БЕСКРЕМНИСТАЯ СТАЛЬ. ОПЫТ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРОИЗВОДСТВА
Установлено, что снижение в конструкционных сталях содержания кремния менее ОД % и проведение вакуумного углеродного раскисления оказывают существенное положительное влияние на процессы дегазации жидкого металла, распределение примесей и формирование первичной кристаллической структуры при затвердевании. Наиболее позитивно эти процессы проявляются при кристаллизации больших масс металла, приводя к повышению пластичности металла, снижению его склонности к хрупкому разрушению. Разработаны перспективные, высокомобильные варианты комплексной технологии производства слитков (в том числе и крупные) из бескремнистой стали.Исследования распределения примесей при затвердевании позволили выделить основные факторы, влияющие на формирование внецент- ренной химической неоднородности. Показано, что раскисление оказывает существенное влияние на термодинамические и кинетические условия образования сульфидов и развитие ликвадионных шнуров. Предложен механизм влияния раскислителей на образование сульфидов. При уменьшении активности кислорода от 40 до 8 ppm тип сульфидов меняется от первого ко второму и затем к третьему. Экспериментально также показано, что условия, характерные для выделения сульфидов второго типа, являются благоприятными для образования и устойчивого развития шнуров внедентренной ликвадии.
Установлено, что кремний является фактором, провоцирующим развитие дендритной и зональной внедентренной ликвации, влияя практически на все параметры химической неоднородности: коэффициент распределения, высоту, ширину и удельный объем зоны шнуров (см. рисунок).
Характерно, что зоны шнуров в металле с содержанием кремния <0,1% практически исчезают даже при концентрации серы ~ 0,01 % при массе слитка 40—50 т.
Проведена отработка наиболее рациональных технологических схем производства крупных слитков массой 30—420 т для заготовок ответственного назначения в условиях ПО "Ижорский завод" (Россия) и завода "Энерго- машспецсталь" (Украина), оснащенных разными сталеплавильными агрегатами и установками для внепечной обработки стали.
Исследования осевых темплетов слитков, расширенные испытания ответственных заготовок сварных и цельнокованых роторов турбин и турбогенераторов свидетельствуют о том, что использование вакуумного углеродного раскисления (ВУР) и пониженного содержания кремния наряду с глубоким рафинированием металла от вредных примесей обеспечивают повышенную равномерность распределения хи-мических элементов по сечению поковок, высокую однородность серных отпечатков, низкое содержание неметаллических включений и газов.
Разработана и осуществлена оригинальная технологическая схема производства кузнечных слитков массой до 50 т с разливкой в аргоновой камере. Применение стали с содержанием кремния <0,1%, проведение ВУР на УЦВС и строго дозированное раскисление алюминием позволили получить кованый металл с очень высоким уровнем физико-механических характеристик, включая вязкость разрушения и сопротивление хрупкому разрушению.
Можно сделать вывод о перспективности бескремнистой стали и при производстве слитков меньшей массы и слябов УНРС, особенно для изделий ответственного и долговременного применения.
СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке. Т о м 3, Москва 1994
