Изменение химического состава, структуры и плотности стали после затвердевания проб, отобранных в процессе ее плавки в дуговой электропечи

Для ванны электродуговой сталеплавильной печи разработана методика отбора проб металла в процессе плавки и анализа их на содержание углерода и структурных составляющих металла (перлита и феррита). обнаружены отдельные отклонения от этой закономерности при общей корелляции между изучаемыми величинами...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2014
Автори:	Скребцов, А.М., Хлестов, В.М., Качиков, А.С., Кузьмин, Ю.Д., Секачев, А.О., Терзи, В.В.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України 2014
Назва видання:	Процессы литья
Теми:	Получение и обработка расплавов
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/159878
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Изменение химического состава, структуры и плотности стали после затвердевания проб, отобранных в процессе ее плавки в дуговой электропечи / А.М. Скребцов, В.М. Хлестов, А.С. Качиков, Ю.Д. Кузьмин, А.О. Секачев, В.В. Терзи // Процессы литья. — 2014. — № 6. — С. 7-10. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-159878
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1598782019-10-17T01:25:42Z Изменение химического состава, структуры и плотности стали после затвердевания проб, отобранных в процессе ее плавки в дуговой электропечи Скребцов, А.М. Хлестов, В.М. Качиков, А.С. Кузьмин, Ю.Д. Секачев, А.О. Терзи, В.В. Получение и обработка расплавов Для ванны электродуговой сталеплавильной печи разработана методика отбора проб металла в процессе плавки и анализа их на содержание углерода и структурных составляющих металла (перлита и феррита). обнаружены отдельные отклонения от этой закономерности при общей корелляции между изучаемыми величинами. Для ванни електродугової сталеплавильної печі розроблена методика відбору проб металу в процесі плавки та аналізу їх на вміст вуглецю і структурних складових металу (перліту і фериту). виявлено окремі відхилення від цієї закономірності при загальній кореляції між досліджуваними величинами. To bath arc furnace was designed methodology of metal sampling during melting and analyzing them on the carbon content and the structural components of metal (ferrite and pearlite). With a total of correlation between the studied variables was found out some irregularitie. 2014 Article Изменение химического состава, структуры и плотности стали после затвердевания проб, отобранных в процессе ее плавки в дуговой электропечи / А.М. Скребцов, В.М. Хлестов, А.С. Качиков, Ю.Д. Кузьмин, А.О. Секачев, В.В. Терзи // Процессы литья. — 2014. — № 6. — С. 7-10. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 0235-5884 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/159878 669.154:532.74 ru Процессы литья Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Получение и обработка расплавов Получение и обработка расплавов
spellingShingle	Получение и обработка расплавов Получение и обработка расплавов Скребцов, А.М. Хлестов, В.М. Качиков, А.С. Кузьмин, Ю.Д. Секачев, А.О. Терзи, В.В. Изменение химического состава, структуры и плотности стали после затвердевания проб, отобранных в процессе ее плавки в дуговой электропечи Процессы литья
description	Для ванны электродуговой сталеплавильной печи разработана методика отбора проб металла в процессе плавки и анализа их на содержание углерода и структурных составляющих металла (перлита и феррита). обнаружены отдельные отклонения от этой закономерности при общей корелляции между изучаемыми величинами.
format	Article
author	Скребцов, А.М. Хлестов, В.М. Качиков, А.С. Кузьмин, Ю.Д. Секачев, А.О. Терзи, В.В.
author_facet	Скребцов, А.М. Хлестов, В.М. Качиков, А.С. Кузьмин, Ю.Д. Секачев, А.О. Терзи, В.В.
author_sort	Скребцов, А.М.
title	Изменение химического состава, структуры и плотности стали после затвердевания проб, отобранных в процессе ее плавки в дуговой электропечи
title_short	Изменение химического состава, структуры и плотности стали после затвердевания проб, отобранных в процессе ее плавки в дуговой электропечи
title_full	Изменение химического состава, структуры и плотности стали после затвердевания проб, отобранных в процессе ее плавки в дуговой электропечи
title_fullStr	Изменение химического состава, структуры и плотности стали после затвердевания проб, отобранных в процессе ее плавки в дуговой электропечи
title_full_unstemmed	Изменение химического состава, структуры и плотности стали после затвердевания проб, отобранных в процессе ее плавки в дуговой электропечи
title_sort	изменение химического состава, структуры и плотности стали после затвердевания проб, отобранных в процессе ее плавки в дуговой электропечи
publisher	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
publishDate	2014
topic_facet	Получение и обработка расплавов
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/159878
citation_txt	Изменение химического состава, структуры и плотности стали после затвердевания проб, отобранных в процессе ее плавки в дуговой электропечи / А.М. Скребцов, В.М. Хлестов, А.С. Качиков, Ю.Д. Кузьмин, А.О. Секачев, В.В. Терзи // Процессы литья. — 2014. — № 6. — С. 7-10. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.
