Что называют раскислением стали

Раскисление стали

Раскисление стали позволяет продлить эксплуатационные характеристики стали. Ему подвергают сталь из-за содержания в нем кислорода, который портит его структуру и качество. Раскисление занимается снижением внутри металла уровня кислорода, при наличии которого и осуществляются окислительные реакции в слитке. Химические процессы в металле под влиянием кислорода приводят к постепенному разрушению материала.

О процессе и способах раскисления готовой стали, популярных раскислителях, и разновидностях и пойдет речь в статье.

Зачем требуется раскисление

Во время выплавки стали в ее структуру в любом случае попадает кислород, который ухудшает долговечность, пластичность и устойчивость к коррозии. Кислород является главным элементом осуществления окисления – процесса, при котором элемент теряет свои электроны. Например, железо передает два своих электрона кислороду, образуя FeO. Такой процесс приводит к разрушению структуры железа.

Наличие большого количества кислорода в металле чревато тем, что при дальнейшем прокатке и ковке металла могут появляться трещины и сколы. Это означает, что прочность стали будет намного ниже – она легко поломается при сильных механических воздействиях.

Процесс раскисления задается внедрением специальных химических веществ, которые нейтрализуют кислород в структуре металла. Поэтому для обеспечения наиболее высоких свойств металлопродукции следует минимизировать кислород в стали.

Раскисление стали проводят после производства металла как заключительный восстановительный период плавки.

Источник

Виды стали по степени раскисления

Ранее мы рассматривали структуру стали (система железо-углерод), деформацию и разрушение металлов, влияние на ее свойства различных примесей и т.д.

В данной публикации будем рассматривать виды стали по степени раскисления.

Общая информация

Итак, сталь это сплав Fe + C, ( С – не более 2%)+ другие элементы. Сталь подразделяют на углеродистую и легированную учитывая хим.состав, и исходя из применения на-конструкционные и инструментальные. Изготавливают и специальные стали со специфическими характеристиками для использования в агрессивных средах, к таким сталям относят жаро-, коррозионно-, кислото-стойкую стали.

Качество стали определяется по способу производства и количеству плохих примесей и подразделяются на рядовые, качественные, повышенного и высокого качества.

Химический состав сталей обыкновенного качества

Существует типизация по характеру застывания в изложнице и геометрической форме слитка (форма изложницы). Выделяют спокойную, полуспокойную и кипящую.

Углеродистая сталь

Углеродистая сталь выплавляется без добавления каких-либо легирующих элементов и бывает обычной и качественной.

Стали обычного качества принято делить на следующие группы:

  • группа А — обеспечивается по механическим свойствам. Изделия из сталей этой группы применяются для последующей сварки, ковки и т.д. Причем, заявляемые мех. свойства могут изменяться. (Ст3, Ст5кп.).
  • группа Б – сталь обеспечивается по хим. составу. Применяется для изготовления деталей, при обработке которых, могут изменяться механические характеристики определяемые составом.

Сталь из группы Б подразделяется на 2 категории:

  • 1я- установлено содержание С, Si, Mn; ограничено содержание: S, P, N, As,
  • 2я — дополнительно ограничено количесво Cr, Ni, Cu.
  • группа В — обеспечивается по механическим характеристикам и содержанию химических элементов. Применяется при производстве свариваемых деталей.

Подразделяется на шесть категорий.

Обозначается группа В следующим образом: марка стали, степень раскисления, номер категории. Имеют одинаковый состав со сталью 2 категории группы Б.

Читайте также:  Какая техника фармит серебро

Маркировка стали

Рассматривая, на примере, маркировку стали Ст5пс (конструкционная углеродистая сталь обычного качества).

    1. эта сталь относится к группе А, (поскольку категория указывается перед буквами Ст (ВСт1, ВСт2), а не указывается только группа А).
    2. цифра 5 — определяет условный номер марки исходя из хим. состава и мех.свойств.
    3. пс- степень раскисления.

Если после цифры определяющей марку стали стоит буква Г- значит сталь содержит повешенное количество марганца.(Ст25Г2С)

Степени раскисления стали

Существует 3 степени раскисления стали.

Процесс раскисления позволяет восстановить окись железа и связать растворенный кислород, уменьшив, таким образом, его вредное влияние.

Кипящая сталь

Кипящая сталь является не полностью раскисленой. Во время разливки в изложницы она кипит из-за обильного выделения газа, поэтому она является наиболее загрязнена газами и неоднородной. Т.е механические свойства по слитку могут отличаться, поскольку распределение химических элементов по слитку не равномерно. В головной части слитка находится наибольшее количество углерода и различных плохих примесей (таких , как сера или фосфор), из-за чего требуется удаление части слитка ( 5% от общей массы).

Скопление серы в определенных участках может послужить причиной появления кристаллизационной трещины по шву. На этих участках сталь менее устойчива к старению и является наиболее хрупкой в минусовые температуры. Содержание кремния в кипящей стали не превышает 0,07%.

