ENG    RUS

Назад на головну сторінку ...     Корисні посилання     Електронна бібліотека    

Магістерська робота

 тема:
"Вибор, обгрунтування і розробка технології легування рідкоземельними елементами під час безперервного розливання сталі"

автор: Головков Микола Борисович
(спеціальність “Металургія чьорних металів”)
E-mail: Golovkov@ukrtop.com

керівник: кандидат технічних наук, доцент кафедри
Електрометалургії та конвертерного виробництва сталі
Корзун Євген Леонідович.

Мета магістерскої роботи:

    Розробка оптимального методу мікролегування сталі рідкоземельними елементами, що дозволяє досягнути високого засвоєння легуючих елементів.

Для досягнення вказаної мети у магістерській роботі висунуто та вирішено наступні задачі: 

1.     Розглянуто існуючи методи вводу РЗМ у сталь. 

2.     Розроблено методику проведення досліджень.

3.     Проведено експеримент з легування сталі рідкоземельними елементами у процесі електрошлакового переплаву з шлака, що складається з оксидів РЗМ.

4.    Досліджено вплив хімічного складу шлаку на ступінь засвоювання рідкоземельних компонентів.

5.    Розроблено технологію легування сталі рідкоземельними елементами з шлаку у проміжному ковші машини безперервного розливання сталі шляхом відновлення оксидів РЗМ за рахунок електролізу. 

Загальна характеристика роботы 

   Ввод рідкоземельних елементів в сталь одержав широке розповсюдження у практиці металургії завдяки їх благотворному впливу на механічні та службові властивості сталі. РЗМ зв'язують неметалеві включення, зокрема сірку, у сполуки, частини яких мають глобулярну форму и тому полегшується їх спливання з обсягу металу.

   Легування металу з шлаку має багато переваг: виключається застосування дорогокоштуючих сплавів РЗМ, відсутня трудомістке підготовлення легуючого компоненту і необхідність установки дозуючого обладнання.

   Розробка технології легування РЗМ в процесі безперервного розливання сталі здійснювалась на основі вводу рідкоземельних елементів в сталь у процесі електрошлакового переплаву. Схема установки має наступний вигляд:

    Електричний струм в процесі ЕШП, проходячи по ланцюгу витрачаємий електрод - шлак - рідка металева вана - стінка кристалізатора, викликає протікання різних електрохімічних реакцій на межах розділу фаз з рідким шлаком. Вивчення електрохімічних процесів при ЕШП показало, що вони подібні процесам, що протікють при електролізі. У результаті ціх процесів відбувається відновлення оксидів РЗМ і легування металу. У тому випадку, коли процеси відновлення оксидів РЗМ будуть протікати у проміжному ковші МБРС, збільшиться час взаємодії легуючих елементів з металом, що забезпечить більш повне спливання модифікованих неметалевих включень.

   Електрохімічні реакції при ЕШП мають і ниску відмінностей від електролізних процесів, існуючих у промисловості:

   - високі температури процесу 1600 - 2000⁰С;

   - висока електродна щильність токів, необхідна для одержання температур, які забезпечують переплав металу, і обумовлюють розряд на катоді майже усіх катионів, що є у розплавленому флюсі;

   - висока швидкість руху фаз, які контактують;

   - протікання на катоді та аноді взаємозворотніх електродних реакцій, оскільки при ЕШП катод і анод являють собою рідкі метали майже одного хімічного складу;

   - при ЕШП на переміному струмі на межі розплавлений шлак - стінка водоохолоджуємого кристалізатора виникає вентильний ефект, що призводить до вирівнювання частини перемінного струму, яких протікає через розплавлений шлак, та появі незворотніх електролітичних реакцій. У результаті протікання таких реакцій можливий процес легування металу елементами з шлаку при ЕШП на перемінному струмі.

   Застосування оксидів РЗМ у якості компонентів флюсів ЕШП збільшує їх рафінуючі властивості, сприяє модифікуванню неметалевих включень, зменшує вміст вуглецю в металі у порівнянні з аналогічними, одержаними із застосуванням стандартних флюсів; покращують фізико-механічні властивості відливок, особливо ударну в'язкість та пластичні властивості металу.

   З усього сказаного вище можна зробити висновки:

1. При оптимальному вводі РЗМ у сталь спостерігається модифікування неметалевих включень і структури металу, та, як наслідок цього, підвищення його механічних та службових властивостей.

2. У промисловості відсутні технології одержання сталей і з гарантованим вмістом РЗМ при рівномірному їх розподілі у обсязі металу. Існуючі методи введення РЗМ в сталь у більшості випадків не забезпечують стабільності засвоєння модифікаторів.

3. Умови кристалізаціїх металу у переплавних процесах забезпечують рівномірний розподіл рідкоземельних елементів у відливці при легуванню у процесі переплаву.

4. Наявність позитивних результатів у вивченні процесів електрохімічного легування рідкоземельними елементами у процесі ЕШП свідчать про перспективність такого методу легування рідкоземельними елементами.

Бібліографічні посилання

1.    Лунёв В. В., Аверин В. В. Сера и фосфор в стали. – М.: Металлургия, 1998. – 256 с.

2.   Семеньков В. И., Есаулов В. С., Леонов И. А., Сопочкин А. И. Модифицирование стали редко- и щелочноземельными металлами в процессе разливки на МНЛЗ // Металлургическая и горнорудная промышленность. 1986. №3. С. 14 – 15.

3. Корзун Е. Л., Радченко В. Н., Зац Е. Л., Рябцев А. Д. Электрошлаковый переплав стали под флюсами системы СаF₂ – фториды РЗМ // Проблемы специальной электрометаллургии. 1995. №2. С. 14 – 20.

 © 2004 Головков Микола