Разработка и внедрение технологий электроплавки и внепечной обработки рельсовой стали высокой эксплуатационной надежности в том числе новых марок

• Автор: Годик, Леонид Александрович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Новокузнецк
• Количество страниц: 212 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Состояние вопроса и постановка задач исследования

1.1 Особенности технологии выплавки в электропечи и внепечной обработки рельсовой стали
1.2 Поведение газов в ходе сталеплавильного процесса и влияние их на потребительские свойства рельсов.

1.2.1 Кислород

1.2.2 Водород

1.2.3 Азот

1.3 Химический состав и физикомеханические свойства рельсовой стали

Выводы к главе

Глава 2. Исследование закономерностей поведения газов и разработка технологии выплавки стали в дуговых электропечах и внепечноп обработки стали, предназначенной для производства железнодорожных рельсов
2.1 Методика проведения исследований
2.1.1 Технология выплавки и виепечной обработки
2.1.2 Определение азота и кислорода в стали
2.1.3 Определение содержания водорода в стали
2.1.4 Методика исследования и испытания готовых рельсов
2.2 Исследование поведения газов при элекгроплавке и внепечной обработке рельсовой стали
2.2.1 Изучение поведения кислорода и разработка технологических приемов снижения загрязненности стали неметаллическими включениями
2.2.2 Исследование поведения азота и разработка технологи
ческих приемов обеспечения его оптимального содержания в рельсовой стали
2.2.3 Изучение поведения водорода и разработка технологических приемов исключения образования флокенов в рельсах
2.3 Разработка комплексной технологии выплавки и внепечной обработки высококачественной рельсовой стали
Выводы к главе
Глава 3. Разработка и освоение новых марок стали для рельсов с повышенными потребительскими свойствами
3.1 Рельсы повышенной износостойкости и контактной выносливости из заэвтектоидной стали
3.2 Рельсы из бейнитной стали
3.3 Рельсы из хромистой стали для высокоскоростного пассажирского движения
Выводы к главе 3 Заключение Список литературы
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Разработчики считают, что данный способ заливки гарантирует минимальные энергетические потери, отсутствие переливов, обратного хода жидкого чугуна и выплесков металла, снижение пылегазовых выбросов и пиков выделения СО, избежание разрушения футеровки и водоохлаждаемых панелей, контролируемую заливку жидкого чугуна отдельными непрерывно подаваемыми порциями, достижение высокой производительности печей при получении низкоуглеродистого полупродукта. Однако для использования технологии необходима дорогостоящая реконструкция электросталеплавильных агрегатов, а оборудование для заливки чугуна иногда плохо вписывается в существующие габариты. В Российской Федерации заливка осуществляется в основном по первому варианту [, 1]. Наиболее простым и широко распространенным способом внепечной обработки является продувка стали в ковше инертным газом через верхние погружаемые [, 3] и пористые или щелевые, установленные в днище ковша, фурмы. Разновидностью последнего способа продувки являются обработка стали через пористые швы в днище стальковша, а также продувка через шиберный затвор [4]. Технология продувки и конструкция фурм постоянно совершенствуются [8, 1]. Обработка проводится с целью гомогенизации стали по температуре и химическому составу, удаления неметаллических включений, интенсификации процессов десульфурации. Основополагающим вопросом при внепечной обработке является вопрос об использовании нейтрального газа азота и аргона. Необходимо отметить, что вопросы обработки рельсовой стали азотом с целью насыщения стали азотом и удаления неметаллических включении изучены крайне слабо. Рядом исследований показано, что качество стали для железнодорожных рельсов может быть существенно улучшено за счет вакуумирова-ния [1]. Считается, что вакуумирование обеспечивает полное отсутствие в рельсовой стали строчечных оксидных включений, в связи с чем снижаются коэффициенты анизотропии пластических и вязкостных свойств, повышается уровень пластичности стали и усталостная прочность рельсов [, 1,]. В отечественной практике рельсовая сталь подвергалась вакуумной обработке на Оскольском электрометаллургическом комбинате (ОЭМК) (вакууматоры типа PH) и подвергается на НТМК (вакууматоры типа RIT). На НТМК в г. Однако, как показывает практика, вакуумирование используется в основном для снижения содержания водорода в стали, а удаление кислорода при вакуумировании рассматривается совместно с процессами раскисления (технология производства рельсовой стали на НТМК предусматривает вакуумирование после раскисления стали и доводки на агрегате «печь-ковш»). В ряде зарубежных стандартов установлены предельные нормы содержания кислорода, азота и водорода (таблица 1. Влияние содержания газов в стали изучено и обобщено в работах [0, , 2]. Содержание водорода является критическим параметром в отношении возможности поражения рельсов флокенами [5, 0, , ], что справедливо при отсутствии операций противофлокенной обработки. Согласно ГОСТ Р 5- флокены в рельсах не допускаются. При массовой доле водорода в жидкой стали перед разливкой не более 0,5 % (1,5 ppm) допускается не проводить противофлокенную обработку заготовок и рельсов; свыше 0,5 % (1,5 ppm) до 0,5 % (2,5 ppm) противофлоксиная обработка заготовок или рельсов обязательна. При отсутствии контроля массовой доли водорода в жидкой стали или при массовой доле водорода свыше 0,5 % (2,5 ppm) проведение противофло-кенной обработки рельсов обязательно. По ГОСТ Р 5- массовая доля кислорода не должна превышать 0,2 % ( ppm) - в рельсах категории В, 0. Tl, Т2 и Н из конвертерной И электростали. Кислород - элемент с ярко выраженными металлоидными свойствами. Согласно известной диаграммы состояния железо - кислород, в жидком железе при температуре его плавления растворимость кислорода составляет около 7 см г [1]. При повышении температуры жидкого железа растворимость в нем кислорода увеличивается, подчиняясь почти линейпой зависимости. Тейлор и Чипман [3] прямыми опытами определили растворимость кислорода в жидком железе, находящемся в контакте с чистой закисью железа. Загрязнение шлака другими окислами - из футеровки печи -было устранено путем вращения индукционной печи и образованием воронки, предохраняющей шлак от контакта с тиглем.