Неметаллические включения. Классификация неметаллических включений. Способы удаления неметаллических включений, в том числе и при внепечной обработке (обосновать)

Неметаллические включения появляются в результате различных химических реакция, протекающих между компонентами расплавлен­ной стали (раскисление и т.п.) или в результате взаимодействия металла с шлаком к огнеупорами, а также вследствие изменения констант равновесия соответствующих реакций в процессе охлаждения я кристаллизации металла; кроме того они частично вносятся в' сталь .с шихтовыми материалами и легирующими добавками.

Даже с помощью современных самих прогрессивных методов вып­лавка и рафинирование металла на всегда удается получить сталь, достаточно чистую от неметаллических включений. Дальнейшее повы­шение чистоты стали является одним из важнейших резервов улучшения свойств металла, а следовательно и увеличения срока службы гото­вых изделий. Лишь в ограниченном числе случаев неметаллические включения в стали оказываются полезными. Например, сульфиды и селениды положительно влияют на обрабатываемость стали резанием. Образование мелкодисперсных нитридов в металле позволяет измель­чать исходное зерно аустенита, обеспечивать повышение прочности, ударной вязкости и уменьшение температурного порога хладноломкос­ти ряда конструкционных сталей. Оксиды также иногда используют, как упрочнители металла.

Классификацию неметаллических включений в стали проводят по нескольким признакам:

1. В зависимости от способа их образования:

а) эндогенные, образовавшиеся в результате протекания раз­личных процессов в самом металле, например, раскисления, сульфидообразования и т.д;

б) экзогенные, занесенные в металл извне - частицы огне­упоров и шлака, включения, вносимые с ферросплавами и др.;

2. По химическому составу:

а) оксидные; б) сульфидные; в) нитридные; г) карбидные; д) сложного состава (карбонитриды и др.);

3. По времени выделения:

а) предкристаллизационные: первичные, образующиеся при рас­кислении стали и вторичные, выделяющиеся при охлаждении жидкого металла до температуры ликвидуса;

б) кристаллизационные: третичные, образующиеся в затвердевшей стали в интервале температур между линиями ликвидуса и солидуса;

в) послекристаллизационные: четвертичные, выделяющиеся при охлаждении металла до комнатной температуры.

4. В зависимости от размера:

а) макровключения - частицы размером более 1 мм

б) микровключения - частицы размером 1 мм и менее.

В современном сталеплавильном производстве широко используются ферросплавы в качестве легирующих добавок и раскислилелей. Ферросплавы обычно содержат значительнее количество неметалли­ческих включений, что связано с повышенной концентрацией в этих сплавах элементов, обладающих высоким сродством с такими примесями, как кислород, сера, азот, углерод и др.

Как правило, ферросплавы содержат включения, идентичные тем, которые наблюдаются в стали (оксиды, сульфиды, нитриды, карбида и др.), но в значительно большем количестве.

Поэтому введение ферросплавов приводит к загрязнению стали экзогенными неметаллическими включениями.

В настоящее время в распоряжении металлургов находятся довольно эффективные методы рафинирования стали от неметаллических включений:

1. Совершенствование технологии выплавки стали: подбор соответствующих раскислителей, порядка их ввода, шлаковый режим, интенсивное перемешивание ванны и т.д.

2. Внепечные способы обработки металла: обработка синтети­ческим шлаком, инертными газами и порошкообразными реагентами в ковше, вакуумирование, использование шлаковых смесей при разливке.

     

Удаление НМВ проходит в несколько стадий

1) перемещение НМВ в объем металла

2) Подход НМВ к поверхности раздела Ме–Шл. Металл–адсорбент

3) Переход через межфазную границу.

 

Лимитирующая стадия при перемешивании обычно 2.

Формула стока

Если НМВ крупное, то Vc большая и основная задача – получить крупное НМВ в расплаве

Способы укрупнения НМВ

1) Коалисцениция – когда есть 2 жидких НМВ. Они смешиваются в 1 НМВ с исчезновения границы раздела.

2) Коагуляция – ТВ НМВ + ТВ НМВ = 2 округлое НМВ твердое

3) Адгезия жидкое НМВ + ТВ НМВ =

Наиболее эффективен способ 1

 

 

FeS	1195 0C		Комплексное НМВ обладает низкой Tпл в растворе оно находится в жидком виде    нам нужны комплексные соединения в жидком виде
MnS	1550
MnO	1650 – 1735
SiO2	1700 – 1720
Al2O3	2020 – 2050
CaO	2570 – 2600
MgO	2800
MgO·Al2O3	2135
AlN	2150 – 2650
TiN	2927 – 2950
VN	2320
FeO·SiO2	1178
MnO·SiO2	1270
2MnO·SiO2	1208

 

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться: