Раскисление стали

Раскисление стали – это поэтапное снижение процента кислорода в сплаве. Процесс полностью исключает окисление в слитке. Раскислители (кремний, титан, алюминий) добавляют в расплав строго дозированно.

Раскисление стали алюминием и другими веществами используется для получения чистой и качественной стали. В процессе расплава образуются жидкие, твердые и газообразные соединения, которые нужно удалять для соответствия сплава требованиям ГОСТ.

Сегодня поговорим о техпроцессе, способах раскисления и востребованных веществах для осаждения кислорода.

Классификация сталей по степени раскисления

В промышленности есть три степени раскисления стали — спокойная, полуспокойная, кипящая. Рассмотрим их подробнее.

Спокойная

После разливки этого сплава практически не образуется газов на этапе затвердения. Это эталон раскисления, когда образуется усадочная раковина, а весь кислород удаляется за счет добавок.

Эту раковину впоследствии отрезают и отдают в лом для повторной переработки.

Для получения спокойных марок стали используют ферромарганцевые и кремниевые соединения, а также алюминий.

Особенность этого типа стали – равномерный химический состав по слитку, физические и механические свойства также одинаковые.

Полуспокойная

Здесь выделение газа во время отвердения сплава подавляется не на 100%. Это промежуточный вариант между спокойными и кипящими марками стали. До того, как газы начнут выделяться, если раскисление прошло грамотно, на поверхности слитка образуется прочная корка. Усадочной раковины не будет.

В центре и верхней части заготовки будут пузыри, которые удалятся при прокатке слитка. Материал используется при создании штрипса и труб.

Главная особенность – это неоднородность химического состава.

Кипящая

Во время затвердевания сплава выделяется много газов. Состав такой стали будет отличаться по поперечному срезу, а также в верхней и нижней части изделия.

В наружной части слитка получается качественный сплав, а в сердцевине масса примесей углерода, фосфора, серы и азота.

Марки кипящей стали используют при создании труб, проволоки и плит. Продукт востребован благодаря низкой себестоимости производства.

Технологический процесс

Раскислением стали называют удаление из сплава кислорода. Все операции проходят последовательно в унифицированной последовательности:

1. Раскислитель растворяется в расплаве стали, чтобы он проникал в места концентрации кислорода.
2. Появляются продукты раскисления.
3. Непосредственная реакция.
4. Выделение и извлечение продуктов завершенной реакции из сплава.

Продукты распада удаляются до затвердевания стали. В противном случае техпроцесс будет нарушен, а качество изделия будет низким.

Если процедура проводится без соблюдения дозировок, то в структуре слитка будут газовые поры, пузырьки и инородные соединения, негативно влияющие на химические и механические свойства стали.

[include_post id=»5371″]

Способы раскисления

Есть три эффективных способа раскисления стали:

Глубинное

Наиболее востребованный и экономичный метод, который основан на введении в сплав веществ, создающих крепкие окислы с кислородом. Таким способом нельзя получить идеально чистую сталь, однако большинство дефектов устраняются последующей обработкой.

Диффузное

Концентрация кислорода снижается за счет раскисления шлака. Реакция происходит между сплавом и шлаком, в составе которого не более 1% оксида железа. Процедура проводится только в специальной печи, где нет горящих газов.

Вакуумное

Обработка металла проходит в вакууме. В таких условиях способность раскисления у углерода многократно возрастает, что приводит к резкому снижению кислорода в составе сплава. Расплав с добавками смешивается в ковше, который затем помещается в герметичную камеру. Вакуумный насос дает нужно давление, и количество примесей снижается.

Комбинированное

Этот подход основан на использовании и шлака, и раскислителей для снижения концентрации кислорода в составе слитка.

Характеристики раскислителей

Главное требование к раскислителю – это способность растворяться в расплаве металла и удалять кислород. Процесс эффективен при использовании связки кремний-марганец. Продукты реакции с кислородом – это водянистый остаток и частицы диоксида.

В производстве также используют следующие раскислители:

1. Алюминий – оксид алюминия не плавится в расплаве стали, поэтому его используют в связке с более слабыми соединениями. Однако соединение успешно раскисляет металл.
2. Марганец – это довольно слабое вещество для реакций с кислородом. Если использовать только марганец, то быстро удалить О2 не получится. Поэтому вводят комбинацию примесей для повышения эффективности.
3. Кальций – это мощный раскислитель, который не дает должной продолжительности и скорости реакции с кислородом. Поэтому состав дополняют кремнием и/или алюминием.

Раскисление стали – это удаление лишнего кислорода из металла для повышения качества материала. Техпроцесс, проведенный по стандартам, гарантирует получение однородной стали для последующей обработки.

Впрочем, в промышленности используются кипящие и полукипящие марки стали для создания нетребовательных изделий.

Источники

Шульга В. О. Об эффективности комплексного раскисления стали //Технологический аудит и резервы производства. – 2012. – Т. 6. – №. 2 (8). – С. 15-16.

Михайлов Г. Г., Макровец Л. А., Выдрин Д. А. Барий как раскислитель и модификатор жидкой стали //Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия. – 2013. – Т. 13. – №. 1. – С. 45-50.