Российская Ассоциация ЛитейщиковЛитье и литейное оборудованиеСистема РАЛ-Инфо для металлургов, машиностроителей, заказчиков литых и формованных изделий из металлов, пластмасс, эластомеров и композитов
Главная страница
О проекте «РАЛ-Инфо». Контакты.
РОССИЙСКАЯ АССОЦИАЦИЯ ЛИТЕЙЩИКОВ ( РАЛ ). Журнал "Литейщик России"
Производители литых и формованных изделий
Плавка - инжиниринг, оборудование, технологии, программное обеспечение
Литейное производство - инжиниринг, литейное оборудование, технологии, программное обеспечение
Материалы для металлургии (плавки, литья, обработки давлением и термообработки), машиностроения и эксплуатации оборудования
Термическая, электрохимическая и плазменная обработка, спекание, пропитка - инжиниринг, оборудование, технологии, программное обеспечение
Обработка давлением, сварка, пайка, резка - инжиниринг, оборудование, технологии, программное обеспечение
Очистка, подготовка поверхности, механическая обработка - инжиниринг, оборудование, технологии, программное обеспечение
Лабораторное оборудование и приборы контроля
Электрооборудование, автоматизация, гидравлика, пневматика, газовая и вакуумная техника, экологическое и теплотехническое оборудование
Производство изделий из пластмасс, резины, полиуретана и композиционных материалов
Технологическая оснастка и инструмент
Услуги
Обучение, переподготовка и подбор персонала, вакансии
Проекты, выставки, конференции, объявления партнеров РАЛ-Инфо
Восстановленное и б/у оборудование
Продаем, примем заказы на изготовление, механическую и термообработку, антикоррозионную защиту
Купим, разместим заказы на изготовление и обработку
10.08.2017
Программа работы 13-го Съезда литейщиков России и выставки "Литье-2017"
15.06.2017
О внесении журнала "Литейщик России" в каталог ВАК
23.05.2017
О Проведении 13-го Съезда Литейщиков России и Международной выставки "Литьё-2017"
Все новости

Поиск:

Модифицирование стали 20ГЛ барий-стронциевыми карбонатами

М.С. Чернявский, Д.Ю. Пимнев, С.И. Кузнецов (НПК МеталлТехноПром" г. Иркутск)

Н.Г. Кожевников, А.В. Наумов, Е.А. Наумова (ООО "Промтрактор-Промлит" г.Чебоксары)

Для получения качественных отливок из стали 20ГЛ (для изготовления ответственных деталей железнодорожного транспорта) предложено модифицирование и микролегирование стали барий -стронциевым карбонатом.

The discusses the way of steel successive complex inoculating and microalloing by Ba-Sr carbonate. It is necessary for guarantee the quality of moldings made of 20ГЛ steel for making the critical parts for railway transport.

Из стали 20ГЛ на ООО "Промтрактор-Промлит" изготавливают ответственные литые детали для железнодорожного транспорта.

Непрерывно растущие требования ОАО "РЖД" (Российские Железные Дороги) вынуждают производителей обеспечивать более высокие механические и эксплуатационные свойства этих отливок, находя новые перспективы и методы воздействия на жидкий металл.

Модифицирование представляет собой глубинный процесс активного воздействия на состояние металлических расплавов в предкристаллизационный период.

Немаловажными факторами при модифицировании является низкое содержание вредных примесей, таких как сера, фосфор и неметаллические включения.

Существуют различные способы модифицирования:

  • Образование искусственных центров кристаллизации,
  • Создание барьеров на поверхности растущих кристаллов,
  • Приложение внешних воздействий (механических, электромагнитных, вибрационных).

Считается, что при производстве жидкой стали существенное влияние на её свойства оказывает структура шихты, условия выплавки стали, предопределяющие микростроение расплава, природу и характер неметаллических включений и избыточных фаз, величину первичного аустенитного зерна, многие технологические и служебные свойства металла.

Важная особенность процесса модифицирования состоит в том, что воздействие модификатора не ограничивается его влиянием на первичную структуру и свойства литой стали, но и распространяется на структуру, свойства и особенности фазовых превращений деформируемого и термически обработанного изделия.

Трансформация модифицирующей добавки в микролигирующую реализуется механизмом воздействия на зернистость структуры и формирование вторичных фаз различной природы и растворимости в твердых растворах железа.

Основную массу неметаллических включений обычно составляют эндогенные включения образовавшиеся в металле в результате развития процессов окисления элементов на разных стадиях производства стали и её охлаждения.

Отливки также содержат включения сульфидов и фосфидов, которые при нормальных условиях располагаются на границах зерен и оказываются достаточно растянуты по границе зерна, что в свою очередь отрицательно влияет на пластичность стали, ослабляя межзеренную связь.

При выборе модификатора для стали 20ГЛ исходили из следующих условий: он должен быть относительно недорогим, достаточно эффективным, должен обеспечивать снижение в стали серы, фосфора и неметаллических включений, придавать благоприятную (глобулярную) форму оставшимся вредным примесям, обеспечивать мелкозернистую структуру.

Модификатор БСК-2 содержит барий и стронций - активные элементы, которые способны образовывать более устойчивые соединения с серой и фосфором, чем классические шлакообразующие, применяемые в металлургии, выводя их из металла в шлак, и также обладающими достаточно большим сродством к кислороду.

