Презентация Microsoft Office PowerPoint


Чтобы посмотреть презентацию с картинками, оформлением и слайдами, скачайте ее файл и откройте в PowerPoint на своем компьютере.
Текстовое содержимое слайдов презентации:

Современные способы раскисления и модифицирования стали МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО АВТОНОМНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГОУЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС» Выполнил: Карпов Ф. И. Раскисление стали Раскисление стали – это технологический процесс, при котором кислород, который растворен в металле, выводится из него или переводится в нерастворимое соединение, превращаясь в шлак. * Основные реакции происходящие при раскислении стали x[R] + y[О] = RxOy Общая схема образования оксида при раскислении Где R – раскислитель; x, y – стехиометрические коэффициенты * Химическая реакция Стандартное изменение энергии ГиббсаG0=H0 - TS0, КДж/моль [Mn]+[O]=(MnO) 484,36-0,241T 2[Cr]+3[O]=(Cr2O3) 1513,8-0,52T 2[V]+3[O]=(V2O3) 401,61-0,174T [C]+x[O]={COx} 31,84-0,032T [Si]+[O]=(SiO2) 923,48-0,415T [Si]+3[O]+[Fe]=(FeO*SiO2) 1321,3-0,595T 2[Al]+3[O]=(Al2O3) 904,7-0,239T 2[Al]+4[O]+[Fe]=(FeO*Al2O3) 1122,9-0,436T [Ti]+2[O]=(TiO2) 588,69-0,198T [Zr]+2[O]=(ZrO2) 791,9-0,23T (1) Сродство химических элементов к кислороду При температуре 1600 оС химическое сродство элементов к кислороду убывает в следующем порядке Химическое сродство  - характеристика стремления элементов образовывать химические соединения. * * Модифицирование стали Модифицирование металлов и сплавов представляет собой процесс воздействия на кристаллизацию металлического расплава введением малых количеств редкоземельных и/или щелочноземельных элементов, изменяющих макро- и микроструктуру, морфологию и распределение неметаллических включений. Модифицирование способствует улучшению технологических свойств металла и качества металлопродукцииОбщим для всех методов модифицирования является то, что эффект воздействия имеет свойство исчезать через определённый промежуток времени после выдержки расплава за счёт перехода из термодинамически неравновесного состояния в равновесноеДля получения наибольшего эффекта необходимо стремиться к реализации процесса модифицирования на поздних стадиях обработки стали * Способы модифицирования стали * Металлургические агрегаты применяемые для раскисления и модифицирования стали Общая схема установки «ковш-печь» * Металлургические агрегаты применяемые для раскисления и модифицирования стали Общая схема камерного вакууматора VD: 1 – сталеразливочный ковш; 2 – вакуумная камера; 3– крышка вакуумной камеры; 4 – устройство для подачи сыпучих под вакуум 1 3 2 4 * Щелочноземельные металлы Щелочноземельные металлы — химические элементы, образующие 2-ую группу периодической таблицы элементов Д. И. Менделеева. К ним относятся бериллий (Be), магний (Mg), кальций (Ca), стронций (Sr), барий (Ba) и радий (Ra). * Применение щелочноземельных металлов для раскисления и модифицирования стали Особенности применения щелочноземельных металлов для раскисления и модифицирования стали:Снижение загрязненности модифицированной стали неметаллическими включениями, благодаря повышению ее жидкотекучести.Разрушение скоплений неметаллических включений за счет коротковременного снижения поверхностного натяжения стали.Придание глобулярной формы неметаллическим включениям остающимся в металлеОчищение межзеренных границ благодаря взаимодействию ЩЗМ с кислородом, серой и фосфором и снижением их остаточных концентрацийОказание возмущающего действия на микростроение расплава и приведение его к более равновесному состоянию в силу размерного несоответствия атомов ЩЗМ с атомами железа * Применение кальция для раскисления и модифицирования стали Применение кальциевого сплава для окончательного раскисления обеспечивает контролируемые состав и форму неметаллических включений и получение стали с низким содержанием кислорода. Кальций обладает прекрасным химическим свойством - весьма сильным сродством к кислороду, но в то же время при температурах сталеварения находится в газообразном состоянии.