Файл: Сергеев, А. Б. Вакуумный дуговой переплав конструкционной стали.pdf

скорости удаления

водорода

из

р асп л ав а

при

прочих

■ равных у сл ови ях

дол ж н а

быть

значительно

вы ш е

соот­

ветствую щ их

констант

для

др уги х

элем ентов.

П о

д а н ­

ным, приведенным в работе

[4 8 ],

при

тем п ер атур е

р а с ­

плава

1600°С

константа

скорости

удален и я

водорода

составляет

2

,

0

/ -ІО

-2

см/с.

Е сл и

сопоставить

другие

ре­

зультаты

из той

ж е работы ,

то о к аж ет ся ,

что

при

тем п е­

ратуре

1550— 1600° С

и

при

идентичности

остальн ы х

у с ­

ловии

плавки ж ел еза

и х р о ­

мистой

стали

6константа для

водорода

в

— 7 раз

бол ь ­

ш е,

чем для азота.

Р ан ее это

было отмечено А . Н .

М о р о ­

зовым

[4 7 ].

удаления

во­

Количестбоиспытании

О

степени

(наполненная частота),%

дорода при вакуум н ом д у го ­

вом переплаве м ож но

кос­

м ягк о м

ж е л е з е

при

в а к у у м н о й

и н ­

венно

судить

по

со д е р ж а ­

нию его в м еталле,

получен ­

Р и с .

25.

С о д е р ж а н и е

в о д о р о д а

в

ном этим

методом

и п осред ­

двойу к ц и(2)о н нполйа в к(/)е

(ист автаиксту уимчнеско йи еддуагно ­­

ны е по

50 п л а в к а м )

ством

вакуум ной

индукци ­

онной

плавки .

В

тех

и д р у ­

тию

мягкого

ж ел еза .

гих

печах

вы плавили

п а р ­

П о сл е

деф орм ации

сл и т ­

ков

от

них

отобрали

пробы

для

определения

со д е р ­

ж ан и я

водорода.

П риведенное время дегазаци и ^ - т

для

В И П

и —

для

В Д П )

в

обоих

сл у ч ая х

было

примерно

одинаковы м ,

поэтому

сравнение

конечных

концентраций

могло характери зовать соотнош ение

м еж ду константами

скорости для двух процессов.

по сущ еству одинаковы ­

Эти

концентрации

оказали сь

ми (рис. 2 5), причем

в м еталле

больш инства

плавок со ­

д ер ж ал о сь

(1-у 2 ) Х Ю -4 %

водорода,

т. е.,

по-видим ом у,

константы

скорости

удаления

его

при

вакуум н ой

д у го ­

вой и индукционной плавке близки м еж д у собой .

сталей

Е сл и

принять

для

В Д П

конструкционны х

удельную

константу

скорости

деазотации

равной

3 -1 0

-3

см/с, что

отвечает

некоторым

усредненны м

у сл о ­

виям переплава стали разного со става ,

то константу у д а ­

величиной

(1 ± 2 )

• ІО-2

см/с.

П р и

этом

о казы вается , что

в результате п ереплава

в вакуум н ой дуговой

печи содер ­

ж ан и е водорода дол ж н о

снизиться

по

сравнению

с и с­

ходны м

более чем

на порядок, что и н аблю дается

в д ей ­

ствительности.

УДАЛЕНИЕ КИСЛОРОДА

И ОКИСНЫХ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ВКЛЮЧЕНИЙ

со п р о ­

П ер еп л ав м еталл а в

вакуум ной

дуговой

печи

в ож д ается

эф ф ективны м удалени ем

ки слорода.

С о д е р ­

ж ан и е

его

в

электростали ,

применяемой

обы чно для

изготовления

р асходуем ы х

электродов ,

колеблется

в зн а ­

чительных п ределах и, как ви­

дно из рис.

26,

для больш инст­

ва

- плавок

составл яет

от

2

-

•ІО

3

до

8 -1 0 “ 3% . Э то го

коли ­

чества достаточно , чтобы п о л у ­

чать при м еталлограф и ческом

контроле

деф орм и рованного

м еталла

оценку нем еталли чес­

ких вклю чений по ш кал е Г О С Т

1778— 62 на

уровне до

3— 4

Количествоиспытаний

К онцентраци я кислорода в

(истопленная частота), %

бал л ов .

на воз­

м еталле, вы плавленном

Р н с .

26. С о д е р ж а н и е

к и сл о -

д у х е , превы ш ает

равновесную

р о д а

в к о н ст р у(2)к ц и о н н о й с т а ­

с им ею щ им ися

в р асп л аве р а с ­

п л а в л е н н о м

со ст о я н и и

кислителям и при тем п ературах

л и в

и сх о д н о м (/)

и п е р е ­

( ст а т и ст и70ч е скп лиаев к адма)н н ы е по

сталеварения

и

обусловлена

главны м

образом

присутстви ­

окисления, не усп евш и х вы деляться за время плавки ,

р а з ­

ливки

и затвердевания сл и тка . И сточником загрязнения

стали

сл у ж а т т ак ж е

частицы

ш л ака

и огнеупоров,

з а п у ­

тавш иеся

в м еталле

в ходе' вы пуска

и разливки .

