Исследование закономерностей образования оксидных включений и совершенствование на этой основе технологии выплавки трубной котельной стали

• Автор: Клачков, Анатолий Александрович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 192 с. : ил.

Содержание

1. Введение.

2. Аналитический обзор литературы.

2.1. Трубы и трубные стали

2.2. Неметаллические включения и их влияние на свойства стали.

2.3. Методы удаления неметаллических включений

2.4. Модифицирование неметаллических включений кальцием.

2.5. Выводы ио результатам литературного обзора и цели работы.

3. Описание методов анализа и расчетов, использовавшихся в работе

3.1. Методика термодинамических расчетов взаимодействия компонентов в системе металлшлакгаз .

3.2. Рентгеноспектральный микроанализ.

3.3. Газовый анализ.
3.4. Металлографический анализ
3.5. Статистические методы анализа данных.
3.6. Базовая технология производства котельной стали
4. Закономерности образования оксидных включений и совершенствование технологии выплавки трубной котельной стали.
4.1. Загрязненность стали К, выплавленной по базовой технологии,
неметаллическими включениями.
4.2. Особенности базовой технологии.
4.3. Пути уменьшения загрязненности стали К неметаллическими включениями в
условиях ЭСПЦ ВТЗ
4.3.1. Описание технологии опытных плавок.
4.3.2. Анализ загрязненности НВ стали, выплавленной по различным вариантам опытной технологии.
4.4. Анализ неметаллических включений котельной стали.
4.4.1. Определение состава и типа включений
4.4.2. Проверка гипотезы о шлаковой природе неметаллических включений.
4.4.3. Проверка гипотезы о преимущественном образование неметаллических включений из за вторичного окисления металла ио время разливки стали.
4.4.4. Анализ результатов металлографического анализа образцов котельной стали.
4.4.5. Возможный механизм влияния степени раскисления стали на содержание ИВ
4.4.6. Анализ результатов фракционного газового анализа образцов котельной стали
4.4.7. Загрязненноегь металла включениями и свойства НВ.
4.5. Разработка алгоритма прогнозирования состава и количества алюминатов
кальция в зависимости от параметров внепечной обработки.
5. Выводы.
Список использованных источников


Следовательно, образование трещин или полостей вокруг включений в процессе горячей обработки существенно зависит от температуры; чем выше температура, тем меньше вероятность образования трещин или полостей. Силикаты и алюминаты кальция с более высоким содержанием извести характеризуются высокой пластичностью при высоких температурах [—] и могут обладать пластичностью, аналогичной пластичности стали. При механической обработке образуются сильно удлиненные включения. С понижением температуры пластичность резко снижается, и включения вместо деформирования растрескиваются. При контролируемой прокатке с понижением температуры металла создаются условия, при которых включения начинают терять пластичность. Бруксбенкс и Эндрюс [] показали, что концентрации напряжений вокруг включений в стали могут создаваться из-за разности коэффициентов термического расширения (КТР) между матрицей и включениями. В результате образуется поле мозаичных или безнагрузочных напряжений в стали вокруг некоторых типов включений. Согласно их модели можно сделать следующие выводы: а) вследствие разницы КТР между фазами включений и стальной матрицей поля механических напряжений могут образовываться в процессе охлаждения в стальной матрице вокруг включений с меныиим КТР, чем у стали (например, глинозем, алюминаты кальция, шпинели). Включения с большими КТР (МпБ, МпБе) образуют полости, а включения с КТР, равным металлу (МпО, Zт), не влияют на матрицу; б) область матрицы, подвергающаяся влиянию включений, находится в пределах Ах от центра включения (для сферического включения с радиусом г), и подобные объемы матрицы оказываются под влиянием цилиндрических и эллипсоидных включений. Роль неметаллических включений рассмотрена в монографиях Ю. А. Шульте [, , ]; автор считает, что загрязненность включениями является важнейшей характеристикой стали, в значительной степени определяющей комплекс ее свойств. Некоторые авторы приходят к выводу, что концепция «чистой стали» вообще не может считаться реальной, а причиной разрушения металла следует считать не структуру матрицы, а вид и морфологию неметаллических включений. В настоящее время большинство сталей раскисляют алюминием [ - ], который не только технологичен как раскислитель, но и является действенным модификатором, обеспечивающим получение более плотной структуры с заданным мелким зерном и хорошие показатели пластичности и вязкости. МНРС [ - ], хотя также существует мнение [], о том, что закупоривание канала происходит в результате кристаллизации расплава, имеющего пониженную температуру и недостаточного прогрева стакана. Кристаллические остроугольные включения глинозема, как концентраторы напряжений и очаги разрушения металла, снижают пластичность и прочность стали и особенно опасны в условиях её охрупчивания при низких температурах. Наиболее эффективным, удобным и зарекомендовавшим себя средством борьбы с зарастанием погружного стакана-дозатора является модифицирование стали (включений АЬ) кальцием. Кальций, взаимодействуя с окислами алюминия, модифицирует неметаллические включения, переводя их в глобулярную форму, что снижает количество твердых НВ, осаждающихся на поверхности выпускного отверстия разливочного стакана. Введение кальция в металл позволяет также решать такие задачи, как рафинирование металла в направлении снижения содержания в нем кислорода и неметаллических включений [], улучшение механических свойств по толщине проката; повышение механической обрабатываемости при высоких скоростях резания и стойкости инструментов из карбидсодержащих материалов; снижение чувствительности металла к растрескиванию при нагреве. В металлургии известны различные виды НВ, как по происхождению, так и по составу. В основном, они оказывают отрицательное влияние на свойства стали. Включениями со значительным негативным влиянием как на свойства, так и на процесс производство стали, являются включения из А. Минимизировать его отрицательные свойства помогают присадки кальция, более подробно это изложено в разделе 2. Чистота стали по содержанию неметаллических включений является одним из показателей качества металлопродукции.