Повышение качества отливок из высокомарганцевой стали совершенствованием процесса её плавки и внепечной обработки

• Автор: Лихолобов, Евгений Юрьевич
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 149 с. : ил.

1. ВЫСОКОМАРГАНЦЕВАЯ СТАЛЬ КАК ИЗНОСОСТОЙКИЙ СПЛАВ, ОСОБЕННОСТИ ПЛАВКИ И КОВШОВОЙ ОБРАБОТКИ.
1.1 Химический состав, структура, механические, физические и технологические свойства стали 0ГЛ.

1.2 Технология плавки и разливки стали 0ГЛ

1.3 Раскисление, модифицирование и рафинирование стали 1 ЮГ Л.

1.3.1 Раскисление и модифицирование стали 0ГЛ.

1.3.2 Содержание газов и неметаллических включений в стали 0ГЛ

1.3.3 Внепечные способы рафинирования и модифицирования

стали 0ГЛ.
1.3.4 Физикохимические особенности процессов раскисления, легирования и модифицирования стали комплексными сплавами

1.4 Краткие выводы и задачи исследования

2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

2.1 Объект исследования.
2.2 Плавка, раскисление, разливка стали 0ГЛ.
2.3 Термическая обработка.
2.4 Определение химического состава.
2.4.1 Определение химического состава стали 0ГЛ.
2.4.2 Определение химического состава ферросиликоаноминия.
2.5 Методика обработки стали в ковше комплексом ФСА Л.
2.6 Оценка качества стали и отливок.
2.7 Определение механических свойств
2.8 Определение содержания кислорода.
2.9 Определение активности кислорода.
2. Определение закиси железа и закиси марганца.
2. Расчет фазовых диаграмм
2. Металлографические исследования
2. Фрактографические исследования.
2. Микрорентгеноспектральный анализ.
2. Изучение неметаллических включений.
2. Обработка экспериментальных данных
3. ИССЛЕДОВАНИЕ АКТИВНОСТИ КИСЛОРОДА В ВЫСОКОМАРГАНЦЕВОЙ СТАЛИ И Е СВЯЗИ С СОДЕРЖАНИЕМ ЩеО МпО В ПРЕДВЫПУСКНОМ ШЛАКЕ.
3.1 Термодинамический анализ возможности экспрессной оценки активности кислорода и управления на ее основе БеО МпО в предвыпускном шлаке.
3.2 Определение ЬеО МпО в предвыпускном шлаке экспериментальным путем и расчетным методом.
3.3 Краткие выводы
4. ИССЛЕДОВАНИЕ Ее8ьА1 ЛИГАТУРЫ КАК ЗАМЕНИТЕЛЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО А1 ДЛЯ КОВШОВОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ 0ГЛ
4.1 Действующая технология ковшовой обработки стали.
4.2 ЕеБьА лигатура как потенциальный заменитель А
4.2.1 Исследование химического состава Ее8ьА1 лигатуры.
4.2.2 Структура ЕеБьА лигатуры
4.2.3 Фазовые превращения в ферросиликоалюминиевой лигатуре
марки ФСА.
5 СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ЗАМЕНЫ АЛЮМИНИЯ НА ФЕРРОСИЛИКОАЛЮМИНИЙ ПРИ КОВШОВОЙ ОБРАБОТКЕ СТАЛИ.
5.1 Содержание О и ао в печи и ковше.
5.2 Макро и микроструктура стали.
5.3 Оценка загрязненности стали неметаллическими включениями
5.4 Остаточное содержание А1 и Т
5.5 Механические свойства стали а, 5, КСЦ
5.6 Краткие выводы
6. ОПЫТНОПРОМЫШЛЕННОЕ ОПРОБОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕКОМЕНДАЦИЙ.
6.1 Разработка технологических рекомендаций для получения
высококачественного литья.
6.2 Методика промышленного эксперимента печи, шихта, технология
плавки, разливки, термообработки, результаты.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Теоретически предсказано и экспериментально подтверждено, что при выплавке высокомарганцевых сталей для производства износостойких отливок содержание Б РеО МпО в предвыпускном шлаке может быть с высокой надежностью спрогнозировано по активности кислорода ао и концентрации марганца Мп в расплаве, при этом связь между указанными параметрами описывается линейным уравнением МпО РеО ар 0,3 6,8 Мп. ФСА в широком интервале температур, согласно которым в исходном состоянии он имеет трехфазное строение