Исследование методов снижения химической и кристаллической неоднородности крупнотоннажных слитков

Введение

Развитие отечественной промышленности ставит задачу повышения качества крупногабаритных изделий ответственного назначения, которые находят широкое применение в энергетической, химической отраслях промышленности, а также в судо- и машиностроении. Для изготовления крупных поковок необходимы кузнечные слитки массой от 10 до 200 т.
Получение высококачественных тяжелых слитков осложнено большими трудностями экспериментального исследования закономерностей процесса кристаллизации металла и ограниченностью публикаций, освещающих результаты исследования крупных слитков.
Высокое качество поковок обуславливается отсутствием металлургических дефектов, равномерностью физико-механических свойств, высоким выходом годного и может быть достигнуто только при условии достаточного качества исходного слитка. Затвердевание крупных объемов металла сопровождается значительным развитием структурной и химической неоднородностей, внутренними и поверхностными дефектами, скоплениями вредных примесей и неметаллических включений. Причем с увеличением массы кованых деталей, обусловленным постоянным увеличением мощностей агрегатов и, соответственно, слитков для их производства, усиливается неоднородность металла и его пораженность различного рода дефектами.
Целью настоящей работы являлось исследование и совершенствование методов снижения химической и кристаллической неоднородности особо крупных слитков массой более 400т и изготавливаемых из них ответственных изделий. Для решения поставленной задачи произведен выбор основных факторов, влияющих на качество крупных слитков и поковок из легированных конструкционных сталей. Учитывая важную роль неметаллических включений, особое внимание уделено управлению их морфологией за счет оптимизации технологии раскисления стали, включая углеродное и бескремнистое раскисление, применения модификаторов. Показана, за счет внепечной обработки в агрегате «ковш-печь»(УВРВ), возможность повышения качества стали при производстве крупных поковок для...

Заключение

В результате большого комплекса лабораторных, промышленных экспериментальных и аналитических исследований достигнуты следующие результаты:
Разработана современная эффективная технология выплавки и внепечной обработки легированных сталей для производства крупных слитков для изделий ответственного назначения.
Применение методов внепечной обработки позволило не только повысить производительность сталеплавильных агрегатов, но и резко улучшить качество металла. Установлено, что наиболее универсальными агрегатами для внепечной обработки в условиях сталеплавильных цехов машиностроительных заводов являются агрегаты типа «печь-ковш».
Разработана новая схема обработки стали в УВРВ, учитывающая технологию выплавки в ДСП и предусматривающая двукратное рафинирование и вакуумирование в процессе обработки конкретной стали.
С целью повышения однородности сверхкрупных слитков разработана отечественная технология многоковшевой разливки: для уменьшения естественной конвекции в заливаемом слитке в первом и втором ковшах обеспечивают более низкую температуру металла, чем в последующих; с целью снижения ликвации дифференцировано содержание углерода и молибдена по ковшам  в первом ковше оно должно быть выше, а в последующих концентрация этих элементов последовательно уменьшается.
Исследования кинетики роста аустенитного зерна и кинетики распада переохлажденного аустенита позволили разработать температурно-временные режимы термической обработки обечаек от слитка 360 т стали 15Х2НМФА. Определены критические точки стали15Х2НМФА. Режим окончательной термической обработки состоит из двойной закалки с температур 950°С и 920°С и отпуска при температуре 655°С.
В результате снижения содержания регулируемых (S, P) и ограничения содержания нерегулируемых (As, Sn, Sb, Bi и др.) примесей, обеспечения равномерности состава металла по сечению, минимизации неметаллической фазы температура перехода в хрупкое состояние составила от минус 30 до минус 60°С - после основной...