Металлургические способы повышения качества стали

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И  НАУКИ УКРАИНЫ

ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ЭНОМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

По предмету: «Системы технологий промышленности»

На тему: «Металлургические способы повышения качества стали»

 

 

 

Выполнила студентка I курса

Экономического факультета

группы 0507-А

 

 

 

 

 

 

 

 

г. Донецк

2010 г.

Разработан ряд новых  и эффективных способов повышения  качества стали непосредственно в металлургическом производстве. Эти способы основаны, во - первых, на более полном удалении из сталей газов и вредных неметаллических включений и, во-вторых на изменении химического состава сталей за счет ввода в них специальных легирующих элементов, улучшающих различные свойства сталей.

В выплавленной стали всегда содержится определенное количество газов и неметаллических включений. Содержание газов даже в сотых и тысячных долях процента существенно снижает механические и другие свойства стали. Неметаллическими включениями, содержащимися в стали, являются соединения железа, кремния, марганца и др. Основными металлургическими способами снижения содержания газов и неметаллических включений в стали являются:

• электрошлаковый ее переплав
• рафинирование синтетическим шлаком
• вакуумная дегазация
• вакуумно-дуговой переплав,
• переплав в электроннолучевых печах и др.

Снижение в стали неметаллических  включений достигается также изменением сочетания и последовательности введения раскислителей.

При электрошлаковом переплаве  из металла, подлежащего обработке, вначале изготавливают электроды, которые затем опускают в сой рабочего флюса, обладающего высоким сопротивлением. При прохождении электрического тока рабочий флюс плавится и образуется шлак, который выделяет тепло. Проходя через жидкий шлак, капли металла очищаются от вредных примесей и образуют высококачественный слиток. Этот метод целесообразно применять при получении высококачественных шарикоподшипниковых сталей, жаропрочных сплавов, изготовлении деталей турбин и др.

Сущность обработки металла  синтетическим шлаком заключается  в том, что жидкую сталь из плавильной печи выливают в ковш со специальным синтетическим шлаком с большой высоты. При бурном перемешивании шлак всплывает, сталь получается чистой. Рафинирование жидким синтетическим шлаком в ковше улучшает макроструктуру стали, удаляет до 70% серы. Этот способ нашел широкое применение при обработке конвертерной, мартеновской стали, а также электрометалла.

Вакуумная дегазация - один из наиболее распространенных способов повышения качества стали - заключается в удалении из стали водорода, кислорода и азота. При вакуумировании резко повышаются механические свойства сталей. Основными способами вакуумной обработки являются:

• вакуумирование в ковше,
• вакуумирование струи металла при переливе из ковша в ковш или при заливке в изложницу и др.

 Установлено, что при  вакуумировании струи содержание водорода в металле снижается на 60-70%, а содержание азота - до 40%. В результате взаимодействия с углеродом металл очищается от кислородных оксидных включений.

Одним из наиболее распространенных способов вакуумирования является вакуумно-дуговой переплав в печах с расходуемым электродом. При этом выплавленную сталь переплавляют повторно в вакуумном пространстве с помощью электрической дуги. В результате оплавления металла в вакууме происходит дегазация и сталь приобретает новые, более высокие механические свойства.

Сущность вакуумирования в электроннолучевых печах заключается  в том, что на переплавляемый металл, находящийся в вакуумной камере, направляют электронные лучи из катодов. В процессе воздействия высокой температуры металл расплавляется и рафинируется в вакууме.

Существенное влияние  на свойства сталей оказывает легирование - намеренное введение в состав сплава соответствующих компонентов. Это приводит к изменению не только механических, химических и технологических, но и специальных свойств сталей. Основными легирующими элементами являются: кремний, марганец, никель, хром, вольфрам, алюминий, молибден, ванадий, титан, кобальт, медь и другие металлы.

Различные легирующие элементы, водимые в сталь, неоднозначно влияют на ее свойства. Так, кремний является эффективным раскислителем и применяется при получении «спокойной» стали. Как легирующий элемент вводится в сталь для повышения ее прочности, стойкости к коррозии и жаростойкости.

Марганец - важнейший компонент стали. Применение его как легирующего элемента способствует повышению прокаливаемости стали характеризующей глубину закаленной зоны при термической обработке. При введении в сталь 10-12% марганца она размагничивается. Никель повышает прочность и ударную вязкость стали, увеличивает ее прокаливаемость и сопротивление коррозии.

Хром повышает твердость  и прочность , сохраняет ударную  вязкость сталей, способствует сопротивлению на истирание, резко увеличивает стойкость ккоррозии. При введении в сталь более 10% хрома она становится нержавеющей. Вольфрам повышает твердость легированных сталей и улучшает режущие свойства инструментальной стали. Алюминий повышает жаростойкость и коррозийную стойкость стали, а молибден- прочность, упругость, износостойкость и ряд специальных свойств стали. Ванадий повышает твердость, прочность и плотность стали.

На свойства стали влияет углерод, входящий в состав стали. С увеличением содержания углерода до 1.2% твердость и прочность сталей повышается, но снижается пластичность и ударная вязкость; при этом ухудшаются такие технологические свойства сталей, как ковкость, свариваемость, обработка резанием и др., одновременно улучшаются литейные свойства сталей.