твердый раствор на основе Ре иптеметаллид А1хРеу, затем перед полным расплавлением он трансформируется в двухфазную эвтектику Ре. Установлен факт усиления модифицирующего эффекта ковшовой обработки высокомарганцевой стали при замене комплекса А1Т1 па комплекс ФСАКП, что может быть следствием запаздывания фазовых превращений при нагреве и плавлении ФСА, в результате которого к моменту кристаллизации стали в ней могут неравновесно присутствовать частицы интерметаллида А1хРе, выполняющие роль дополнительных центров кристаллизации аустенита. Установлены количественные зависимости показателей качества стали остаточное содержание алюминия и титана, размер литого зерна, временное сопротивление разрыву, относительное удлинение и ударная вязкость от варианта ковшовой обработки и расхода раскислителей ФСА и А1 и модификатора ГП. Разработана серия для разных концентраций марганца Мп номограмм для прогнозирования ЦРеОМпО в шлаке по измеренной активности кислорода в высокомарганцевом расплаве Я0, применение которой позволило оперативно контролировать степень раскисленности высокомарганцевых сталей перед выпуском из печи и повысить эффективность е ковшовой обработки. Показано, что при выплавке стали 0ГЛ требуемым показателям раскисленности шлака ЦРсО МпО 4, соответствует активность кислорода а0 в расплаве стали перед выпуском из печи на уровне 0, 0, . Экспериментально установлено, что при ковшовой обработке стали 1ЗЛ комплексом ФСАТ0 взамен комплекса А1Т1 достигается более высокое и стабильное усвоение алюминия и титана, измельчение литого зерна на балла и повышение показателей механических свойств ударной вязкости КСи на , временного сопротивления а на , относительного удлинения на . Методика оперативного контроля раскислеиности предвыпускного шлака по данным измерения активности кислорода в жидкой стали внедрена в литейном цехе АО Алюминий Казахстана при производстве отливок из стали 0ГЛ. По результатам широкого промышленного опробования получила реализацию технология ковшовой обработки стали 0ГЛ комплексом ФСА Тц что обеспечило повышение качества отливок и получение экономическою эффекта 2 рубт 6 тенгет за счет снижения расхода раскислителя и модификатора. Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на международных конференциях Прогрессивные литейные технологии, Москва, МИСиС Гетерогенные процессы в обогащении и металлургии, Караганда, ХМИ им. Ж. Абишева Наука и образование ведущий фактор стратегии Казахстан , Караганда, КарГТУ Металлургия Прииртышья в реализации программы форсированного индустриальноинновационного развития Казахстан, Павлодар, ПГУ им. С. Торайгырова , а также на научных семинарах кафедры технологии литейных процессов НИТУ МИСиС . По результатам диссертационной работы опубликовано 8 статей и тезисов докладов, а также получено одно НоуХау. Структура н объем работы. Диссертационная работа изложена на 9 страницах машинописного текста, содержит рисунков, таблицы, состоит из введения, 6 глав, выводов и списка литературы из наименований и приложений. Установленный Гадфильдом в конце в. ГОСТ для отливок железнодорожных крестовин. Пределы содержания элементов по этим ГОСТам приведены в таблице 1. Как видно из таблицы 1, несмотря на то, что уровень механических и эксплуатационных свойств во многом определяется химическим составом, все три нормативных документа допускают достаточно широкие пределы содержания элементов. Лишь для отливок из хладостойкой стали существенны ограничения по содержанию Сг и И, а по Б и Р для отливок из хладостойкой стали и крестовин. Столь широкие пределы содержания элементов можно объяснить следующими обстоятельствами.