Итак, о кипящей стали можно сказать, что она довольно хрупкая, имеет плохие показатели свариваемости и наиболее подвержена коррозии. Поэтому, с целью повышения характеристик стали её раскисляют кремнием (0,12-0,3%), алюминием (до 0,1%) или марганцем, (возможно раскисление и прочими химическими элементами динамично вступающими в реакцию с кислородом). Кипящая сталь — довольно хрупкая, имеет плохие показатели свариваемости и наиболее подвержена коррозии.

Процесс раскисления позволяет восстановить окись железа и связать растворенный кислород, уменьшить его вредное влияние, поддерживая при этом долгое время высокую температуру стали, что способствует максимальному газо и шлакоудалению, а так же, получению микрозернистой структуры, благодаря образованию участков кристаллизации. За счет образование этих очагов происходит улучшение качества стали.

Ликвацией называется образование неоднородной химической структуры стали, возникающая в момент кристаллизации. Различаю две разновидности ликвации: внутрикристаллическую и дендритную. Впервые данное явление обнаружено русскими металлургами Н. В. Калакуцким и А. С. Лавровым в 1866 году.

Спокойная сталь

Полученная в результате раскисления сталь называется спокойной. Содержание кремния в спокойной стали не менее 0,12%, а наличие неметаллических включений и шлаков минимально.

Слитки спокойных сталей имеют плотную однородную структуру, а соответственно и улучшенные показатели по механическим свойствам.
Спокойная сталь отлично подходит для сваривания, а также обладает лучшей сопротивляемостью к ударным нагрузкам. Является более однородной.
Она подходит для возведении опорных металлоконструкции (благодаря ее стойкости к хрупкому разрушению), которые подвергаются сильным нагрузкам.

Спокойная сталь отлично подходит для сваривания, а также имеет лучшее сопротивление ударным нагрузкам и более однородна.

Полуспокойная сталь

Промежуточной по качественным показателям — является полуспокойная сталь.

Она является полураскисленной и кристаллизуется без кипения, выделяя при этом достаточное количество газа и имеет меньшее количество пузырьков, чем кипящая сталь. Поэтому, полуспокойная сталь имеет средние показатели качества (максимально приближенные к спокойной), и иногда заменяет спокойную.

Стоимость полуспокойной стали немного ниже спокойной, а выход качественного проката из таких слитков на 8 — 10% лучше.

Показатели качества полуспокойной стали ближе к спокойной.

Полуспокойная сталь затвердевает без кипения, но с выделением большого количества газа. В таком слитке содержание пузырей меньше, чем кипящей, но больше, чем в спокойной.

Читайте также:  Subnautica свинец где достать

Поскольку производство кипящей стали обходится дешевле, чем спокойной и полуспокойной она достаточно широко используется для изготовления наименее ответственных изделий металлопроката, таких , как катанка, полоса, уголок, метизы.

Источник

Раскисление стали

Процесс раскисления стали является весьма сложным. Обычно его описывают механизмом из четырех последовательных шагов.
1) Растворение и гомогенизация раскислителя в стальном расплаве с тем, чтобы направить реакцию раскисления в направлении образования оксидов.
2) Стимулирование образования критических зародышей продуктов раскисления в гомогенной среде.
3) Выполнение собственно раскисления за счет увеличения количества продуктов реакции.
4) Отделение продуктов реакции раскисления путем их флотации из расплава с целью повышения чистоты стали.

Свойства раскислителей стали

Из этого четырехшагового механизма раскисления вытекают требования к свойствам и качеству раскислителей для получения максимально чистой стали у конечного потребителя.

Раскислитель должен быть в виде, который позволяет ему легко растворяться в расплаве. Чистые элементы, такие как кремний, алюминий и титан, с трудом растворяются в стали из-за плотной оксидной пленки на из поверхности. Поэтому их применяют в виде ферросплавов, у которых нет проблем с растворением в жидкой стали.

Для облегчения процесса образования зародышей продуктов раскисления производят предварительную обработку расплава алюминием. При этом образуются поверхности между оксидом алюминия и сталью, на которых легче возникать зародышам других раскислителей.

Рост продуктов реакции раскисления зависит от вида раскислителя. Жидкие частицы легче поддаются коалесценции, чем твердые. Поэтому стремятся проводить раскисление с образованием жидкого продукта реакции.

Раскислители добавляют в виде их ферросплавов или чистых металлов. Алюминий добавляют в виде дроби, а углерод – в виде графита или антрацита.

Раскисление стали кремнием и марганцем

Раскисление только кремнием является весьма эффективным с образованием твердых частиц SiO2. Раскисление только марганцем дает жидкие продукты реакции, но не является вполне эффективным. Когда эти два раскислителя применяют вместе, то сначала образуется продукт раскисления марганцем — жидкий шлак типа FeO-MnO, который захватывает твердый продукт раскисления кремнием – частицы SiO2. Результирующим продуктом в этом случае является шлак типа Fe-MnO-SiO2, в котором активность оксидов кремния и магния намного ниже, чем когда они действуют раздельно. Это повышает эффективность этих раскислителей по снижению уровня содержания кислорода в стали.