П о сл е п ер еп лава

в вакуум е содерж ан и е кислорода не

превы ш ает 0,003% (рис. 26)

и в противополож ность

азо ­

ту сравнительно сл аб о зави сит от содер ж ан и я

кислорода

в р асхо д уем ы х эл ектр о д ах . С л ед ует зам етить,

что в бол ь ­

ш инстве

вакуумны х- п л авок

содерж и тся около

0

,

0 0 1

%

к и слорода, что у ж е

соизм ерим о с точностью его опреде­

ления методом вакуум -п лавл ен и я (± 0 ,0 0 0 5 % ) -

П олучению

столь

низкой

концентрации кислорода

способствую т

преж де

всего благоприятны е усл ови я

р а ­

финирования

м еталла

и отсутствие дополнительны х

и с­

точников его загрязнения при переплаве.

у стан о в ­

М ногочисленны ми

исследованиям и [51 — 53]

лено, что раф инирование стали

от кислорода в

в а к у у м ­

процессов: раскисления м еталла

углеродом и

м ехан и че ­

ского

выделения

включений

на

поверхность

р а сп л а в а .

О б щ а я

картина

раф инирования достаточно сл о ж н а , так

как углерод взаим одействует

не

только с ки слородом ,

растворенны м в м еталле, но п с нем еталлическим и вк л ю ­

щении стали

от кислорода.

В связи с

этим , переходя к

ан али зу его

поведения при

В Д П , мы

вы нуж дены

о тк а ­

заться от каких-либо попыток м атем атического

о п и са ­

ния,

аналогичного приведенному в преды дущ и х р азд ел а х .

В

твердой

стали , со держ ащ ей сильные раскислители ,

сится

и к

рассм атриваем ы м

здесь м ар кам

конструкц и ­

онного

м еталл а . П реим ущ ественны й м еханизм и полнота

очищ ения

м еталла долж ны ,

следовательно,

определять­

величиной

м еж ф азного натяж ения на границе

раздела

м еталл — вклю чение и другим и ф акторам и .

В

то ж е

врем я , как п оказал и , в частности, и ссл ед ова ­

ния

Д . Я .

П оволоцкого и др . [54— 5 6 ], состав

н ем етал ­

тельств,

в том числе

от окисленности м еталла перед

вводом

р аск и сл яю щ и х

добавок , от равномерности р а с ­

С т а л и

S i 0 2

С о д е р ж а н и е о к и сл о в , %

T i О .

A l , О ,

F e O t-M n O

C r ,0 .,

C a O

M g O

20

2,16

1,28

0,57

1,62

14,67

91,55

12Х2Н4А

2,97

1,11

3,37

4,92

—

76,66

ЗОХГСНА

4,50

4,70

Сл

1,50

18,3

Сл.

67,2

ЗОХЗСНМФВ

0,43

1,30

0,54

—

21,29

—

76,47

П р ео б л ад ан и е в

составе

вклю чений глинозем а под­

твер ж даю т так ж е данны е

м еталлограф и ческого

и петро­

граф ического исследований ,

согласно

которы м

вклю че­

ния

представляю т

собой

главны м

образом а -к о р ун д ,

ш пинели различного со става ,

в том числе алю м ом агние-

вую

ш пинель

M g O -А ІгО з

и

силикаты переменного со ­

до и после п ереплава показан па рис. 27.

В п р очем ,

как

будет вы яснено в дальней ш ем ,

в результате В Д П

м еняет­

ся не только ф орм а и разм ер вклю чений,

но так ж е

и их

состав .

основные

процессы ,

приводящ ие к

у д а ­

Р ассм от р и м

лению

из стали

кислорода

в

ходе

вакуум ной

дуговой

плавки .

К а к

мы

у ж е

отм ечали ,

одним

из

них

является

раскисление

м еталла

углеродом .

В

этом

сл учае

углерод

взаи м одействует

либо с растворенны м в

м еталле кисло ­

родом ,

либо

с

кислородом

включений

по

реакциям :

МеО[О+]

+

[С]—>-СОг; Me

].

О том , насколько

[С ]-э-СО г + [

этих процессов,

сущ ественна роль

м ож но

судить

по результатам

переплава

партии р а сх о ­

дуем ы х

электродов из

ж ел еза

с

содерж ан и ем

углерода

от 0,02

до 0,7%

[5 7 ]. И сходн ы й

м еталл

вы плавляли в

10

-т дуговой электропечи с раскислением

перед вы пус­

ком алю м инием

в количестве

1— 5

кг/т.

П ер еп л ав

о су ­

щ ествлялся

в

вакуум е

и

в аргоне

при

давлении

70—

100

мм рт. ст.