Раскисленная сталь (также известная как успокоенная сталь) — это сталь , из расплава которой в процессе производства стали удалено некоторое количество или весь кислород . Жидкие стали содержат растворенный кислород после их превращения из расплавленного железа, но растворимость кислорода в стали уменьшается при охлаждении. По мере охлаждения стали избыток кислорода может вызывать образование газовых раковин или осаждение FeO . Поэтому было разработано несколько стратегий раскисления . Этого можно добиться путем добавления металлических раскислителей в расплав либо до, либо после выпуска, либо путем вакуумной обработки, при которой раскислителем является углерод, растворенный в стали.
Алюминий, кремний и марганец являются наиболее широко используемыми элементами для раскисления стали. [1] Обычно алюминий добавляют в виде гранул или проволоки, а кремний и марганец в виде ферросплавов. Продуктами реакции, полученными после раскисления жидкой стальной ванны, являются соответственно глинозем, кремний и оксид марганца:
Продукты реакции раскисления распределяются в шлаке, полученном в результате раскисления стали. Шлак можно снимать, тем самым удаляя растворенный кислород из ванны жидкой стали.
Существует четыре типа, от полностью раскисленных до слегка раскисленных: убитые , полуубитые , ободковые и закрытые . [2] Обратите внимание, что ни один из различных типов не лучше другого, поскольку каждый полезен по-своему. [3] [ требуется обновление ]
Успокоенная сталь — это сталь, которая была полностью раскислена путем добавления агента перед литьем, так что при затвердевании практически не происходит выделения газа . Она характеризуется высокой степенью химической однородности и отсутствием газовых пор . Сталь называется «успокоенной», потому что она будет спокойно затвердевать в форме, без выделения газовых пузырей. Она маркируется буквой «К» для целей идентификации. [4]
Для литья в слитки распространенными раскислителями являются алюминий , ферросилиций и марганец . Алюминий реагирует с растворенным газом, образуя оксид алюминия . Осадки оксида алюминия обеспечивают дополнительное преимущество, закрепляя границы зерен , тем самым предотвращая рост зерен во время термообработки . Для сталей той же марки раскисленная сталь будет тверже, чем кипящая сталь. [5]
Главным недостатком раскисленной стали является то, что она страдает от глубоких дефектов усадки трубы . Чтобы минимизировать количество металла, которое должно быть отбраковано из-за усадки, используется большая вертикальная форма с горячим верхом . Типичные слитки раскисленной стали имеют выход 80% по весу. [3] [ требуется обновление ]
Обычно раскисленные стали включают легированные стали , [4] нержавеющие стали , [4] жаропрочные стали, [4] стали с содержанием углерода более 0,25%, стали, используемые для поковок , конструкционные стали с содержанием углерода от 0,15 до 0,25% и некоторые специальные стали с более низким содержанием углерода. [5] Он также используется для любых стальных отливок . [6] Обратите внимание, что уменьшение содержания углерода увеличивает проблемы с неметаллическими включениями . [7] [ требуется обновление ]
Технологии непрерывного литья и литья полос в последнее время в значительной степени вытеснили методы литья в слитки. Благодаря этим методам вся сталь раскисляется, а конечный выход приближается к 96%.
Полуспокойная сталь в основном является раскисленной сталью, но оксид углерода оставляет пористость типа газовой раковины, распределенную по всему слитку. Пористость устраняет трубу, обнаруженную в спокойной стали, и увеличивает выход примерно до 90% по весу. Полуспокойная сталь обычно используется для конструкционной стали с содержанием углерода от 0,15 до 0,25% углерода, поскольку она прокатана , что закрывает пористость. Она также используется для волочения . [4] [8] [ требуется обновление ]
Характеристики ПОЛУСПОКОЙНЫХ сталей.
Кипящая сталь, также известная как сталь волочильного качества , имеет мало [9] или вообще не имеет раскисляющего агента, добавляемого в нее во время литья, что приводит к быстрому выделению оксида углерода из слитка. Это вызывает небольшие газовые отверстия на поверхности, которые позже закрываются в процессе горячей прокатки . Другим результатом является сегрегация элементов; почти весь углерод, фосфор и сера перемещаются в центр слитка, оставляя почти идеальный «обод» чистого железа на внешней стороне слитка. Это придает слитку превосходную отделку поверхности из-за этого железного обода, но также формирует наиболее сегрегированный состав. Большинство кипящей стали имеет содержание углерода ниже 0,25%, содержание марганца ниже 0,6% и не легируется алюминием, кремнием и титаном. Этот тип стали обычно используется для холодной гибки , холодной штамповки , холодной высадки и, как следует из названия, волочения. Из-за неоднородности легирующих элементов он не рекомендуется для применения в горячей обработке . [4] [6] [8] [ нужно обновить ] [10]
Сталь с покрытием начинается как сталь с каймой, но на полпути затвердевания слиток становится колпачком. Это можно сделать, буквально покрыв форму для слитка или добавив раскислитель. Верхняя часть слитка затем превращается в сплошной слой стали, но край остальной части слитка тоньше, чем у стали с каймой. Также меньше сегрегации примесей. [8] [ требуется обновление ]
Выход кипящей и уплотненной стали немного лучше, чем у полуспокойной стали. Эти типы стали обычно используются для листового и полосового металла из-за их превосходного состояния поверхности. [8] [ требуется обновление ] Он также используется в большинстве случаев холодной обработки. [6]
Из-за производственных процессов, когда содержание углерода в кипящей и покрытой стальной оправе превышает 0,08%, чистота снижается. [11] [ необходимо обновление ]