Моисейчик А.В.-статья

Моисейчик Андрей Валериевич

специальность: металлургия черных металлов
тема диссертации: "Исследование процесса удаления неметаллических включений из металлического расплава при продувке инертным газом"
руководитель: доктор технических наук, профессор Троянский Александр Анатольевич
E-mail: moisey@ukrtop.com

Статья:
"Види неметалевих включень та шляхи їх видалення з розплаву"

Неметалічні включення в сталі класифікують, насамперед, відповідно до їх походження в металі, а саме:

- що утворяться в результаті протікання реакцій між компонентами в рідкій сталі, і в процесі кристалізації й охолодження - ендогенні включення;

- що потрапили у метал у результаті хімічної або механічної ерозії вогнетривів - екзогенні включення;

- що утворилися в результаті вторинного окислювання металу на повітрі.

Основні види неметалічних включень: сульфідні, нітридні, оксидні. Оксидні неметалічні включення розділяються, в основному, на силікатні й алюмінатні.

Розглядають наступні механізми росту включень:

- осадження неметалічної фази на вже, що утворилися зародках;

- "злипання" дрібних включень у результаті їхньої зустрічної дифузії;

- зіткнення й укрупнення включень за рахунок броуновского руху;

- ріст включень у результаті зустрічі включень різної величини, що спливають внаслідок цього з різною швидкістю.

Видалення неметалічних включень із розплавленого металу є багатостадійним процесом і містить у собі: спливання включень, перехід через границю металу та шлаку, асиміляція включень шлаками і їхнє розчинення в шлаку. Кількість сульфідних і нітридних неметалічних включень залежить у першу чергу від залишкового вмісту утворюючих дані включення елементів (сірка й азот) і визначається технологією виробництва сталі. Видалення такого виду включень досить важке.

Характер утворення силікатів й алюмінатів головним чином залежить від вибору розкислювача сталі. Тому що для технології позапічної обробки сталі кінцеве розкислення переважної більшості марок сталі провадиться присадками алюмінію, то й основна частка оксидів є продуктами реакції взаємодії кисню й алюмінію. Звичайна кількість присаджаємого алюмінію розраховують так, щоб у рідкій сталі був присутній залишковий алюміній. Однак, наявність глинозему при загальній відносно високій чистоті сталі, є причиною різкого зниження рідкотекучості, заростання каналів розливних стаканів.

Ефективним способом зменшення шкідливого впливу алюмінатів на властивості сталі є її обробка кальцієм. Ефективність застосування кальцію, обмежена його низкою розчинністю в сталі поліпшується, якщо потрібно обробити меншу кількість глиноземистих включень, тому вигідно видалити спочатку включення більшого розміру. Для цього рекомендують робити як можна більше тривалу витримку металу між введенням цих двох розкислюючих елементів. Так алюміній уводиться в ківш у період випуску плавки із плавильного агрегату, або на початку позапічної обробки, а кальцій - безпосередньо перед подачею ковша на МБРЗ. Екзогенні неметалічні включення утворюються внаслідок відділення невеликих обсягів вогнетривів від моноліту й захоплювання їхнім потоком металу. Це може відбуватися по наступних причинах:

- сколювання вогнетривкої цегли внаслідок термічних ударів (явище, що особливо часто спостерігається при використанні кварцово-глинистої цегли) істотно зменшується при використанні шамоту;

- розм'якшення поверхневого шару цегли внаслідок його прогріву й зміни хімічного складу за рахунок збагачення робочого шару окислами заліза й марганцю (цей вид руйнування істотно слабшає при використанні високоглиноземистих вогнетривів замість звичайного шамоту);

- певне значення має й величина адгезії розплавленого металу до вогнетривів (щодо цього особливо істотна роль слаборозкисленої киплячої сталі);

У більшості випадків, якщо не вирішальна, то значна роль належить механічному впливу металу на вогнетриви: руйнування під впливом "прямого удару" (поверхня вогнетриву перпендикулярна напрямку струменя), зтераюча дія потоку металу, що рухається уздовж поверхні вогнетриву, і т.п. Тому механічна міцність вогнетриву має чимале значення. Також важливим фактором є й пористість вогнетривкого виробу. Встановлено, що перемішування металу приводить до значного прискорення процесу його очищення від неметалічних включень. Це відбувається внаслідок прискорення процесу укрупнення включень. Перемішування не повинне бути надмірно інтенсивним для запобігання вторинного окислювання сталі.

У загальному випадку ефективність видалення неметалічних включень із металу в шлак визначається наступними кінетичними факторами:

- величиною поверхні контакту метал-шлак;

- швидкістю розтікання шлаків по поверхні неметалічного включення;

- швидкості видалення включень усередині шлакового розплаву від контактної поверхні з металом.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

1.Гидродинамика процесса перемешивания металла в ковше инертным газом / В.Б.Охотский // Известия высших учебных заведений. ЧЕРНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ. – 1990. - №12 – с.7-9.

2.Установка ковш-печь: технологическая инструкция обработки стали / Александров И.В., Богданов Н.А. - Новокраматорск.: НКМЗ, 2000. - 351с.