Дослідження процесів розкислення та рафінування вуглецевої колісної сталі. Аналіз термодинаміки процесів взаємодії азоту, розчиненого у сталі, з нітрідоутворюючими елементами. Розробка ефективної технології карбонітрідного зміцнення готового продукту.
Аннотация к работе
Автореферат дисертації на здобуття ученого ступеня доктора технічних наук РОЗРОБКА ЕФЕКТИВНОЇ ТЕХНОЛОГІЇ ВИРОБНИЦТВА КОЛІСНОЇ СТАЛІ З ВИКОРИСТАННЯМ МЕТОДІВ ПОЗАПІЧНОЇ ОБРОБКИ ТА СПЕЦЕЛЕКТРОМЕТАЛУРГІЇНауковий консультант: МЕДОВАР Борис Ізраїлович, академік НАН України, доктор технічних наук, професор. Офіційні опоненти: ОГУРЦОВ Анатолій Павлович, доктор технічних наук, професор, (Дніпродзержинський державний технічний університет, ректор); ЦИВІРКО Едуард Іванович, доктор технічних наук, професор, (Запорізький державний технічний університет, професор); Захист відбудеться "25" травня 1999 р. о 12-30 на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 08.084.03 при Державній металургійній академії України (320635, м. З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Державної металургійної академії України (320635, м.Швидкість пасажирського транспорту, що постійно зростає, та навантаження на вісь колісної пари товарних поїздів, високі вимоги до безпеки рухомих складів, надійності та стійкості коліс при транспортуванні спеціальних видів вантажів (вихідне і відпрацьоване атомне енергетичне паливо, обєкти оборонного значення тощо) диктують необхідність підвищення комплексу фізико-механічних властивостей колісної сталі та експлуатаційних характеристик цільнокатаних коліс. Викладений підхід до розвязання проблемного комплексного завдання підвищення якості колісної сталі визначив науковий напрямок теоретичних та експериментальних досліджень, проведення великомасштабних дослідно-промислових робіт у складних умовах сталеплавильного виробництва, що, у кінцевому підсумку, забезпечило одержання великого експериментального науково обґрунтованого матеріалу високого ступеню достовірності і відтворюваності результатів, узагальнених у цій дисертаційній роботі. Термодинамічна оцінка поведінки кисню при окисленні вуглецю під час виплавки колісної сталі, процесів дефосфорації і розкислення металу різними матеріалами, десульфурації, виявлення факторів, що впливають на швидкість очищення сталі від нерозчинних у ній неметалічних включень. Результати теоретичних досліджень щодо підвищення якості вуглецевих сталей при використанні різних розкислювачів дозволили визначити умови утворення і зміни продуктів реакції розкислення, виявити фактори, що впливають на швидкість очищення сталі від нерозчинних у ній окислів та оксисульфідів, а також визначити звязок розкислення з процесом десульфурації та газонасиченістю рідкого металу, що має важливе практичне значення для підвищення якості колісної сталі. Проведені крупномасштабні дослідження щодо впливу рафінуючих електропереплавів колісної сталі різної виплавки забезпечили металу унікальне поєднання службових властивостей при одночасно високій пластичності і вязкості, що дозволило рекомендувати колеса із металу ЕШП до експлуатації на спеціальних відповідальних ділянках залізниці (ТУ 14-15-185-88 "Колеса цільнокатані діаметром 950 мм із сталі електрошлакового переплаву").Дослідженнями, проведеними ІЧМ НАН України, ДМЕТАУ, ВНДІЗТ встановлено, що колісна сталь, яка виплавляється нині у мартенівських печах, є найбільш оптимальною за своїм складом як з точки зору економічного розуміння і забезпечення необхідних експлуатаційних характеристик, так і за умовами роботи "пари" колесо-рейка. У цьому звязку автором дисертації проведено ряд дослідницьких робіт з розробки раціональної технології виплавки колісної сталі в електропечах місткістю 5; 30 і 100 тон, її вакуумування на установках камерного і порціонного типу, розливки металу на машинах напівбезперервного лиття заготовок ?405 мм та методом центробіжної відливки з одержанням зливків внутрішнім діаметром 140 мм та зовнішнім - 450 мм. Дослідження газонасиченості показало, що видалення водню у процесі вакуумування складало від 19 % до 67 %, і його вміст дорівнював 3,0-3,2 см 3/100 г, концентрація азоту вище у порівнянні з мартенівським металом і склала у середньому 0,0073 % проти 0,0058 %, вміст кисню до вакуумування був 0,0081-0,185 %, після вакуумування розкисленого силікокальцієм металу - 0,0073-0,0119 %, а найнижчий - у металі, розкисленому алюмінієм - 0,0057 %. Термодинамічна оцінка поведінки кисню при окисленні вуглецю у процесі виплавки колісної сталі показала, що абсолютна переокисленність киплячої ванни стосовно до виробництва колісної сталі повинна визначатися конкретними умовами окислення вуглецю, при цьому для кожного процесу одержання сталі варто визначати необхідний вміст вуглецю у сталеплавильній ванні і побічно, фактичну концентрацію кисню у металі. З метою вибору варіанту розкислення колісної сталі лігатурами, що містять магній, у лабораторних умовах (індукційна піч ICT-0,06) були проведені плавки методом переплаву колісної сталі під шлаком з наступною розливкою металу у чавунні виливниці з прибутковими надставками для одержання зливків масою 10 кг.