Степень раскисления стали на что влияет

Вопрос №18.

По степени раскисления и характеру затвердевания стали классифицируют на спокойные, полуспокойные и кипящие.

Раскисление — процесс удаления из жидкого металла кислорода, проводимый для предотвращения хрупкого разрушения стали при горячей деформации.

Спокойные стали раскисляют марганцем, кремнием и алюминием. Они содержат мало кислорода и затвердевают спокойно, без газовыделения. Кипящие стали раскисляют только марганцем. Перед разливкой в них содержится повышенное количество кислорода, который при затвердевании, частично взаимодействуя с углеродом, удаляется в виде СО. Выделение пузырей СО создает впечатление кипения стали, с чем и связано ее название. Кипящие стали дешевы, их производят низкоуглеродистыми и практически без кремния (Si

Полуспокойные стали по степени раскисления занимают промежуточное положение между спокойными и кипящими.

Сталь затвердевает в виде кристаллов древовидной формы — дендритов. Размеры и формы дендритов зависят от условий кристаллизации. На строение стального слитка большое влияние оказывает степень раскисленности стали.

Спокойная сталь (рис. 2.11, а, г) затвердевает без выделения газов, в верхней части слитка образуется усадочная раковина 1, а в средней — усадочная осевая рыхлость.

Для устранения усадочных дефектов слитки спокойной стали отливают с прибылью, которая образуется надставкой (см. рис. 2.9, б) со стенками, футерованными огнеупорной массой малой теплопроводности. Поэтому сталь в прибыли долгое время остается жидкой и питает слиток, а усадочная раковина располагается в прибыли. Слиток спокойной стали (рис. 2.11, а) имеет следующее строение: тонкую наружную корку А из мелких равноосных кристаллов; зону Б крупных столбчатых кристаллов (дендритов); зону В крупных неориентированных кристаллов; конус осаждения Г, мелкокристаллическую зону у донной части слитка. Стальные слитки неоднородны по химическому составу. Химическая неоднородность, или ликвация, возникает вследствие уменьшения растворимости примесей в железе при его переходе из жидкого состояния в твердое. Ликвация бывает двух видов — дендритная и зональная.

В слитках кипящей стали(рис.211,б,д) не образуются усадочные раковины: усадка стали рассредоточена по полостям газовых пузырей, возникающих при кипении стали в изложнице. При прокатке слитка газовые пузыри завариваются. Кипение стали влияет на зональную ликвацию в слитках, которая развита в них больше, чем в слитках спокойной стали. Углерод, сера и фосфор потоком металла выносятся в верхнюю часть слитка. отчего свойства стали в этой части слитка ухудшаются. Поэтому при прокатке отрезают только верхнюю часть слитка. так как в донной ликвация мала. Для уменьшения ликвации кипение после заполнения изложницы прекращают, накрывая слиток металлической крышкой («механическое закупоривание»), либо раскисляют металл алюминием или ферросилицием в верхней части слитка («химическое закупоривание»).

Слиток кипящей стали имеет следующее строение (рис. 2.11, б, д): плотную наружную корку А без пузырей; зону мелких кристаллитов; зону сотовых пузырей П, вытянутых к оси слитка и располагающихся между кристаллитами Б; зону В неориентированных кристаллитов; промежуточную плотную зону С; зону вторичных круглых пузырей К и среднюю зону Д с отдельными пузырями

Полуспокойная стальсохраняет преимущества спокойной и кипящей сталей и не имеет их недостатков.

Полуспокойная сталь (рис. 2.11, в, е) частично раскисляется в печи и ковше, а частично в изложнице. Слиток полуспокойной стали имеет в нижней части структуру спокойной стали, а в верхней — кипящей. Ликвация в верхней части слитка полуспокойной стали меньше, чем кипящей, и близка к ликвации спокойной стали, но слитки полуспокойной стали не имеют усадочных раковин.

Два метода раскисления: диффузионное и осаждающее.

Степень раскисления стали на что влияет

Сталь можно разделить на три категории по степени раскисления:

Кипящая сталь — это не окисленный вид стали, с высоким содержанием неметаллических примесей. Низкоуглеродистая сталь, выпускаемая слабо раскислённой, в связи, с чем при твердении стали процесс окисления углерода продолжается, что отражается в виде выделения пузырьков газа. Обозначается кипящая сталь двумя буквами – КП.

