Внепечное рафинирование чугуна и стали
  3.4.4 Модифицирование неметаллических включений в раскисленной алюминием стали при обработке кальцием

В настоящее время для раскисления стали широко используется алюминий. При содержании алюминия 0,02% и более оксидные неметаллические включения в стали обычно представлены глиноземом, а сульфидные – сульфидами марганца II и III типов согласно классификации Симса.

Оседание включений глинозема на стенках сталеразливочных стаканов приводит к их затягиванию, что осложняет разливку металла на МНЛЗ. Хрупкое разрушение включений глинозема и деформация сульфидов марганца при горячей пластической деформации металла приводят к возникновению анизотропии механических характеристик проката.

Чтобы устранить негативное влияние включений глинозема и сульфидов марганца на качество металла раскисленную алюминием сталь перед разливкой обычно обрабатывают кальцием. При этом следует помнить об ограничениях, связанных с содержанием углерода и серы в стали. Обработку кальцием не рекомендуют применять в тех случаях, когда металл содержит более 0,7% углерода и 0,045% серы. Ввод кальция в сталь, содержащую свыше 0,7% углерода, может сопровождаться образованием карбида кальция. При этом ухудшаются разливаемость металла и качество литой заготовки. При обработке кальцием стали, содержащей более 0,045% серы, возможно образование сульфида кальция, что также способствует затягиванию сталеразливочных стаканов.

Химическое сродство кальция к кислороду намного выше, чем алюминия. Если после раскисления алюминием сталь дополнительно обрабатывают кальцием, он частично замещает алюминий в составе неметаллических включений. Поэтому оксидные включения в стали после такой обработки представлены алюминатами кальция. Диаграмма состояния системы CaO-Al2O3 представлена на рис. 3.15.

Диаграмма состояния системы CaO-Al2O3

Рис. 3.15. Диаграмма состояния системы CaO-Al2O3

Из рисунка видно, что температуры плавления алюминатов, содержащих 40 – 60% CaO, не превышают 1600оС. Легкоплавкие алюминаты кальция выделяются из расплава в жидком состоянии и обычно присутствуют в стали в виде мелких включений, форма которых близка к сферической. На поверхности алюминатов кальция могут наблюдаться сульфидные оболочки.

Легкоплавкие включения алюминатов кальция не затягивают сталеразливочные стаканы. При горячей прокатке алюминаты кальция практически не деформируются, что способствует повышению качества металла.

После такой обработки сталь должна содержать оптимальное количество кальция, которое обеспечивает получение алюминатов требуемого состава, но не достаточно для протекания реакции образования сульфида кальция. Результаты расчета концентраций алюминия, кальция и серы в железе в равновесии с алюминатами и сульфидами кальция показаны на рис. 3.16.

Результаты расчета концентраций алюминия, кальция и серы в железе в равновесии с алюминатами и сульфидами кальция

Рис. 3.16. Результаты расчета концентраций алюминия, кальция и серы в железе в равновесии с алюминатами и сульфидами кальция

На основании расчетных данных и результатов производственных исследований для определения расхода кальция на обработку рекомендовано следующее уравнение

  3.4.4 Модифицирование неметаллических включений в раскисленной алюминием стали при обработке кальцием
РЕКЛАМА НА САЙТЕ

КНИГИ ПО МЕТАЛЛУРГИИ