В сталеплавильном производстве процесс раскисления играет решающую роль в определении чистоты жидкой стали и её конечного качества. Избыток кислорода в жидкой стали образует включения, снижает литейные свойства и механические свойства.
Для эффективного и полного раскисления необходимо соблюдать определённые условия окружающей среды и технологического процесса, а также правильно выбирать раскислители.
I. Основные экологические требования к раскислению жидкой стали
Для обеспечения оптимальных показателей раскисления процесс производства стали должен обеспечивать следующие условия:
- Низкое содержание включений
Раскисление следует проводить в чистой среде расплавленной стали. Имеющиеся включения могут служить зародышами окислительных реакций, затрудняя удаление продуктов раскисления. - Высокое сродство раскислителя к кислороду
Раскислитель должен обладать высоким сродством к кислороду. Даже небольшая добавка должна эффективно снижать уровень остаточного кислорода в стали, обеспечивая высокую эффективность раскисления. - Легкоплавкие продукты раскисления
Оксиды, образующиеся при раскислении, должны быстро агломерироваться, укрупняться и всплывать. В противном случае они остаются в виде неметаллических включений, снижая чистоту и литейные свойства стали. - Предотвращение вторичного окисления
После раскисления расплавленную сталь следует защитить от повторного окисления с помощью рафинировочного шлака или инертного газа для поддержания атмосферы с низким содержанием кислорода.
II. Преимущества использования сплава Ba при раскислении
Среди различных методов раскисления раскисление сплавов, содержащих Ba, выделяется комплексным механизмом раскисления и высокой эффективностью удаления включений.
При добавлении сплава Ba к расплавленной стали растворимость Ba очень низкая, и вначале образуется лишь небольшое количество BaO. Другие элементы сплава сначала реагируют с кислородом, образуя соответствующие оксиды. По мере протекания реакции Ba соединяется с этими оксидами, образуя сложные продукты раскисления, что обеспечивает ряд преимуществ:
- Более быстрая флотация включений:
Ba имеет большую атомную массу, что приводит к образованию более крупных частиц композитного оксида, которые всплывают быстрее. - Более чистая расплавленная сталь:
Композитный процесс раскисления значительно уменьшает количество включений, повышая чистоту и литейные свойства стали. - Усиление эффекта раскисления кальция:
Ba снижает давление паров Ca, увеличивая его растворимость в расплавленной стали. Это усиливает раскисляющую способность кальция и способствует модификации включений.
Таким образом, композиционные сплавы Ba–Ca считаются высокоэффективными раскислителями в современном сталеплавильном производстве, сочетая в себе мощную раскисляющую способность с превосходным контролем включений.
III. Характеристики и ограничения раскисления алюминия
Металлический алюминий широко используется для вторичной переработки благодаря своей высокой раскисляющей способности и высокой скорости реакции. Однако при производстве чистой стали раскисление алюминием имеет ряд недостатков:
- Включения Al₂O₃ влияют на обрабатываемость
Включения глинозема значительно снижают обрабатываемость пружинной стали и твёрдой проволоки, часто приводя к её обрыву. Чтобы избежать появления хрупких включений Al₂O₃, применяют низкотемпературное рафинирование в печи с раскислением без использования алюминия или промывкой шлака, поддерживая общее содержание кислорода (T[O]) ≤ 0,003%. - Снижение усталостной прочности
Частицы Al₂O₃ часто служат зародышами усталостных трещин, особенно вредных для подшипниковой, рельсовой и колесной стали. - Ползучесть и снижение жаропрочности
Продукты раскисления алюминия и остаточный алюминий могут вызывать ползучесть в жаропрочных сталях, снижая жаропрочность и срок службы.
Риск засорения сопла при непрерывной разливке стали
При температурах производства стали частицы Al₂O₃ представляют собой твердые частицы с острыми краями, которые имеют тенденцию накапливаться в сопле промежуточного ковша, вызывая закупорку и прерывание процесса разливки.