Полуспокойная сталь – представляет собой сталь, полученную при не полном раскислении металла по сравнению с кипящей сталью, но при этом большем, нежели кипящая сталь.

олуспокойная сталь затвердевает без кипения, но с достаточным выделением газов. Полуспокойная сталь имеет в своём составе меньшее количество пузырьков, нежели КП сталь, при этом усадочная раковина незначительно меньше, нежели у спокойной стали. Свойства и качество данной стали приближаются к спокойной и маркируются обозначением ПС.

Спокойная сталь — раскисленная сталь, в составе которой находится минимальное количество неметаллических примесей и шлаков. Спокойная сталь является более раскисленной в сравнении с полуспокойной и кипящей сталью. Данный эффект возможен при заполнении ковша или печи увеличенным количеством раскислителей: ферросилиция, алюминий итд.

Читать еще: Чем отличается дальномер от лазерной рулетки

Процесс кристаллизации проходит спокойно, спокойная сталь отличается плотной структурой Спокойная сталь маркируется буквами СП.

Спокойная сталь является обладателем наиболее лучших механических свойств по сравнению с другими видами стали, на втором месте находится полуспокойная сталь, третье кипящая сталь.

Полуспокойная сталь дешевле спокойной стали, кипящая сталь в свою очередь дешевле полуспокойной и спокойной.

В то же время кипящая сталь уступает спокойной и полуспокойной сталям по механическим характеристикам, в связи с этим кипящую сталь не используют для изделий, которые имеют ответственные назначения.

Какие способы разливки стали применяются в настоящее время и какой способ является более перспективным?

Разливка стали.

Процесс разливки стали и последующего ее охлаждения оказывает существенное влияние на получение высококачественного металла. Существует разливка стали в изложницы и непрерывная разливка.

Изложницы —это металлические (обычно чугунные) формы с круглой, многоугольной или квадратной формой поперечного сечения. Форма сечения изложницы зависит от дальнейшего использования слитка; квадратные изложницы применяют для проката и поковок; шести- и восьмигранные — для поковок; прямоугольные — для прокатки листов; круглые — для прокатки цельнотянутых труб; специальные профили —для различных назначений.

Разливка стали в изложницы может производиться в каждую имеющую дно изложницу отдельно сверху или одновременно в несколько изложниц, не имеющих дна, снизу сифоном. В последнем случае металл из ковша заливается в общий литник 1, из которого по горизонтальным каналам 3 поддона он расходится по изложницам 2, поставленным по нескольку штук на металлический поддон (рис. 7).

Рис. 7. Сифонная разливка стали

Первый способ применяют при получении крупных слитков (до 100 т) и при разливке так называемой «спокойной стали», т. е. полностью раскисленной в печи или в ковше и застывающей в изложнице спокойно. «Кипящая» сталь, раскисленная неполностью в печи, при заливке в изложницы бурлит в результате выделения окиси углерода при охлаждении стали. Разливку «кипящей» стали производят сифонным способом, который применяют и при изготовлении мелких и средних слитков (до 100 шт.) одновременно.

При разливке сверху усадочная раковина, образующаяся под коркой, получается меньше, так как горячий металл поступает в верхнюю часть слитка.

При сифонном способе одной струей можно заливать несколько изложниц; поверхность слитков получается более чистой.

Рис. 8. Схема непрерывной разливки стали

Наиболее совершенный способ разливки стали (изобретенный в СССР) — непрерывная разливка, заключающаяся в том, что жидкий металл из ковша 1 (рис. 8) через промежуточную емкость 2 непрерывно поступает в кристаллизаторы 3, охлаждаемые водой. Далее затвердевающий металл формируется прокаткой между валками 4 и потом разрезается на куски газорезками 5. Куски стали кантователями укладываются на элеваторы.

Рассмотренный способ разливки стали имеет следующие достоинства:

1) при получении заготовок небольшого сечения исключается необходимость применения дорогостоящих обжимных станов (блюмингов);

2) исключается необходимость в изложницах, поддонах и т. д.;

3) отсутствуют прибыльные части слитков, что позволит съэкономить до 20% металла.

