Почему раскисление так важно
Когда реакции сталеплавильного производства снижают содержание углерода и марганца до низких уровней, расплавленная сталь по-прежнему содержит значительное количество растворенного кислорода (обычно 0,02–0,08%).
Если этот кислород не удалить, он может вызвать серьезные проблемы с качеством во время затвердевания:
- Образование FeO и FeO–FeS на границах зерен, приводящее к красноломкости и снижению пластичности.
- Образование пузырьков газа CO в результате реакции растворенного кислорода с углеродом во время охлаждения.
- Образование пористых или рыхлых стальных слитков, снижение плотности и прочности изделия.
Чтобы предотвратить эти проблемы, перед забросом необходимо снизить концентрацию кислорода.
Типичные цели:
- Кипящая сталь: кислород < 0,03%;
- Раскисленная сталь: кислород < 0,005%.
Что такое раскисление и легирование?
- Раскисление — это процесс добавления элементов, имеющих более сильное сродство к кислороду, чем железо, в результате чего образуются устойчивые оксиды, которые отделяются от расплавленной стали.
- Легирование позволяет изменить химический состав стали путем добавления ферросплавов или металлов для достижения целевой марки.
В современном сталеплавильном производстве раскисление и легирование часто происходят одновременно.
Типичные примеры:
- Применяются как для раскисления, так и для легирования: ферросилиция (FeSi), ферромарганца (FeMn).
- Используется только для раскисления: сплавов кальция с кремнием, алюминия или кремния с алюминием.
- Используется в основном для легирования: феррохрома, ферромолибдена, феррониобия, феррованадия, ферровольфрама.
Основные цели раскисления
- Уменьшить содержание растворенного кислорода в расплавленной стали для соответствия требованиям к марке стали.
- Эффективно удаляет продукты раскисления, обеспечивая чистоту стали.
- Контролируйте морфологию и распределение включений, улучшая механические свойства.
Принцип раскисления
Раскисление основано на химическом сродстве кислорода и раскисляющих элементов.
При добавлении в расплавленную сталь сильных раскислителей (Al, Si, Mn и т. д.) они реагируют с FeO и свободным кислородом, образуя оксиды, которые всплывают в слой шлака.
Однако часть этих оксидов может оставаться в стали в виде неметаллических включений, потенциально влияющих на вязкость и усталостную прочность, если их не контролировать.
Распространенные методы раскисления
В зависимости от механизма удаления кислорода при производстве стали применяют четыре основных метода раскисления:
- Раскисление осаждением
Наиболее распространённый метод. Раскислители реагируют с растворённым кислородом с образованием оксидов, которые всплывают или удаляются конвекцией. - Диффузионное раскисление
Использует шлаки с низким содержанием FeO, которые поглощают кислород из расплавленной стали посредством диффузии. - Вакуумное раскисление
Проводится в вакууме для снижения парциального давления CO, что позволяет кислороду и углероду соединяться и выделяться в виде газа CO.
→ Идеально подходит для высокочистых или специальных сталей. - Комбинированное раскисление
Гибридный подход, объединяющий механизмы осаждения и диффузии для достижения лучших результатов и контроля включений.
