ВЛИЯНИЕ НА СВОЙСТВА СТАЛИ .
5.1. Лигатуры с РЗМ и ЩЗМ, физические и технологические свойства и их раскислительная способ ность
5.2. Влияние силикобария и силикостронция на природу неметаллических включений, физикомеханические и технологические свойства литой стали.
5.3. Влияние лигатур, содержащих гамму РЗМ
5.4. Лигатуры, содержащие индивидуальные РЗМ
5.5. Лигатуры с РЗМ и нигридообразующими элементами ,
5.6. Сравнительный анализ влияния лигатур различного состава на свойства металла
5.7. Вывода .
Глава 6. ПРОМЫШЛЕННОЕ ОСВОЕНИЕ И ВНЕДРЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ
ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ ЭЛЕКТРОСТАЛИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ . ЛИГАТУР РЗМ и ЩЗМ
6.1. Технология выплавки и модифицирования сталей
для экскаваторов и буровых станков .
6.2. Внепечная обработка стали ЩЗМ и РЗМ для горнометаллургического оборудования
6.3. Выплавка сталей, модифицированных РЗМ для отливок железнодорожного транспорта .
6.4. Использование лигатур ЩЗМ и РЗМ при производстве стали для проката в мартеновских печах и кислородных. конвертерах .
6.5. Выводы .
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


На протяжении этого времени интерес ученых металлургов и металловедов к проблеме использования этих металлов для улучшения качества литых и деформированных сталей несколько раз возрастал, а затем пропадал, что было связано малыми объемами производства РЗМ и их высокой стоимостью. В настоящее время опять отмечен большой интерес металлургов к этой проблеме и очевидно он уже не ослабнет, т. РЗМ и разработаны промышленные технологии производства сплавов с РЗМ, обеспечивающие их стоимость, приемлемую для широкого внедрения в практику металлургии. К группе редкоземельных металлов РЗМ относится элемен
тов периодической системы Д. К группе РЗМ также относят иттрий норядковый номер и скандий порядковый номер , которые встречаются в основном в тех же природных минералах. Поэтому условно все РЗМ делят на цериевую и иттриевую подгруппы. Хотя мы и именуем их редкоземельные, эти элементы широко распространены в природе. Общее содержание РЗМ в земной коре составляет по весу 0,, что примерно равно содержанию меди, но зна чительно больше таких элементов, как цинк, свинец, олово, молибден вольфрам. В земной коре из группы РЗМ наиболее распространен церий и наименее тулий. Но даже тулий по своей распространенности превосходит такие металлы, как серебро 1,0. Ю5, которые не считаются редкими. В природе РЗМ встречаются в виде минералов монацит, бастнезит и др. Для нужд металлургии, в большинстве случаев используется вся сумма РЗМ, находящаяся в сырье в тех же соотношениях. РЗМ обладают свойствами, типичными для металлов. Они легко окисляются и воспламеняются в обычной атмосфере при температурах 0. С 3,4. Свойства РЗМ, представляющие интерес дан металлургической практики, приведены в табл. Эти элементы имеют значительные атомные веса, плотность, сравнимую с плотностью стали, а у некоторых даже выше и довольно высокие температуры кипения при относительно низком для сталеплавильных открытых процессов давлении пара. Температура плавления легкой цериевой группы РЗМ относительно низкая ниже ЮС, средняя и тяжелая группы РЗМ имеют температуру плавления, соизмеримую с температурой плавления стали. Л птгН Т1Т7Н 1тгллтг . Ьа 8, 1, 0 6, 0 6, 2,. Ей л 2,0 2, 0 5, 6 9, 8, 2. Та 8, 1, 0 9, , 8, 6. Ре , 1, 0 7,6 , 1. По данным различных исследователей, растворимость ЮМ в жидком железе неограничена, а в твердом металле находится в интервале 0,1. О,5, а в углеродистых и легированных сталях даже ниже ,,. РЗМ способствуют расширению оС области и сужению X области в железоуглеродистых сплавах. Растворимость РЗМ в Г железе меньше, чем В об железе . РЗМ обладают высоким химическим сродством к кислороду, сере, азоту, водороду и цветным металлам свинец, сурьма и т. Приведенный на рис. РЗМ обладают к кислороду. По мере убывания сродства, соединения РЗМ можно расположить в следующем порядке окислы, оксисульфиды, сульфиды, нитриды, гидриды, карбиды. Реализация химического сродства к примесям, растворенным в железе, зависит как от прочности связи с примесями, так и от прочности связи их с атомами железа и их активностью в расплаве. Данные по активности РЗМ в железе весьма ограничены и противоречивы. Так для церия, растворенного в жидком железе, коэффициент активности изменяется от 3,9 7 до 0,. РЗМ с железом отображается видом двойных диаграмм, приведенных в ряде работ ,9. Диаграммы состояния с церием, неодимом, иттрием, лантаном, празеодимом иллюстрируют наличие химических соединений различного состава типа РваСе, 6г1,е1 ,Рв5Сб, Ре,Э1 и других, плавящихся инконгруэнтно при низких температурах С и 3С соот
ветственно. Наличие химических соединений указывает на то, что большинство РЗМ церий, лантан, празеодим, иттрий образуют с железом растворы с отрицательным отклонением от закона Рауля и их высокое сродство к вредным примесям не может быть полностью реализовано в этом случае. Свободные энергии образования соединений РЗМ
Температура ,
Рис. В табл. РЗМ цериевой группы, а также ряда других элементов, входящих в состав стали. Необходимо отметить, что все виды соединений РЗМ имеют температуры плавления выше, чем у железа и плотность незначительно ниже плотности стали, т. Все РЗМ образуют с кислородом трехвалентные окислы типа . ЯеОг , а некоторые РЗМ окислы типа 1е0 . Таблица 1.