Содержание к диссертации
ОГЛАВЛЕНИЕ 2
ВВЕДЕНИЕ 4
1. ГЛАВА I. НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ВКЛЮЧЕНИЯ В СТАЛИ 6
Неметаллические включения в хромистой стали 6
Неметаллические включения в низколегированной стали 16
Влияние оксидной фазы на свойства хромистой стали 17
Влияние оксидной фазы на свойства низколегированной стали 20
Особенности применения метода Э.Д.С. 27
Выводы по главе і 3 6
2. ГЛАВА И. ИССЛЕДОВАНИЕ РАСКИСЛЕНИЯ СТАЛИ РАССМАТРИВАЕМЫХ МАРОК В
ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ 37
2.1. Методика экспериментов 37
Методика проведение плавок 3 7
Методы исследования опытного металла и обработки данных 39
2.2. Результаты исследований 40
2.2.1.Результаты исследования раскисления хромистой стали с9%Сг кремнием и алюминием 42
2.2.2.Результаты исследования раскисления хромистой стали с 3 %Сг кремнием и алюминием 44
2.2.3.Результаты исследования раскисления низколегированной марганцовистой стали кальцием и
алюминием 46
Изучение влияния футеровки на окисленность металлического расплава 51
Выводы по главе И 58
3. ГЛАВА III. ИЗУЧЕНИЕ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ВКЛЮЧЕНИЙ В ЛАБОРАТОРНОМ МЕТАЛЛЕ
Неметаллические включения в хромистой стали 59
Неметаллические включения в низколегированной марганцовистой стали 70
Выводы по главе Ш 89
4. ГЛАВА IV. ПРОМЫШЛЕННОЕ ОПРОБОВАНИЕ РАЗРАБОТАННОГО МЕТОДА УПРАВЛЕНИЯ
СОСТАВОМ ВКЛЮЧЕНИЙ 92
Технология выплавки опытно-промышленного металла 94
Разливка 97
Технология ковки 97
Предварительная термообработка 98
Ультразвуковой контроль после предварительной термообработки. 99
Разрезка заготовки ротора 100
Основная термическая обработка 101
Исследование качества металла ротора и проведение приемочных испытаний 102
исследоваііие проб, отобранных в процессе внепечной обработки 110
4.9. {.Химический и газовый анализ ПО
4.9.2.Металлографическое исследование неметаллических включений 111
4.9.і.Оценка загрязненности неметаллическими включениями III
4.9.4.Микрорентгеноспектральный анализ неметаллических включений 113
4.10. ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ IV 114
5. ОСНОВНЫЕ ИТОГИ РАБОТЫ 115
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 117
ПРИЛОЖЕНИЕ I 123
ПРИЛОЖЕНИЕ И 127
ПРИЛОЖЕНИЕ III 131
Введение к работе
Рост требований к качеству металлопродукции, особенно к высокоответственным изделиям с необходимой повышенной надежностью в эксплуатации, обусловливает необходимость поиска новых технологических решений, позволяющих производить металл с более высокими свойствами. Одним из существенных факторов, определяющих уровень свойств стали являются неметаллические включения, представленные в большинстве своем оксидами. Термодинамически предотвратить возможность образования последних не представляется возможным, поскольку при существующих технологиях производства в металле всегда присутствует кислород и элементы, с ним взаимодействующие.
Проблема нивелирования отрицательного влияния растворенного в стали кислорода возникла еще в первые годы прошлого столетия. Пристальное внимание этому вопросу уделяли крупнейшие металлурги-теоретики того времени: Байков А. А., Грум-Гржимайло В. Е., Шенк Г. Значительный вклад в изучение неметаллических включений внесла школа МИСиС в лице Явойского В. И., Григоряна В. А., Вишкарева А. Ф., Лузгина В. П. и др. Эти усилия привели к значительным успехам — сегодня практически исключено присутствие в готовом металле частиц экзогенной природы, разработаны способы обеспечения низкой балльности — достаточно мелкодисперсной, равномерно распределенной неметаллической фазы. Вместе с тем, на этом фоне актуальным значимым фактором становится влияние композиции включений на свойства стали. Так проведенное в работах Дуба В. С. и Иодковского С. А. подробное изучение влияния состава включений на свойства хромистой стали показало, что наиболее высокий уровень свойств имеет место, когда основным типом неметаллических включений является корунд. Также оптимальный состав можно выявить и для включений в низколегированной марганцовистой стали. Так, например, установлено влияние состава алюминатов кальция на вязкость и пластические свойства, определен их наименее вредный тип. Аналогичный оптимум состава включений можно определить и в отношении коррози-онностойкости и разливаемости стали данного типа. Установлено, также, что основой способа определения содержания неметаллической фазы может служить информация экспрессного анализа активности кислорода в стали. Такие зависимости известны преимущественно для низкоуглеродистых автолистовых марок стали. Вместе с тем, для стали с более сложной композицией, имеющей специальное назначение, системных исследовательских работ, направленных на разработку не только способов снижения содержания, но и обеспечения наиболее благоприятной формы (состава) присутствия оксидной неметаллической фазы не проводили. Таким образом, целесообразно рассмотреть возможность разработки способа, позволяющего обеспечивать заданный оптимальный состав неметаллических включений.
Целью работы является разработка метода управления составом неметаллических
включений, по данным об окисленности металлического расплава для минимизации негативного влияния оксидных частиц на свойства стали.
В качестве объекта исследований были выбраны три группы материалов: 1. перспективная сталь на основе сплава железа с 9...12 % Сг, которую предполагается использовать для изготовления энергооборудования нового поколения, работающего при суперсверхкри-тических параметрах пара (Т < 600 С и Р до 30 МПа); 2. сталь с содержанием, 1,5.,.3 % Сг, наиболее широко применяемая сегодня в энергетическом машиностроении для изготовления деталей ответственного назначения — обечайки атомных реакторов, паропроводы, ротора турбин; 3. низколегированная марганцовистая, используемая, преимущественно, в строительстве магистральных газонефтепроводов. ,
В соответствии с поставленной задачей работа была разделена на четыре этапа: 1) лабораторное исследование взаимосвязи окисленности металла и количества раскислителя в нем; 2) исследование неметаллических включений в лабораторном металле и выявление связи их состава с количеством раскислителя в металле; 3) теоретический анализ полученных в лаборатории данных, их сопоставление и разработка методики прогнозирования состава неметаллических включений посредством измерения активности кислорода в жидком металле; 4) промышленное опробование разработанного метода, его корректировка и внедрение.
