ENG    UKR

Назад на главную страницу ...     Полезные ссылки     Электронная библиотека    

Магистерская работа

 тема:
"Выбор, обоснование и разработка технологии легирования редкоземельными элементами во время непрерывной разливки стали"

автор: Головков Николай Борисович
(специальность “Металлургия чёрных металлов”)
E-mail: Golovkov@ukrtop.com

руководитель: кандидат технических наук, доцент кафедры
Электрометаллургии и конвертерного производства стали
Корзун Евгений Леонидович.

Цель магистерской работы:

    Разработка оптимального способа микролегирования стали редкоземельными элементами, позволяющего достичь высокого усвоения легирующих элементов.

Для достижения указанной цели в магистерской работе поставлены и решены следующие задачи: 

1.     Рассмотрены существующие способы ввода РЗМ в сталь. 

2.     Разработана методика проведения исследований.

3.     Проведён эксперемент по легированию стали редкоземельными элементами в процессе электрошлакового переплава из шлака, состоящего из оксидов РЗМ.

4.    Исследовано влияние химического состава шлака на степень усвоения редкоземельных компонентов.

5.    Разработана технология легирования стали редкоземельными элементами из шлака в промежуточном ковше машины непрерывной разливки стали путём восстановления оксидов РЗМ за счет электролиза. 

Общая характеристика работы 

   Ввод редкоземельных элементов в сталь получил широкое распространение в практике металлургии благодаря из благотворному влиянию на механические и служебные свойства стали. РЗМ связывают неметаллические включения, в частности серу, в соединения, частицы которых имеют глобулярную форму и поэтому облегчается их всплывание из объёма металла.

   Легирование металла из шлака обладает рядом преимуществ: исключается применение дорогостоящих сплавов РЗМ, отсутствует трудоёмкая подготовка легирующего компонента и необходимость установки дозирующего оборудования.

   Разработка технологии легирования РЗМ в процессе непрерывной разливки стали осуществлялась на основе ввода редкоземельных элементов в сталь в процессе электрошлакового переплава. Схема установки имеет следующий вид:

    Электрический ток в процессе ЭШП, проходя по цепи расходуемый электрод - шлак - жидкая металлическая ванна - стенка кристаллизатора, вызывает протекание различных электрохимических реакций на границах раздела фаз с жидким шлаком. Изучение электрохимических процессов при ЭШП показало, что они подобны процессам, протекающим при электролизе. В результате этих процессов происходит восстановление оксидов РЗМ и легирование металла. В том случае, если процессы восстановления оксидов РЗМ будут протекать в промежуточном ковше МНЛЗ, увеличится время взаимодействия легирующих элементов с металлом, что обеспечит более полное всплывание модифицированных неметаллических включений.

   Электрохимические реакции при ЭШП имеют и ряд отличий от электролизных процессов, существующих в промышленности:

   - высокие температуры процесса 1600 - 2000⁰С;

   - высокая электродная плотность токов, необходимая для получения температур, обеспечивающих переплав металла, и обуславливающая разряд на катоде почти всех катионов, присутствующих в расплавленном флюсе;

   - высокая скорость движения контактирующих фаз;

   - протекание на катоде и аноде взаимообратимых электродных реакций, поскольку при ЭШП катод и анод представляют собой жидкие металлы почти одного химического состава;

   - при ЭШП на переменном токе на границе расплавленный шлак - станка водоохлождаемого кристаллизатора возникает вентильный эффект, что приводит к выпрямлению части переменного тока, проходящего через расплавленный шлак, и появлению необратимых электролитических реакций. В результате протекания таких реакций возможен процесс легирования металла элементами из шлака при ЭШП на переменном токе.

   Применение оксидов РЗМ в качестве компонентов флюсов ЭШП увеличивает их рафинирующие свойства, способствует модифицированию неметаллических включений, снижает содержание водорода в металле по сравнению с аналогичным, полученным с использованием стандартных флюсов; улучшают физико-механические свойства отливок, особенно ударную вязкость и пластические свойства металла.

   Из всего вышесказанного можно сделать выводы:

1. При оптимальном вводе РЗМ в сталь наблюдается модифицирование неметаллических включений и структуры металла, и, как следствие этого, повышение его механических и служебных свойств.

2. В промышленности отсутствуют технологии получения сталей и с гарантированным содержанием РЗМ при равномерном их распределении в объёме металла. Существующие способы введения РЗМ в сталь в большинстве случаев не обеспечивают стабильности усвоения модификаторов.

3. Условия кристаллизации металла в переплавных процессах обеспечивают равномерное распределение редкоземельных элементов в отливке при легировании в процессе переплава.

4. Наличие положительных результатов в изучении процессов электрохимического легирования редкоземельными элементами в процессе ЭШП свидетельствует о перспективности такого способа легирования редкоземельными элементами.

Библиографические ссылки

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 Николай