Совместное применение марганца и кремния их добавляют в расплав в определенном соотношении. Марганец и кремний используют в соотношении от 7:1 до 4:1 для получения тонкой пленки жидкого шлака как продукта реакции раскисления. Ферросплав Fe-Mn добавляют первым, а затем ферросплав Fe-Si .

Раскисление стали алюминием

Алюминий является очень эффективным раскислителем, так как оксид алюминия Al2O3 – это намного более стабильный оксид, чем SiO2, MnO и другие. Однако оксид Al2O3 остается твердым даже при температуре литья стали и поэтому его не применяют в одиночку, если требуется высокая степень очистки стали от кислорода.

Алюминий обычно применяют совместно с марганцем и кремнием, чтобы оксид алюминия имел шанс соединится с тонким жидким шлаком.

Другие раскислители стали

Бор, цирконий, титан также являются сильными раскислителями. Степень раскисления, которая достигается при применении 8 % кремния, может быть достигнута путем добавки всего 0,7 % бора или 0,1 % титана или 0,002 % алюминия или 0,0003 % циркония.

Флотация продуктов раскисления

Применение раскислителей, отличных от углерода, приводит к образованию жидких или твердых продуктов в виде дисперсной фазы в расплаве стали. Поскольку эти оксиды легче, чем сталь, то они поднимаются на поверхность расплава и их можно снимать в виде шлака. Обычно частицы радиусом менее 10 -3 см не способны подниматься на поверхность расплава, в частицы радиусом более чем 10 -2 см удаляются из расплава почти полностью. Для эффективного удаления частиц принимают меры по их коалесценции в более крупные частицы.

Читайте также:  Для чего при виде принимать цинк

Полезные мелкодиспресные продукты раскисления стали

Иногда продукты раскисления выгодно оставлять в очень мелкодисперсной форме. Алюминий образует очень мелкодисперсные частицы Al2O3, которые не склонны коагулировать и поверхность этих частиц работает как места зарождения твердой фазы при затвердевании стали. Огромное количество этих мест зарождения дает очень мелкую зеренную структуру стали. Цирконий специально добавляют, что бы предотвратить сегрегацию сульфидов в быстрорежущих сталях.

Источник

Раскисление металлов

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

Полезное

Смотреть что такое «Раскисление металлов» в других словарях:

Раскисление металлов — процесс удаления из расплавленных металлов (главным образом стали и других сплавов на основе железа) растворённого в них кислорода, который является вредной примесью, ухудшающей механические свойства металла. Для раскисления применяют элементы… … Википедия

Раскисление металлов — [killing; deoxi dation] удаление растворенного кислорода из жидких металлов (главным образом из стали и других сплавов на основе железа) с целью повышения качества. Раскисление часто совмещают с легированием металла. Виды раскисления:… … Энциклопедический словарь по металлургии

раскисление металлов — удаление из расплавленных металлов (гл. обр. стали) растворённого в них кислорода, который является вредной примесью, ухудшающей механические свойства металла. Осуществляется путём введения в металл раскислителей (восстановителей) – веществ,… … Энциклопедия техники

РАСКИСЛЕНИЕ — металлов удаление из расплавленных металлов (главным образом стали) растворенного в них кислорода. Осуществляют введением химических элементов, образующих устойчивые соединения с кислородом. Для раскисления применяют Al, Si, Ti и др. элементы или … Большой Энциклопедический словарь

Раскисление металла — Раскисление металлов процесс удаления из расплавленных металлов (главным образом стали и других сплавов на основе железа) растворённого в них кислорода, который является вредной примесью, ухудшающей механические свойства металла. Для раскисления… … Википедия

раскисление — металлов, удаление из расплавленных металлов (главным образом стали) растворённого в них кислорода. Осуществляют введением химических элементов, образующих устойчивые соединения с кислородом. Для раскисления. применяют Al, Si, Ti и другие… … Энциклопедический словарь

РАСКИСЛЕНИЕ МЕТАЛЛА — одна из осн. операции рафинирования металлов, заключающаяся в удалении из жидкого металла кислорода путём присадки в металл раскислителей (восстановителей) в в, обладающих способностью соединяться с кислородом. Хорошими раскислителями являются… … Большой энциклопедический политехнический словарь

Рафинирование — I Рафинирование (нем. Raffinieren, от франц. raffiner очищать) окончательная очистка продукта от примесей в металлургической, химической, пищевой и др. отраслях промышленности. II Рафинирование металлов, очистка первичных… … Большая советская энциклопедия

Кислородно-конвертерный процесс — один из видов передела жидкого чугуна в сталь без затраты топлива путём продувки чугуна в Конвертере технически чистым кислородом сверху. О целесообразности использования кислорода при производстве стали в конвертерах указывал ещё в 1876… … Большая советская энциклопедия

Бессемеровский процесс — бессемерование чугуна, один из видов передела жидкого чугуна в сталь без затраты топлива (см. Конвертерное производство). Б. п. был предложен Г. Бессемером в 1856 в связи с растущими потребностями в стали, вызванными ростом ж. д … Большая советская энциклопедия

Источник

Поделиться с друзьями
Металл и камни