series	Процессы литья
work_keys_str_mv	AT skrebcovam izmeneniehimičeskogosostavastrukturyiplotnostistaliposlezatverdevaniâprobotobrannyhvprocesseeeplavkivdugovojélektropeči AT hlestovvm izmeneniehimičeskogosostavastrukturyiplotnostistaliposlezatverdevaniâprobotobrannyhvprocesseeeplavkivdugovojélektropeči AT kačikovas izmeneniehimičeskogosostavastrukturyiplotnostistaliposlezatverdevaniâprobotobrannyhvprocesseeeplavkivdugovojélektropeči AT kuzʹminûd izmeneniehimičeskogosostavastrukturyiplotnostistaliposlezatverdevaniâprobotobrannyhvprocesseeeplavkivdugovojélektropeči AT sekačevao izmeneniehimičeskogosostavastrukturyiplotnostistaliposlezatverdevaniâprobotobrannyhvprocesseeeplavkivdugovojélektropeči AT terzivv izmeneniehimičeskogosostavastrukturyiplotnostistaliposlezatverdevaniâprobotobrannyhvprocesseeeplavkivdugovojélektropeči
first_indexed	2025-07-14T12:26:01Z
last_indexed	2025-07-14T12:26:01Z
_version_	1837625205540782080
fulltext	ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2014 № 6 (108) 7 Получение и обработка расплавов УДК 669.154:532.74 А. М. Скребцов, В. М. Хлестов, А. С. Качиков, Ю. Д. Кузьмин, А. О. Секачев, В. В. Терзи Приазовский государственный технический университет, Мариуполь ИЗМЕНЕНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА, СТРУКТУРЫ И ПЛОТНОСТИ СТАЛИ ПОСЛЕ ЗАТВЕРДЕВАНИЯ ПРОБ, ОТОБРАННЫХ В ПРОцЕССЕ ЕЕ ПЛАВКИ В ДУГОВОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ Для ванны электродуговой сталеплавильной печи разработана методика отбора проб ме- талла в процессе плавки и анализа их на содержание углерода и структурных составляющих металла (перлита и феррита). обнаружены отдельные отклонения от этой закономерности при общей корелляции между изучаемыми величинами. Ключевые слова: жидкость, пробы металла, содержание в твердых пробах углерода, фер- рита, перлита. Для ванни електродугової сталеплавильної печі розроблена методика відбору проб металу в процесі плавки та аналізу їх на вміст вуглецю і структурних складових металу (перліту і фериту). виявлено окремі відхилення від цієї закономірності при загальній кореляції між досліджуваними величинами. Ключові слова: рідина, проби металу, вміст у твердих пробах вуглецю, фериту, перліту. To вath arc furnace was designed methodology of metal sampling during melting and analyzing them on the carbon content and the structural components of metal (ferrite and pearlite). With a total of correlation between the studied variables was found out some irregularitie. Keywords: liquid, samples of metal, content in solid samples of carbon, ferrite, pearlite. Имеются работы, в которых изучали свойства затвердевшего металла в зави- симости от условий плавки. Например, в [1] отметили, что в сплаве АЛ-2 при определенных перегревах расплава над линией ликвидуса его свойства (σ в и δ) из- меняются скачкообразно. При этом для иллюстрации влияния режимов нагрева металла приводятся микроструктуры затвердевших отливок. Для никелевых сплавов авторы [2] изменяли режимы термовременной обработ- ки расплавов. Показали распределение легирующих элементов (хром, молибден, вольфрам, титан и другие) по сечению шлифа, а также микроструктуры затвердев- ших сплавов. В работе [3] алюминиевый сплавав АК-9 с температурой ликвидуса в интервале 597-608 0С перегревали до температур 700, 750, 800, 850, 900 и 950 °С. После за- твердевания образцов обнаружили, что их твердость НВ периодически изменя- ется от 25 до 42 единиц с максимумами, соответствующими нагреву до 700, 800 и 900 0С. В этой работе приведена приближенная количественная характеристика микроструктуры металла. В каждой из названных работ [1-3] исследовали свойства затвердевшего ме- талла после завершения плавки и не отбирали пробы жидкого металла на разных стадиях плавки. Поэтому цель настоящей работы – определение содержания углерода, плотности и изучение микроструктуры проб металла, отобранных из плавильной печи в разные периоды ее плавки и затвердевших при охлаждении с одинаковой скоростью. Опыты проводили в дуговой электропечи емкостью 20 т при выплавке стали сле- 8 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2014. № 6 (108) получение и обработка расплавов дующего химического состава, в %: 0,17-0,25 С; 0,90-1,4 Mn; 0,30-0,50 