Раскисленная сталь
Раскисленная сталь (также известная как раскисленная сталь) — это сталь удалена часть или весь кислород , из расплава которой в процессе выплавки стали . Жидкие стали содержат растворенный кислород после их превращения из расплавленного железа, но растворимость кислорода в стали снижается при охлаждении. Когда сталь остывает, избыток кислорода может привести к образованию пузырьков или выпадению в осадок FeO . Поэтому было разработано несколько стратегий раскисления . Этого можно достичь путем добавления в расплав металлических раскислителей до или после его выпуска или путем вакуумной обработки, при которой растворенный в стали углерод является раскислителем.
Элементы, используемые для раскисления стали
[ редактировать ]Алюминий, кремний и марганец являются наиболее широко используемыми элементами для раскисления стали. [ 1 ] Обычно алюминий добавляют в виде таблеток или проволоки, а кремний и марганец — в виде ферросплавов. Продуктами реакции, полученными после раскисления жидкой стальной ванны, являются соответственно оксид алюминия, кремнезем и оксид марганца:
- 2Al + 3O 2O3 → Al
- Si + 2 О → SiO 2
- Mn + O → MnO
Продукты реакции раскисления распределяются внутри шлака, полученного в результате раскисления стали. Шлак можно снять, тем самым удалив растворенный кислород из ванны жидкой стали.
Типы
[ редактировать ]Существует четыре типа: от полностью раскисленного до слегка раскисленного: убитый , полураскисленный , с каймой и с крышкой . [ 2 ] Обратите внимание, что ни один из различных типов не лучше другого, поскольку каждый полезен по-своему. [ 3 ] [ нужно обновить ]
Убитая сталь
[ редактировать ]Расслабленная сталь — это сталь, полностью раскисленная добавлением присадки перед разливкой, практически не происходит выделения газа так что при затвердевании . Он характеризуется высокой степенью химической однородности и отсутствием газовой пористости . Говорят, что сталь «убита», потому что она будет спокойно затвердевать в форме, без выделения газа. Для идентификации он отмечен буквой «К». [ 4 ]
Для литья слитков распространенными раскислителями являются алюминий , ферросилиций и марганец . Алюминий реагирует с растворенным газом с образованием оксида алюминия . Преципитаты оксида алюминия обеспечивают дополнительное преимущество закрепления границ зерен , тем самым предотвращая рост зерен во время термической обработки . Для сталей одной марки расслабленная сталь будет тверже, чем сталь с закраиной. [ 5 ]
Основным недостатком спокойной стали является то, что она страдает от глубоких усадочных дефектов труб . Чтобы свести к минимуму количество металла, который необходимо выбросить из-за усадки, используется большая вертикальная форма с горячим верхом . Типичные слитки спокойной стали имеют выход 80% по весу. [ 3 ] [ нужно обновить ]
Обычно раскисленные стали включают легированные стали , [ 4 ] нержавеющие стали , [ 4 ] жаропрочные стали, [ 4 ] стали с содержанием углерода более 0,25%, стали, используемые для поковок , конструкционные стали с содержанием углерода от 0,15 до 0,25% и некоторые специальные стали с более низким содержанием углерода. [ 5 ] Он также используется для любых стальных отливок . [ 6 ] Обратите внимание, что уменьшение содержания углерода увеличивает проблемы с неметаллическими включениями . [ 7 ] [ нужно обновить ]
Технологии непрерывного литья и ленточного литья в последнее время в значительной степени вытеснили методы литья слитков. Благодаря этим методам вся сталь уничтожается, а выход продукции приближается к 96%.
Полуубитый
[ редактировать ]Полуспокойная сталь в основном представляет собой раскисленную сталь, но окись углерода оставляет пористость типа «дыра», распределенную по всему слитку. Пористость исключает появление труб в раскисленной стали и увеличивает выход продукции примерно до 90% по весу. Полуспокойная сталь обычно используется для конструкционной стали с содержанием углерода от 0,15 до 0,25%, поскольку ее прокатывают , что закрывает пористость. Он также используется для рисования приложений. [ 4 ] [ 8 ] [ нужно обновить ]
Характеристики полураскисленных сталей.