Таким образом, слитки из сталеплавильных цехов при применении непрерывной разливки стали могут направляться в горячем состоянии непосредственно в прокатку, что обусловливает значительную экономическую эффективность такого непрерывного цикла производства стали.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

По степени раскисления* различают:

· спокойные стали — стали, раскисленные Mn; Al; Si;

· кипящие стали — стали, раскисленные Mn;

· полуспокойные стали — стали, раскисленные Mn; Al.

* Раскисление – восстановление элемента из его окислов. Раскислители – элементы, восстанавливающие другой элемент из его окислов.

Метод получения из сталей изделий.

По методу получения из сталей изделий различают:

§ деформируемые стали (изготовление изделий осуществляют обработкой давлением);

литейные стали ( изготовление изделий осуществляют литьем).

Условия поставки потребителям.

Сталь обыкновенного качества дополнительно подразделяется по условиям поставки на 3 группы:

· сталь группы А — поставляется потребителям по механическим свойствам (такая сталь может иметь повышенное содержание серы или фосфора);

· сталь группы Б — по химическому составу;

· сталь группы В — с гарантированными механическими свойствами и химическим составом.

Читать еще: Где родился томас эдисон

Маркировка сталей

Спокойные стали —маркируются буквами “сп” (иногда буквы опускаются);

Кипящие стали — маркируются буквами «кп»;

Полуспокойные стали — маркируются буквами «пс».

Литейные стали —маркируются в конце буквой «Л».

Стали обыкновенного качества маркируются буквами «Ст» и условным номером марки (от 0 до 6) в зависимости от химического состава и механических свойств. Чем выше содержание углерода и прочностные свойства стали, тем больше её номер. Буква «Г» после номера марки указывает на повышенное содержание марганца в стали. Перед маркой указывают группу стали, причем группа «А» в обозначении марки стали не ставится.

Например стали марок:

— Ст1кп— углеродистая сталь обыкновенного качества, кипящая, № марки 1, поставляется потребителям по механическим свойствам (группа А);

— ВСт5Г— углеродистая сталь обыкновенного качества с повышенным содержанием марганца, спокойная, № марки 5, с гарантированными механическими свойствами и химическим составом (группа В);

— БСт0 — углеродистая сталь обыкновенного качества, номер марки 0, группы Б (стали марок Ст0 и БСт0 по степени раскисления не разделяют).

Качественные стали маркируют следующим образом:

1.В начале марки указывают содержание углерода цифрой, соответствующей его средней концентрации:

а) в сотых долях процента для сталей, содержащих углерода С

Если после буквы, обозначающей легирующий элемент, стоит цифра, то она указывает содержание этого элемента в процентах. Если цифры нет, то сталь содержит в среднем 1,0 % этого легирующего элемента, за исключением редких металлов, а также бора. Если после букв, обозначающих редкие металлы и бор нет цифры, то в сталях содержится до 1% этих элементов.

Например, стали марок:

— 14Г2 – низколегированная качественная сталь, спокойная, содержит приблизительно 0,14% углерода и 2,0% марганца.

— 03Х16Н15М3Б — высоколегированная качественная сталь, спокойная содержит 0,03% C; — 16,0% Cr; 15,0% Ni; до З,0% Мо; до 1,0% Nb.

Классификация сталей по степени раскисления?

Спокойная сталь – это хорошо раскисленная сталь. При выплавке в конце процесса осуществляется последовательно раскисление ее марганцем, кремнием и алюминием.

Полуспокойная сталь раскисляется только марганцем и алюминием. Поэтому из нее в меньшей степени удален кислород. Кипящая сталь – это плохо раскисленная сталь. Раскисление в этом случае осуществляется только марганцем

Классификация сталей по качеству?

обыкновенного качества, качественные стали, высококачественные стали, особовысококачественные стали

Маркировка сталей?

