Исследование и разработка нового способа получения низко- и среднелегированных сталей с пониженным содержанием азота - Дипломная работа

В настоящий период времени металлургия сделала большой шаг вперед, и так же вместе с ней возросли требования различных отраслей на качество производимого металла. Столь низкое содержание нитрида обуславливается необходимостью получения высококачественных сталей не подвергаемых В настоящей работе произведен анализ металлургических исследований с целью выявления влияния азота на свойства стали и на основе физико-химических исследований, использования последних достижений металлургической науки предложена технология комплексного воздействия на металлический расплав в электросталеплавильных агрегатах с целью получения в стали более низкого содержания [N] менее 0,008 %. Возможность успешного выполнения проекта базируется на достаточно плодотворных наработках, сделанных в последние 10-15 лет и широко представленных в многочисленных публикациях в отечественных и зарубежных периодических изданиях, а также трудах международных конференций.К этим элементам в первую очередь относятся кислород, азот и водород, в большой степени влияющие на качество стали. Процесс, в результате которого газы оказываются в металле в атомарном, ионном состоянии или в виде химических соединений, в металлургической практике обычно называют процессом растворения газов в металле. Обычно под растворимостью газа принимают его количество, перешедшее в раствор в металле при нормальном парциальном давлении газа. В случае растворения в чистом железе двухатомных газов установлена четкая связь между парциальным давлением р этих газов в атмосфере над расплавом и растворимостью газа в металле: S=Kvp,(1) где S-растворимость газа в металле; На основании данных об изменении растворимости азота в железе (рисунок 1) можно сделать следующие выводы: 1) растворимость азота в ?-и ?-Feповышается при увеличении температуры;При отсутствии в стали элементов, образующих нитриды при большой температуре (Ti, Al, Zr, V), после образования ?-Feвозникает выделение азота из раствора в виде включений нитридов железа (Fe2N, Fe4N, Fe8N). Как и выделение нитридов железа, понижение ударной вязкости повышается при продолжительном хранении или эксплуатации стальных изделий, достигая минимума спустя 20-40 суток, потому описываемое явление получило название старения. Старение может быть ускорено искусственно, если закаленное железо или сталь подвергать холодной пластической деформации, повышающей скорость распада твердого раствора и выделения нитридов железа. Присадка в сталь элементов, связывающих азот в нитриды при больших температурах, ликвидирует склонность стали к старению. Подобными элементами являются следующие: 1) алюминий, образующий нитриды в основном во время затвердевания и в твердом металле до температуры превращения ?-Fe в ?-Fe;3) ферросплавы и различные добавки, вводимые в металл или шлак по ходу плавки и разливки; Большее количество газов привносит в металл шихта и, несмотря на то, что эти газы в существенной мере убираются из металла по ходу плавки, на насыщенность шихтовых материалов газами обращают особое внимание.За время плавки в электрических дуговых печах проходят оба процесса: азот поглощается из атмосферы печи плавящимся в зоне дут металлом (главным образом в начале периода плавления до появления жидкого шлака) и выделяется вместе с окисью углерода, образованной в результате окислительного воздействия железистого шлака на жидкий металл. Сам факт поглощения азота из атмосферы печи удостоверяется благотворным воздействием раннего шлакообразования и понижения засоса воздуха в ее рабочее пространство, способствующих понижению содержания азота к завершению плавления. Итоговое количество азота, поглощенного за время плавления, по всей вероятности, незначительно, так как в противоположном случае тяжело было бы объяснить существование явственной зависимости между содержанием азота в шихте и его концентрацией в готовой углеродистой стали или в металле к завершению окислительного периода плавки После образования окислительного шлака, растворяющего очень мало азота (от 0,002 до 0,008%), поступление азота в металл из печной атмосферы практически прекращается, поэтому ранее шлакообразование позволяет меньшее содержание азота в металле к началу окислительного периода. Содержание какого-либо газа в металле зависит от парциального давления этого газа в окружающей металл атмосфере.Методы внепечной обработки стали могут быть условно поделены на простые (обработка одним способом) и комбинированные (обработка металла несколькими способами одновременно). К простым методам внепечной обработки стали относятся:-обработка металла вакуумом; Важнейшими недостатками перечисленных простых способов обработки стали являются:-необходимость перегрева жидкого металла в плавильном агрегате для компенсирования снижения температуры металла при обработке в ковше; Наиболее хорошиепоследствия воздействия на качество стали достигаются при применении комбинированных методов внепечной обработки стали, когда в одном или нескольких, последовательно расположенных агрегатах, происходит ряд операций. Не

Содержание

Введение

1. Аналитический обзор литературы

1.1 Растворимость азота в стали

1.2 Влияние азота на свойства стали

1.3 Источники газов

1.4 Изменение содержания азота по ходу плавки

2. Методы повышения качества металлопродукции - сталь и ее внепечная обработка

2.1 Способы и методы внепечной обработки стали в металлургии

2.2 Внепечное рафинирование стали в металлургии

2.3 Рафинирование стали при разливке

3. Способы повышения качества металлопродукции - Металл и его продувка инертными газами

3.1 Металл и его продувка инертными газами - аргон

4. Использование вакуума в металлургии.

4.1 Обработка металла вакуумом и кислородом в металлургии

4.2 Внепечное вакуумирование стали

4.3 Вакуумирование стали в ковше

4.4 Вакуумирование стали в струе

5. Охрана труда

5.1 Выписка из трудового кодекса РК

5.2 Общие положения охраны труда

5.3 Негативные факторы - шум и вибрация

Заключение

Список использованных источников

В настоящий период времени металлургия сделала большой шаг вперед, и так же вместе с ней возросли требования различных отраслей на качество производимого металла. Как известно негативное влияние различных газов на механические свойства металла неоспоримо.

В текущее время на ряде металлургических предприятий в многотонных печахпроизводятсталь с исходной долей азота не более 0,008%. Столь низкое содержание нитрида обуславливается необходимостью получения высококачественных сталей не подвергаемых

В настоящей работе произведен анализ металлургических исследований с целью выявления влияния азота на свойства стали и на основе физико-химических исследований, использования последних достижений металлургической науки предложена технология комплексного воздействия на металлический расплав в электросталеплавильных агрегатах с целью получения в стали более низкого содержания [N] менее 0,008 %.

Возможность успешного выполнения проекта базируется на достаточно плодотворных наработках, сделанных в последние 10-15 лет и широко представленных в многочисленных публикациях в отечественных и зарубежных периодических изданиях, а также трудах международных конференций.

Актуальность дипломной работы заключается в поиске способов повышения уровня дегазации металла при внепечной обработке.

Целью дипломной работы является исследование различных способов получения низко- и среднелегированных сталей с пониженным содержанием азота.

Задачами дипломной работы является разработка нового способа получения низко- и среднелегированных сталей с пониженным содержанием азота.

Объектом дипломного исследования являются внепечные агрегаты обработки стали.

Научная новизна. На основании проведенного теоретического анализа предлагается использовать комплексное использование методоввнепечной обработки для дегазации сталей.