Научно-технический и производственный журнал.
Издается с января 1958 года. Индекс: 70383
ISSN 2410-2091 (Online), ISSN 0368-0797 (Print)
 
 
 
 

Послать статью

 

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ МОДИФИЦИРОВАНИЯ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ВКЛЮЧЕНИЙ КАЛЬЦИЕМ В НИЗКОУГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЯХ РАСКИСЛЕННЫХ АЛЮМИНИЕМ

стр. 860-869

Авторы: Хорошилов А. Д.1, Григорович К. В.2

1 ООО "МВТ ИНЖИНИРИНГ" (Россия, 109428, Москва, Рязанский проспект, 8а, стр. 24)
Хорошилов А. Д. - генеральный директор (email: KhoroshilovAD@hitechmetallurgy.com,khoroshilovad@gmail.com)
2 Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС» (119049, Россия, Москва, Ленинский пр., 4)
Григорович К. В. - член-корр. РАН, д.т.н., профессор кафедры металлургии стали, новых производственных технологий и защиты металлов, зав. лабораторией Диагностики материалов (email: grigorov@imet.ac.ru)

Аннотация: Низкоуглеродистые стали, раскисленные алюминием, являются основной группой производимых в России и мире конструкционных сталей, работающих в ключевых отраслях экономики – строительстве, автомобилестроении, добыче и транспортировке полезных ископаемых и др. Раскисление стального расплава алюминием приводит к образованию неметаллических включений, которые могут существенно повлиять на качество проката и снизить технологичность производства из-за зарастания погружных разливочных стаканов, стаканов-дозаторов и шиберных затворов при непрерывной разливке. Так, при прочих равных условиях, только лишь в силу загрязненности стали неметаллическими включениями, могут наблюдаться следующие отличия в технико-экономических показателях: отсортировка по дефектам поверхности, снижение выхода годных разлитых заготовок, увеличение скорости коррозионного износа, отсортировка по дефектам ультразвукового контроля и пр. В силу особенности формы, размеров и агрегатного состояния, Неметаллические включения на основе продуктов раскисления стали алюминием трудно удаляются из расплава стали. Эффективный путь снижения загрязненности стали подобными включениями – модифицирование их состава до жидкого агрегатного состояния кальцием, что требует тщательной подготовки расплава шлака и металла. В статье подробно рассмотрены основные термодинамические особенности данного процесса. На примере IF-стали, представлен расчет целевого диапазона содержания кальция для обеспечения модифицирования включений до жидкого состояния в зависимости от концентрации алюминия расплаве стали. Рассчитаны предельные концентрации серы в расплаве металла в зависимости от содержания алюминия и кальция обеспечивающие предотвращение образования тугоплавких сульфидных оболочек на оксидных неметаллических включениях.

Ключевые слова: неметаллические включения, низкоуглеродистые стали, IF-стали, дефекты поверхности, модифицирование кальцием, шлаковое модифицирование, дефект плена

