Раскисление металла

Раскислением называется понижение содержания кислорода в металле или связывание его в прочные соединения.

Наиболее распространенным методом раскисления является глубинное (осадочное). Оно применяется при выплавке металла во всех агрегатах сталеплавильного производства и осуществляется введением в металл элементов, связывающих кислород в прочные оксиды

Более или менее полное удаление образовавшихся оксидных включений (продуктов раскисления) происходит в результате их осаждения — всплывания или выноса потоком металла и переходом в шлак или на твердые межфазные поверхности.

В настоящее время в металлургии для раскисления большинства сталей применяется алюминий в различных формах — в виде проволоки или брусков. Применение алюминия позволяет получить сталь с мелким зерном и показателями пластичности и вязкости, лежащими в пределах допустимых значений.

В то же время, применение алюминия, даже при относительной чистоте стали, в дальнейшем может привести к появлению некоторых отрицательных факторов:

  • Уменьшение степени жидкотекучести стали и, как следствие, увеличение вероятности затягивания каналов сталеразливочных стаканов;
  • Возможность образования кристаллических включений оксидов алюминия, имеющих остроугольную форму и служащих источниками разрушающих напряжений (концентраторами напряжений).

При обработке раскисленной алюминием стали порошковой проволокой с кальцийсодержащим наполнителем эти негативные явления в значительной степени становятся менее выраженными или их появление исключается совсем.

Обработка кальцием стали, предварительно раскисленной алюминием, позволяет достичь таких значений содержаний кислорода, которые по величине сопоставимых к равновесному с алюминием. Снижение концентрации кислорода при обработке в агрегате «ковш-печь» служит источником уменьшения количества неметаллических включений при охлаждении и последующем затвердевании стали.

Общеизвестно, что при обработке стали проволокой с наполнителем, содержащим кальций, при расходе последнего не более 0,2 кг/т, удается достичь снижения содержания кислорода вплоть до тысячных долей процента, что четко видно на представленном графике.

 

Изменение содержания кислорода при увеличении расхода порошковой проволоки

Изменение содержания кислорода при увеличении расхода порошковой проволоки

 

При этом, эффективность работы Ca при раскислении зависит от формы его существования в проволоке: металлический кальций имеет температуру плавления 851 °С и температуру испарения 1492 °С, температура плавления наиболее распространенного ферросплава СК30 (30% Ca и 60 Si по ГОСТ 4762-71) составляет 1100 °С, данный материал имеет меньшую упругость паров, что приводит к большей эффективности работы Ca. При установленной скорости введения порошковой проволоки обеспечивается усвоение кальция свыше 20%.

Одной из самых важных задач при производстве стали, предварительно раскисленной алюминием, является исключение вероятности затягивания каналов сталеразливочных стаканов при непрерывной разливке металла. Это обеспечивается регламентированным вводом порошковой проволоки с кальцийсодержащим наполнителем в ковш на агрегате «ковш-печь» в количествах, зависящих от содержания Al, Si, O, S в жидком металле.

 

Зависимость степени раскисления от времени обработки

Зависимость степени раскисления от времени обработки

 

Преимущества, выраженные в уменьшении содержания кислорода в металле при раскислении порошковой проволокой по сравнению с обработкой кусковыми материалами ясно видны на представленном ниже графике зависимости содержания кислорода в стали от времени обработки.