01 марта 2016г.
мол_а.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № НК 14-08-31279
Тепловая работа прибыльной надставки слитка является важным фактором, определяющим закономерности кристаллизационных процессов и формировании структуры слитков. Однако, улучшение качества осевой зоны в этом случае нивелируется интенсификацией развития ликвационных процессов по высоте слитка.
Применение захолаживающей прибыльной надставки обеспечивает ускорение процесса кристаллизации, что позволяет получить более благоприятную макроструктуру, контролируемое расположение усадочных дефектов, подавление развития ликвационных явлений и т.д.
Исследование кинетики кристаллизации металла при захолаживании прибыли, особенностей расположения и распределения неметаллических включений, параметров макроструктуры позволит расширить и дополнить современные представления о процессах затвердевания слитков, а также контролировать образование внутренних усадочных дефектов и развитие ликвационных процессов за счѐт регулирования объѐма захолаживаемой прибыльной надставки.
В данной работе приведены исследования распределения неметаллических включений в слитке стали 38ХН3МФА массой 1,53 т с захоложенной головной частью, которые производились на трѐх горизонтах по высоте слитка. При этом анализировалась загрязнѐнность оксидами, сульфидами и оксисульфидами и оценивался их химический состав.
Распределение неметаллических включений в слитке с захоложенной прибылью характеризуется пониженным содержанием сульфидов в головной части, и их существенным возрастанием в средних горизонтах, особенно в области осевой зоны. Это обусловлено расположением теплового центра в средней части слитка, и соответственно, лучшими условиями для формирования «чистых» сульфидов, удаляемых при ковке в отходы вместе с осевой зоной. Полученное распределение подтверждает известную взаимосвязь о количественном соотношении между содержанием оксидов, сульфидов и оксисульфидов.
Исследование химического состава неметаллических включений на сканирующем микроскопе Versa 3D показало, что оксиды представлены исключительно окислами кремния, сульфиды — сульфидами марганца, а оксисульфиды представляют собой оксиды кремния (в качестве подложки) и сульфиды марганца (окружение).
Применяемые в настоящее время в сталеплавильных процессах современные технологии и высокоточное оборудование создают возможность для получения сверхнизких концентраций серы и других вредных примесей.
Изготовление слитков и поковок с содержанием серы от 0,005% и менее становится уже практической задачей для изделий ответственного назначения энергетического и специального машиностроения.
В этой связи необходимо было оценить возможное поведение неметаллических включений (в частности,
сульфидов) в слитке с захоложенной прибылью в случае, если концентрация серы в нѐм будет составлять от 0,005% и ниже.
По имеющемуся в настоящее время множеству публикаций о механизме образования и развития сульфидных включений можно сделать вывод, что этот процесс происходит, в основном, в процессе кристаллизации и даже уже в твѐрдом металле в тех температурных пределах, где диффузионные процессы ещѐ не полностью подавлены.
Таким образом, исследование количества и распределения неметаллических включений в слитке стали 38ХН3МФА массой 1,53 т, отлитом с применением прибыли-холодильника выявило:
- существенное уменьшение (в 4 раза) количества сульфидных включений в подприбыльных горизонтах слитка по сравнению со средней его частью, вследствие интенсивного охлаждающего воздействия массивной прибыльной надставки.
- повышенное содержание сульфидов в средней части слитка по сравнению с его верхней и нижними частями, что свидетельствует о расположении теплового центра в этой зоне слитка.
Список литературы
1. Ефимов, В.А. Влияние внешних воздействий на структурообразование и неметаллические включения при кристаллизации стали / В.А. Ефимов, А.С. Эльдарханов, Е.Д. Таранов // Сталь. – 1999. - № 7 - С. 27-30.
2. Steneholm, K. Change of inclusion characteristics during vacuum degassing of tool steel / K. Steneholm, M. Andersson, P. Jonson // Process metallurgy / Steel Research Institute. – 2006. - № 6. – P. 392-399.
3. Исследование влияния неметаллических включений на свойства крупного слитка, предназначенного для
получения изделий энергетического машиностроения / М.Ю. Чубуков, С.Б. Гаманюк, Д.В. Руцкий, Н.А. Зюбан // Энергетики и металлурги настоящему и будущему России : матер. 11-й всерос. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и специалистов (20-22 мая) / ГОУ ВПО "МГТУ им. Г.И. Носова". - Магнитогорск, 2010. - C. 22-24.
4. Исследование распределения неметаллических включений в слитках различной геометрии / Д.В. Руцкий, С.Б. Гаманюк, Н.А. Зюбан, В.В. Шмаль, А.Я. Пузиков // Труды Нижегородского гос. техн. ун-та им. Р.Е. Алексеева. - 2012. - № 1. - C. 216-222.