DOI: 10.17073/0368-0797-2019-11-860-869

Библиография:
  1. Зайцев А.И., Родионова И.Г., Хорошилов А.Д., Мезин Ф.И., Семернин Г.В., Мишнев П.А., Жиронкин М.В., Бикин К.Б. Анализ природы возникновения поверхностных дефектов холоднокатаного проката из IF-сталей // Электрометаллургия. 2012. № 7. С. 36-40.
  2. Алалыкин Н.В., Хорошилов А.Д. Совершенствование технологии выплавки и разливки IF-стали в условиях ПАО «ММК» // В кн. Сборник трудов. XV Международный конгресс сталеплавильщиков, 2018 г., Тула.
  3. Зайцев А.И., Родионова И.Г., Хорошилов А.Д., Мезин Ф.И., Семернин Г.В., Мишнев П.А., Жиронкин М.В., Бикин К.Б. Оптимизация сквозной технологии получения непрерывнолитых заготовок из IF-сталей — эффективный путь повышения качества поверхности холоднокатаного проката // Электрометаллургия. 2012. № 10. С. 36-42.
  4. Хорошилов А.Д., Зайцев А.И., Родионова И.Г., Ябуров С.И., Мезин Ф.И., Семернин Г.В., Казанков А.Ю. Разработка эффективных способов снижения отсортировки по дефектам поверхности холоднокатаного проката из IF-сталей // Черная металлургия. Бюл. ин-та «Черметинформация». 2013. № 7. С. 38 - 41
  5. Riyahimalayeri K., Ölund P., Selleby M. Effect of vacuum degassing on non-metallic inclusions in an ASEA-SKF ladle furnace. Ironmaking and Steelmaking. 2013. Vol. 40. P. 470-477.
  6. Lind M. Mechanism and kinetics of transformation of aluminia inclusions in steel by calcium treatment: Doctoral Thesis. Helsinki University of Technology Publications in Materials Science and Engineering. Helsinki: 2006, 89 p.
  7. Katsuhiro Sasi and Yoshimasa Mizukami, Mechanism of Alumina Adhesion to Continuous Caster Nozzle with Reoxidation of Molten Steel // ISIJ International. 2001. Vol. 41, No. 11. P. 1331–1339.
  8. Шахпазов E.Х., Зайцев А.И., Шапошников Н.Г., Родионова И.Г., Рыбкин Н.А. К проблеме физико-химического прогнозирования типа неметаллических включений. Комплексное раскисление стали алюминием и кальцием // Металлы. 2006. № 2. С. 2 – 13.
  9. Lifeng Zhang, Brian G. Thomas. Inclusion Investigation during Clean Steel Production at Baosteel / ISS Tech 2003 (Conf. Proc.), Indianapolis, IN, USA, April.27-30, 2003. ISS-AIME, Warrendale, PA, 2003, pp. 141-156.
  10. Holappa L., Hämäläinen M., Liukkonen M., Lind M. Thermodynamic examination on inclusion modification and precipitation from calcium treatment to solidified steel. Ironmaking and Steelmaking. 2003. Vol. 30. No. 2. P. 111-115.
  11. Takashi Kimura, Hideaki Suito Calcium Deoxidation Equilibrium in Liquid Iron. Metallurgical and Materials Transactions B.  Feb. 1994. Vol. 28B. P. 33 – 42.
  12. Зайцев А.И., Могутнов Б.М., Шахпазов E.Х. Физическая химия металлургических расплавов. – М.: Интерконтакт Наука, 2008. - 352 с.
  13. Шорников С.И. Термодинамические свойства расплавов системы CaO–Al2O3 // Электронный научно-информационный журнал «Вестник Отделения наук о Земле РАН» 2003. № 1(21). С. 1 – 3.
  14. Григорян В.А., Стомахин А.Я., Уточкин Ю.И., Пономаренко А.Г., Белянчиков Л.Н., Котельников Г.И., Островский О.И. Физико-химические расчеты электросталеплавильных процессов – М.: МИСиС, 2007. - 318 с.
  15. Yang Wen, Cao Jing, Wang Xin-hua. Investigation on Non-Metallic Inclusions in LCAK Steel Produced by BOF-LF-FTSC Production Route. Journal of Iron and Steel Research, International. 2011. Vol. 18. No. 9. P. 6-12.
  16. Ye Guo-zhu, Par Jonsson, Thore Lund. Thermodynamics and Kinetics of the Modification of A12O3 Inclusions. ISIJ Int. 1996. Vol. 36. (Supplement). P. 105.
  17. Nita P.S., Butnariu I., Constantin N. The efficiency at industrial scale of a thermodynamic model for desulphurization of aluminium killed steels using slags in the system CaO-MgO-Al2O3-SiO2 // Revista de Metalurgia. 2010. Vol. 46. No. 1. P. 5 – 14.
  18. Story S.R., Piccone T.J., Fruehan R.J., Potter M. Inclusion Analysis to Predict Casting Behavior // ISSTech. 2003 Conference, ISS of AIME, Indianapolis, USA.
  19. Tundish technology for clean steel production. World Scientific Publishing. Available at URL: http://www.worldscibooks.com/engineering/6426.html, 2007
  20. Björklund J. Licentiate Thesis A Study of Slag-Steel-Inclusion Interaction During Ladle Treatment. School of Industrial Engineering and Management Division of Applied Process Metallurgy Royal Institute of Technology. Stockholm, Sweden: 2006. 28 p.

Дата поступления: 24.09.2019

Главный редактор

Леонтьев Леопольд Игоревич

Главный редактор Известия вузов Черная металлургия