Кальций быстро удаляется из металла, расходуясь частично на раскисление, а частично на восстановление других окислов, поэтому с помощью только кальция, по-видимому, невозможно получить устойчиво глубоко раскисленный металл. Поэтому, как правило, кальций применяют совместно с другими раскислителями, в частности в виде сплавов с кремнием, алюминием и железом. * Химическая реакция lg K = –A/T + B A B CaO = [Ca] + [O] 9843 –2,377 71 047 15,212 137 521 36,476 401 927 122,115 1. В силу малой растворимости в жидком металле и высокой поверхностной активности барий применим лишь для завершающего раскисления стали.2. Высокая поверхностная активность бария позволяет рассматривать барий как достаточно эффективный модификатор. Использование бария в лигатурах приводит к измельчению неметаллических включений, гомогенизации жидкого металла, понижению температуры ликвидус, измельчению первичного зерна литой стали, увеличению технологической пластичности. Применение бария для раскисления и модифицирования стали * Химическая реакция lg K = –A/T + B A B BaO = [Ba] + [O] 23 400 8,73 84 000 25,76 127 800 40,95 402 350 125,99 Применение комплексного раскислителя и модификатора содержащего щелочноземельные металлы при производстве стали Особенности применения комплексного раскислителя - сплава FeSiCaBa:Сталь должна быть предварительно раскисленаЖелезо и кремний растворяются в сталиЖидкие частицы нерастворимого СаВа-сплава взаимодействуют с элементами, к которым Са и Ва имеют высокое химическое сродство, в частности, с кислородом, серой, фосфором и углеродомВозникновение огромного множества микро- и наночастиц Ва и Са в металлическом расплавеВремя химического взаимодействия заглубленного в сталь кальция составляет всего 3-4 минутыАтомы или наночастицы бария и кальция в металле и при выходе на границу металл - шлак соединяются с адсорбированными поверхностноактивными металлоидами (О, S и Р) и в виде соединений BaO, BaS, ВаЗР2, CaO, CaS и СаЗР2 переходят в шлак. В силу малых размеров они легко поглощаются шлаком, способствуя снижению содержания кислорода, серы и фосфора в стали. * Редкоземельные металлы Редкоземельные элементы— группа из 17 элементов, включающая скандий, иттрий и лантаноиды. Все они металлы серебристо-белого цвета, при том все имеют сходные химические свойства (наиболее характерна степень окисления +3). * Применение редкоземельных металлов (РЗМ) для раскисления и модифицирования стали Особенности применения РЗМ для раскисления и модифицирования стали:РЗМ полностью растворимы в жидком железе. При этом в твердом железе их растворимость мала.Благодаря разности удельных весов жидкой стали и образовавшихся соединений РЗМ и пониженной растворимости РЗМ в жидкой стали соединения могут частично всплывать и, таким образом, сталь очищается от газов и вредных примесей.Для наиболее полного удаления окислов РЗМ необходима определенная выдержка с момента введения РЗМ до начала затвердевания. Содержание РЗМ в стали не должно превышать более 0,07 %, поскольку при большем содержании начинают сни­жаться значения ударной вязкости на поперечных образцах. Церий и лантан имеют большее сродство к кислороду, чем алюминий, цирконий, титан и кремний, и большее сродство к сере, чем цирконий и марганец; поэтому они могут заменять указанные металлические элементы в их оксидах и сульфидах.  * Примеры химических составов сплавов РЗМ Для присадок в сталь получают сплав, называемый цериевый мишметалл и имеющий состав, %: * Наряду с цериевым мишметаллом в сталеплавильном производстве применяют также сплав РЗМ с кремнием и железом, или силицид РЗМ, содержащий, %: Ce La Nd Pr 50-55 25-30 10-15 4-6 Ce La Nd Pr Si Fe 15-20 10-11 3-5 1-2 30-35 30-35 Предварительная подготовка расплава и техника введения редкоземельных металлов Подготовка расплава:До присадки РЗМ необходимо снизить содержание кислорода и серы до малых концентраций:Содержание серы в стали перед введением РЗМ должно быть понижено за счет внепечной десульфурации до значений 0,015 % и ниже.Содержание кислорода необходимо снизить до значения 0,008 % и менее. * Предварительная подготовка расплава и техника введения редкоземельных металлов * Предварительная подготовка расплава и техника введения редкоземельных металлов Присадка в изложницу * 1 - сталеразливочный ковш; 2 - РЗМ, заплавленные в стальную трубу; 3 - изложница; 4 - баллон с аргоном; 5 - центральный литник; Предварительная подготовка расплава и техника введения редкоземельных металлов Присадка при непрерывной разливке *  Схема ввода порошковой проволоки в приемную воронку промежуточного ковша: 1 -трех­секционный промежуточный ковш; 2 - разливочные секции; 3 - защитная труба; 4 - приемная секция; 5 - область нисходящих потоков; 6 - сталеразливочный ковш; 7 - порошковая проволока; 8 - покровный шлак; 9 - металл. Морфология неметаллических включений после присадки РЗМ в расплавленную сталь При присадке цериевого мишметалла в количестве 0,2 % при разливке в струю в готовой стали присутствуют включения оксидов, оксисульфидов и сульфидов РЗМ следующих размеров: основная масса включений имеет размер от 3 до 10 мкм; относительно небольшая доля включений достигает размеров крупнее 10 мкм, эти включения представляли скопления многих малых частиц.При присадке цериевого мишметалла в количестве 0,03...0,05 % в изложницу при сифонной разливке с защитой металла аргоном оксидные и сульфидные включения РЗМ имели размер ~ 7 мкм. * * * Спасибо за внимание!

Приложенные файлы

  • ppt 11207114
    Размер файла: 2 MB Загрузок: 1

Добавить комментарий