- Конструкционные стали, содержащие от 0,15 до 0,25% углерода, обычно являются полурасплавленными.
- Целью полуспокойной стали является получение металла без поверхностных отверстий и труб.
- Поверхность должна иметь прочную оболочку значительной толщины.
- Они используются для общих структурных применений.
- Во время затвердевания полуспокойной стали в теле слитка выделяется газ, стремящийся частично или полностью компенсировать усадку, сопровождающую затвердевание.
- Поскольку полости в трубах сведены к минимуму, полуспокойные стали обычно отливают в изложницах с большим концом вниз без горячего верха.
- Этот тип стали пригоден для операций волочения (кроме тяжелой волочения).
в окантовке
[ редактировать ]Сталь с кромкой, также известная как сталь для волочения , имеет мало [ 9 ] к отсутствию добавления раскислителя во время литья, что приводит к быстрому выделению монооксида углерода из слитка. Это приводит к образованию небольших отверстий на поверхности, которые позже закрываются в процессе горячей прокатки . Другим результатом является разделение элементов; почти весь углерод, фосфор и сера перемещаются в центр слитка, оставляя на внешней стороне слитка почти идеальный «ободок» из чистого железа. Это придает слитку превосходную чистоту поверхности благодаря железному ободу, а также формирует наиболее разделенный состав. Большая часть стали с ободом имеет содержание углерода ниже 0,25%, содержание марганца ниже 0,6% и не легируется алюминием, кремнием и титаном . Этот тип стали обычно используется для холодной гибки и, как , холодной штамповки, холодной высадки следует из названия, волочения. Из-за неоднородности легирующих элементов не рекомендуется для горячей обработки. [ 4 ] [ 6 ] [ 8 ] [ нужно обновить ] [ 10 ]
Ограничено
[ редактировать ]Сталь с крышкой вначале представляет собой сталь с кромкой, но на полпути затвердевания слиток закрывается крышкой. Это можно сделать, буквально накрыв форму для слитка или добавив раскислитель. Верхняя часть слитка затем превращается в твердый слой стали, но кромка остальной части слитка тоньше, чем у стали с кромкой. Также происходит меньшее отделение примесей. [ 8 ] [ нужно обновить ]
Выход стали с кромкой и колпачком немного выше, чем у полуспокойной стали. Эти типы сталей обычно используются для изготовления листового и полосового металла из-за их превосходного состояния поверхности. [ 8 ] [ нужно обновить ] Он также используется в большинстве случаев холодной обработки. [ 6 ]
В результате производственных процессов, когда содержание углерода в стали с кромкой и колпачком превышает 0,08%, чистота снижается. [ 11 ] [ нужно обновить ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Хендерикс, Стаф. «Раскисление стали» (PDF) . Гитек Б.В.
- ^ Типы стали в соответствии с практикой раскисления , заархивировано из оригинала 1 мая 2009 г. , получено 6 февраля 2010 г.
- ^ Перейти обратно: а б Американский институт горных и металлургических инженеров, 1951 , с. 52.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж Типы стали в соответствии с практикой раскисления , заархивировано из оригинала 1 мая 2009 г. , получено 28 февраля 2010 г.
- ^ Перейти обратно: а б Steels - Killed Steels , 14 октября 2002 г. , получено 17 ноября 2009 г. .
- ^ Перейти обратно: а б с Углеродистая сталь , заархивировано из оригинала 7 января 2010 г. , получено 28 февраля 2010 г.
- ^ Американский институт горных и металлургических инженеров, 1951 , с. 58.
- ^ Перейти обратно: а б с д Американский институт горных и металлургических инженеров, 1951 , с. 53.
- ^ Аскеланд, Дональд Р. (1988), Наука и разработка материалов , Тейлор и Фрэнсис, с. 170, ISBN 978-0-278-00057-5 .
- ^ Основы дуговой сварки , заархивировано из оригинала 4 марта 2010 г. , получено 28 февраля 2010 г. .
- ^ Американский институт горных и металлургических инженеров, 1951 , стр. 57–58.
Библиография
[ редактировать ]- Американский институт горных и металлургических инженеров (1951), Затвердевание металлов и сплавов , Американский институт горных и металлургических инженеров .