Si; ≤0,030 S; ≤0,040 P; ≤0,30 C; ≤0,30 Ni; ≤0,60 Cu; 0,07-0,13 V. Технология плавки металла была стандартной, достаточно подробно она описана в работе [4]. всего провели 5 опытных плавок. во время плавки с помощью ложки сталевара отбирали пробы жидкого металла, которые заливали в массивные чугунные проб- ницы. Размер проб: высота 70 мм, диаметр 38 мм, масса проб – 500-560 г. Схема отбора проб по периодам была следующей: плавление - 1, 2, 3-я; окисление – 4, 5, 6-я; восстановление − 7, 8, 9 и 10-я – из ковша. Для всех проб металла провели химический анализ, измерили плотность и изучили их микроструктуру. Химический анализ проб металла проводили на оптико-эмиссионном спектро- метре GS-1000 из модельного ряда OBLE. Кроме обычных легирующих элементов стали (марганец, кремний, кобальт и другие) прибор позволяет выполнить анализ на содержание в металле углерода, фосфора, серы. Плотность проб металла ρ м определяли с помощью метода 3-кратного взвеши- вания [5] м = ( )+ , + Р Q P ρ δ − λ λ − ρ где Q – масса пикнометра с водой; Р – масса образца; р – масса пикнометра с водой и образцом; δ – плотность воды; λ – плотность воздуха (0,0012, при 20 0С). Для металлографического исследования все пробы подвергали стандартному отжигу, чтобы исключить влияние достаточно быстрого его охлаждения на микро- структуру. Из отожженных проб готовили микрошлифы, которые протравливали в 4%-ном растворе азотной кислоты. При увеличении от 100 до 500 крат шлифы исследовали на оптическом бинокулярном микроскопе марки Axio Imagez A2m (производство германской фирмы Zeis AG). Микроскоп оснащен компьютером, который позволяет при решении металлургических задач с помощью специальной программы Thixomet Pro определять по шлифу металла его фазовый состав по про- центу феррита и перлита. Совокупные данные, полученные при исследовании всех проб, отобранных по ходу каждой из 5-ти плавок, приведена в таблице. Из приведенных средних экспери- ментальных данных следует, что в целом по ходу плавки предсказуемо изменяются содержание углерода и количество феррита в затвердевших пробах (строки 2 и 3 таблицы). Уже на стадии расплавления значительно (от 0,9 до 0,64 %) понижается содержание углерода. Это может быть связано с тем, что в первую очередь плавится высокоуглеродистый лом, а по мере повышения температуры расплава в нем рас- плавляется малоуглеродистый лом, в результате чего к концу стадии плавления со- держание углерода в ванне понижается примерно до 0,64-0,62 % (таблица, строки 1, 2). Соответственно изменяется и количество феррита в микроструктуре образцов, в %: от 0-1 в 1 и 2-й пробах, до ~ 20 − в 3-й пробе (таблица, строка 3). в окислительном периоде в ванне электропечи (пробы 4-6 в таблице) угле- род интенсивно выгорает и поэтому его содержание в 6-й пробе понижается до 0,16- 0,20 %. Естественно при этом доля феррита в микроструктуре повышается от 55 до 75 % в 6-й пробе (таблица, строка 3). в восстановительный период (пробы 7-9) окисление углерода прекращается, а вводимые в ванну раскислители и лигатуры, содержащие повышенное количество углерода, несколько (на 0,02-0,04 %) увеличивают его содержание в стали. Это должно было бы несколько уменьшать долю феррита в микроструктуре. Однако это однозначно подтвердить не удалось, поэтому можно говорить лишь о тенденции уменьшения доли феррита в микроструктуре по мере развития стадии восстанов- ления и в готовом расплаве (пробы 7-9) и ковше (проба 10). ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2014 № 6 (108) 9 Получение и обработка расплавов В литературе известны факты неравновесности получаемых структур при бы- стром затвердении расплава. Так например, в работе [6] обнаружили, что первич- ная кристаллизация расплавов Fe-C при содержании углерода вплоть до 1,5 % по массе во всех случаях первоначально протекает с образованием δ-фазы (очевидно, неравновесной). Из таблицы (строка 4) следует, что плотность металла отобранных проб по ходу плавки изменяется по зависимости, имеющей 2 максимума и 1 минимум, что можно связать только с изменением их газонасыщенности и соответственно пористости. Второй фактор, который может повлиять на плотность стали, – это содержание угле- рода в пробах. Так как содержание углерода в металле до