При охлаждении стали 20ГЛ кристаллизуется аустенит, который при дальнейшем охлаждении распадается на феррит и перлит.

Активные элементы модификатора должны иметь пониженную растворимость в аустените и небольшой коэффициент распределения между аустенитом и расплавом. При этих условиях они в основном будут концентрироваться по границам зерен. Во время кристаллизации содержание активных элементов в центрах зерен будет минимальным.

Для модифицирования стали 20ГЛ решено использовать Барий-Стронциевый Карбонат с повышенным содержанием бария и стронция (БСК-2) крупной фракции (20-100 мм). Содержание активных элементов приведен в Таблице 1.

 

Модификатор содержит активные элементы: барий и стронций.

Барий и стронций в карбонатной форме могут работать как в металле, так и в шлаке, оказывая при этом модифицирующее, микролигирующее и рафинирующее действие.

Барий не растворим в железе. Стронций малорастворим в железе, а та часть стронция, которая растворяется, оказывает микролигирующее действие. Барий и стронций проявляют модифицирующее воздействие как на ферритную основу так и на большую группу неметаллических включений, сульфидов и фосфидов.

ЩЗМ также выполняют роль десульфураторов, дефосфораторов и в некоторой степени раскислителей. За счет модифицирования в результате измельчения зерен феррита и перлита происходит снижение (Тпр) критической температуры вязко-хрупкого перехода.

БСК-2 благоприятно воздействует на сульфиды, фосфиды и неметаллические включения. Он измельчает их, переводит в глобулярную форму и частично убирает их с границы зерна, переводя их внутрь зерна. На рисунке 1 изображено глобуляризованное включение фосфидной эвтектики на границе зерна и в зерне.

Влияние БСК-2 на разные марки стали исследовалось и ранее. Исследования проводились на заводах: ИЗТМ г.Иркутск, ЛВРЗ ОАО "РЖД" г. Улан-Уде, ЧАЗ г. Чебоксары. Все эти исследования подтверждают положительное влияние БСК-2 на размер зерна, на размер, форму и положение неметаллических включений.

На предприятии ООО "Промтрактор-Промлит" было отработано несколько схем подачи модификатора.

Одни схемы были направлены на более сильное рафинирование, в других схемах упор был сделан на модифицирование.

Опытные плавки проводились при поддержке главного инженера предприятия Кожевникова Н.Г., заместителя главного металлурга Наумова А.В. Помощь в непосредственном проведении плавок оказывала ведущий технолог отдела новых технологий Наумова Е.А..

Выплавка металла производилась на 6-ти тонной электродуговой печи с основной футеровкой. В качестве шихты использовали как собственный возврат, так и привозной металлический лом. БСК-2 использовали из расчета 7-8 кг на тонну жидкой стали. Проведя несколько серий опытно-промышленных плавок с разными схемами подачи модификатора была выявлена наиболее эффективная схема применения материала.

После термической обработки на отливках из стали, выплавленной с применением модификатора БСК-2 по отношению к отливкам из стали, выплавленной без применения БСК-2 заметно повысились показатели ударной вязкости при неизменных прочностных характеристиках.

Увеличение показателя KCV при -60оС в среднем составило 67,2 % (в отдельных случаях это увеличение составило до130 %, увеличение KCU при -60оС в среднем составило 37,2 %, увеличение KCU при +20оС в среднем составило 34,8 %.

Микроструктура образцов однородная ферито-перлитная, мелкозернистая (8-10 балл). Неметаллические включения глобулярные, мелкие, равномерно распределенные и как следствие этого - тонкие межзеренные границы.

Из сказанного выше следует, что применение БСК-2 при выплавке стали 20ГЛ для изготовления ответственных отливок для ОАО "РЖД" рационально для снижения содержания серы, фосфора, и неметаллических включений, а также для их измельчения и глобуляризации, для повышения механических и эксплуатационных свойств отливок.

При реальных концентрациях серы только ЩЗМ и РЗМ могут образовывать в области жидкого состояния сульфидную фазу, способную к выделению из металла. Применение БСК-2 позволяет удалять от 15% до 30% серы в окончательной пробе по отношению к содержанию серы в металле по расплаву.

Барий и стронций являются глобуляризаторами сульфидов, фосфидов и неметаллических включений. В свою очередь глобуляризация вредных примесей повышает пластичность и ударную вязкость металла, повышая зернограничное упрочнение.

Очищая сталь от вредных примесей, БСК-2 снижает анизотропию механических характеристик стали, а также улучшает литейные свойства стали.

Основными литейными свойствами, определяющими формирование отливок, являются жидкотекучесть, условия питания и трещиноустойчивость отливок.

Обеспечивая снижение общего количества вредных примесей в жидком металле, БСК-2 способствует улучшению жидкотекучести, условия питания или пропитываемость отливок, обеспечивает высокие технологические и механические свойства стали.

Сочетаясь с доводкой плавок и особенно с их конечным раскислением алюминием, модифицирование в значительной степени определяет характер кристаллизации, степень глобулярности вредных примесей, благоприятную микроструктуру и комплекс других свойств стали.

Для изготовления ответственных деталей железнодорожного транспорта рекомендуется применение БСК-2 для повышения механических и эксплуатационных свойств стали путем модифицирования, рафинирования и микролигирования.

В настоящее время ведутся работы по оптимизации способа ввода модификатора БСК-2 в жидкий металл.

Copyrights © 2005-2011 РАЛ-Инфо
Rambler's Top100