Раскисление стали

Автор: Волков Семён

Дата публикации: 28 Апреля 2024

Содержание:

• Классификация сталей по степени раскисления
• Технологический процесс
• Способы раскисления
• Характеристики раскислителей
• Источники

 

Процесс раскисления стали означает постепенное уменьшение количества кислорода в сплаве. Этот процесс полностью устраняет вероятность окисления в сталевом слитке. Раскислители, такие как кремний, титан, алюминий, вводятся в расплав с соблюдением строгой дозировки.

Для производства стали высокого качества и чистоты, используют метод раскисления с помощью алюминия и других материалов. В ходе этого процесса образуются газообразные, твердые и жидкие соединения, которые необходимо устранять для того, чтобы сплав соответствовал стандартам ГОСТ.

Обсудим сегодня технологический процесс, методы редукции кислорода и необходимые материалы для его оседания.

Классификация сталей по степени раскисления

В производстве металлов можно выделить три уровня разложения стали - спокойное, полу-спокойное, живое. Давайте подробнее остановимся на каждом из них.

Спокойная

Этот сплав практически не создает газов на стадии затвердевания после его отливки. Это считается образцовым процессом десоксидации, когда формируется свернувшаяся полость, а весь кислород извлекается при помощи добавок.

Впоследствии эту раковину удаляют и отправляют на вторичную переработку в виде металлолома.

Ферромарганцевые и кремниевые соединения, а также алюминий применяются в процессе изготовления спокойной стали.

Этот вид стали выделяется тем, что химический состав по всему слитку равномерный, а также физические и механические характеристики не отличаются.

Полуспокойная

Процесс отвердения сплава подразумевает выделение газа, однако в этом контексте его подавление не достигает 100%. Такой способ является компромиссом между "спокойными" и "кипящими" типами стали. При компетентном проведении раскисления, прежде чем газы начнут выделяться, на поверхности слитка формируется устойчивая корка. При этом усадочная раковина отсутствует.

Пузыри, которые образуются в середине и наверху заготовки, будут устранимы в процессе прокатки слитка. Этот материал применяется в производстве штрипса и труб.

Основная специфика заключается в разнообразии химического состава.

Кипящая

Когда сплав твердеет, высвобождается большое количество газов. Состав этого типа стали может варьироваться в поперечном разрезе, а также в верхней и нижней областях изделия.

Сплав высокого качества формируется во внешнем слое бруска, в то время как концентрация примесей, таких как углерод, фосфор, сера и азот, наиболее высока в его центральной части.

Продукция из кипящей стали, такая как трубы, проволока и плиты, пользуется спросом из-за невысокой стоимости ее производства.

Технологический процесс

Удаление кислорода из сплава обозначают термином "раскисление стали". Процесс происходит ступенчато, согласно установленной последовательности операций.

1. Раскислитель растворяется в стальной расплаве с целью проникновения в зоны, где фокусируется кислород.
2. Продукты распада начинают образовываться
3. Прямой отклик
4. Извлечение и отделение продуктов, полученных в результате реакции, из сплава.

Процесс удаления продуктов распада должен быть завершен до того, как сталь затвердеет. В противном случае, технологический процесс будет нарушен и это негативно скажется на качестве изготовленного изделия.

В случае невыполнения требований дозировки во время процедуры, структура слитка окажется испорченной, так как в ней образуются газовые поры, пузыри и примеси, оказывающие негативное влияние на химические и механические характеристики стали.

Способы раскисления

Существуют три эффективных метода для обезуглеродивания стали:

Глубинное

Самый популярный и бюджетный подход основывается на добавлении в сплав отдельных элементов, которые образуют прочные окиси с кислородом. Несмотря на то, что этим методом невозможно получить абсолютно чистую сталь, большинство дефектов удаляются в процессе последующей обработки.

Диффузное

Концентрация кислорода уменьшается вследствие разжижения шлака. Между сплавом и шлаком происходит реакция, причем содержание оксида железа в шлаке не превышает 1%. Данная процедура осуществляется исключительно в специализированной печи, в которой отсутствуют горящие газы.

Вакуумное

Процесс обработки металла осуществляется в вакууме, где возможности углерода к окислению значительно усиливаются, что вызывает активное уменьшение содержания кислорода в сплаве. Сплав с добавлениями смешивается в тигле, после чего его перемещают в герметичное помещение. Благодаря действию вакуумного насоса создается необходимое давление, тем самым количество примесей ограничивается.

Комбинированное

Данный метод предполагает применение как шлака, так и деоксидаторов для уменьшения содержания кислорода в составе металлического заготовка.

Характеристики раскислителей

Основное условие для дегазатора - это его способность диссоциировать в расплавленном металле и избавляться от кислорода. При использовании связки силикон-марганец метод становится эффективным. В ходе реакции с кислородом образуются водные остатки и частицы диоксида.

В процессе производства также применяются следующие окислители:

1. Алюминиевый оксид не растворяется в расплаве стали, благодаря чему его применяют совместно с менее устойчивыми соединениями. При этом, такое соединение эффективно удаляет кислород из металла.
2. Марганец обладает низкой реакционной способностью с кислородом, так что если применять его в чистом виде, то продуктивное устранение О2 не осуществимо. Вследствие этого, для увеличения эффективности процесса, используют сочетание различных добавок.
3. Кальций служит активным антиоксидантом, мешающим продолжительности и темпу реакции с органическими веществами. Это обуславливает необходимость использования кремния и/или алюминия для усиления его свойств.

Процедура десоксидации стали заключается в исключении избыточного кислорода из металла с целью улучшения его характеристик. Этот технологический процесс, выполненный в соответствии со стандартами, обеспечивает производство однородной стали для дальнейшей обработки.

Однако, в сфере промышленности делают выбор в пользу кипящих и полукипящих сортов стали для производства несложных изделий.