периода восстановления все время уменьшается, то это должно было бы плавно увеличить плотность проб. Мы наблюдали, начиная со 2-й пробы периода расплавления, заметное понижение плотности до конца периода окисления ( проба 6, строка 4 таблицы). Очевидно, еще в период расплавления происходит выгорание углерода и образование пузырьков СО, что и приводит к понижению плотности. Этот процесс усиливается в период окисления, поэтому насыщенность металла газами возрастает, а плотность его понижается. процесс выгорания углерода в восстановительный период прекращается, поэто- му газонасыщенность расплава постепенно уменьшается. В результате наблюдаем постепенное повышение плотности металла проб. На рисунке приведены наиболее типичные микроструктуры на разных стадиях плавки. Можно заключить, что микроструктура изменяется в полном соответствии с изменением содержания углерода в пробах. В начале стадии расплавления 0,9 % структура представляет собой пластинчатый перлит с небольшим количеством вторичного цементита (рисунок, а). К концу периода расплавления в отобранных пробах содержатся ~0,64 % и в структуре наблюдается наряду с перлитом ~ 0,20 % феррита (светлая составляющая на рисунок, б). при понижении содержания угле- рода до 0,4 % формируется (как и должно быть) структура, состоящая из перлита и феррита примерно в равных долях (рисунок, в). К концу окислительного периода содержание углерода достигает уровня ~ 0,18 % и в дальнейшем стабилизируется, поэтому микроструктура проб 6-10 была примерно одинаковой состоящей из ~ 70- 75 % феррита и 25-30 % перлита (темная составляющая на рисунке, г). Строка показа- тель Пробы 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 период плавление окисление восстановление ковш 2 С, % 0,91 0,81 0,63 0,41 0,23 0,16 0,15 0,15 0,18 0,2 3 феррит в струк- туре, % 0 1 19 56 69 74 74 72 71 68 4 плот- ность, ρ, г/см3 7,746 7,822 7,766 7,720 7,614 7,636 7,14 7,754 7,744 7,718 Средние показатели 5-ти плавок малоуглеродистой стали в дуговой элек- тропечи емкостью 20 т по пробам, отобранным в разные ее периоды 10 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2014. № 6 (108) Получение и обработка расплавов Выводы Разработана методика отбора проб жидкого металла из ванны сталеплавильной дуговой электропечи, которая позволяет получать при комнатной температуре равновесные структуры металла – феррит и перлит. Найдено, что в окислительный период плавки количество феррита в структуре металла непрерывно увеличивается ~ от 0 до 75 % объема. В восстановительный период, наоборот, обнаружена тен- денция, количество феррита уменьшается ~ от 75 до 70 % объема, есть отдельные отклонения от равновесной структуры. 1. Влияние термоскоростной обработки жидкого сплава АЛ2 на свойства отливок / Ю. Н. Таран, И. А. Новохатский, В. И. Мазур и др. // Литейн пр-во. –1985. – № 7. – C. 8. 2. Температурно – временная обработка никелевых сплавов в жидком состоянии / Н. М. Кочегура, С. П. Казачков, В. Н. Ткач, А. С. Вишневский // Там же. – 1985. – № 10. – С. 13-14. 3. Влияние температуры нагрева жидкого алюминиевого сплава на микроструктуре затвер- девшего металла / А. М. Скребцов, Г. А. Иванов, Ю. Д. Кузьмин и др. // Вісник Приазов. держ. техн. ун-ту. – Маріуполь, 2011. – № 23. – C. 138-142 4. Крамаров А. В. Производство стали в электропечах. – М.: Металлургиздат. 1969. – 440 с. 5. Лившиц Б. Г., Крапошин В. С., Линецкий Я. Л. Физические свойства металлов и сплавов. – М.: Металлургия, 1980. – 320 с. 6. Ивахненко И. С., Кашин В. И. / Современное представление о структуре металлических расплавов и о роли жидкого состояния в формировании первичной структуры литого метал- ла // Сталь. – 1981. – № 9. – С. 27-29. Поступила 30.06.2014 в ба г Микроструктура проб малоуглеродистой стали, выплавленной в электродуговой печи емкостью 20 т, и отобранных в различные периоды ее плавки: а – проба 1, пластинчатый перлит с небольшим количеством цемен- тита; б – проба 3, конец плавления, феррита до 20 %; в – проба 4, перлит и феррит примерно в равных долях; г – проба 6, 74 % феррита + 25 % перлита

Изменение химического состава, структуры и плотности стали после затвердевания проб, отобранных в процессе ее плавки в дуговой электропечи

Репозитарії

Схожі ресурси