обыкновенного качества (буквы Ст обозначают «сталь», цифры – условный номер марки в зависимости от химического состава. С увеличением номера марки увеличивается содержание углерода и марганца в стали), качественные стали (марки конструкционных качественных сталей обозначаются содержанием углерода в сотых долях процента), высококачественные стали (содержат пониженное количество вредных примесей, благодаря чему менее склонны к хрупкому разрушению, более надежны при эксплуатации. Обозначение марок такое же, как и у качественных сталей, но в конце марки ставится буква «А»), особовысококачественные стали (Способ переплава указывается в конце марки через дефис: «-Ш» – электрошлаковый, «-ВД» – вакуумно-дуговой, «-ШД» – электрошлаковый и вакуумно-дуговой и т. п. Именно это обозначение говорит об особо высоком качестве стали).

Структура, свойства, получение, маркировка и применение чугунов а) белых, б)серых, в)ковких, г) высокопрочных?

А) Белые чугуны содержат углерод только в связанном виде – в виде цементита. В зависимости от содержания углерода они подразделяются на доэвтектические, эвтектические и заэвтектические. В структуру любого белого чугуна входит эвтектика – ледебурит. Твердость составляет 450-500 HB, материал очень хрупкий и твердый. Резанием (лезвийным инструментом) не обрабатывается, для изготовления деталей не используется.

Применяют отбеленные чугунные детали, у которых сердцевина имеет структуру серого чугуна, а с поверхности есть слой белого чугуна толщиной 5-7 мм. Так можно изготавливать прокатные валки, тормозные колодки, шары мельниц для размола горных пород, лемехи плугов, зубья ковшей экскаваторов, доски в драгах, – то есть, изделия, от которых требуется высокая твердость и износостойкость поверхности.

Б) В сером чугуне весь углерод или его часть находятся в свободном виде – в виде графита. Металлическая основа серого чугуна может быть ферритной, перлитной или смешанной – феррито-перлитной. Излом серого чугуна темно-серого цвета, а в ферритном чугуне, в котором весь углерод содержится в виде графита, – бархатно-черного. Перлитные серые чугуны тверже и прочнее, ферритные – наименее прочные, феррито-перлитные – имеют промежуточные характеристики. Имеет высокую жидкотекучесть и малую усадку, что позволяет получать тонкостенные фасонные отливки. Хорошо обрабатывается резанием. Чугун нечувствителен к надрезам на поверхности деталей (в отличие от стали).Детали из чугуна изготавливают литьем с последующей обработкой резанием. ГОСТ 1412-85 включает 6 основных марок серого чугуна. Чугун – единственный сплав, в марке которого зашифрован не химический состав, а механические свойства. Например, марка СЧ12 означает: серый чугун с пределом прочности при растяжении 120 МПа (12 кг/мм2).Серые чугуны применяют для изготовления деталей, работающих с небольшими нагрузками, в основном, на сжатие. Это колонны, опоры, корпуса, станины, крышки, суппорты, зубчатые колеса, канализационные трубы, ванны, батареи.

Читать еще: Из чего сделан нож

В) Отжиг на ковкий чугун – длительная процедура, он занимает до 70-80 часов. Поэтому ковкий чугун самый дорогой. Маркировка ковких чугунов по ГОСТ 1215-92 включает характеристику не только прочности, но и пластичности. Например, КЧ45-7 означает ковкий чугун с пределом прочности при растяжении 450 МПа (45 кг/мм2) и относительным удлинением 7 %. Но несмотря на повышенную пластичность материала, название «ковкий» – условное, ковать его нельзя. Ковкие чугуны применяют для мелких деталей, работающих с вибрациями, ударами: крюков, скоб, картеров, ступиц и т. д.

Г) Такой вид чугунов был создан с целью повысить механические свойства чугуна, сохранив его преимущества перед сталью. Предел прочности при растяжении и относительное удлинение δ у высокопрочных чугунов выше, чем у серых, так как шаровидные включения графита – более мягкие концентраторы напряжения, чем пластинчатые. Маркировка высокопрочных чугунов по ГОСТ 7293-85 аналогична маркировке серых. Например, ВЧ90 означает: высокопрочный чугун с пределом прочности при растяжении 900 МПа (90 кг/мм2).

Такие чугуны выдерживают значительные растягивающие нагрузки, поэтому применяются для более ответственных деталей: кузнечно-прессового оборудования, станин прокатных станов, коленчатых валов автомобилей, поршней и т.д. Их можно подвергать упрочняющей термообработке. Есть смысл выплавлять легированные высокопрочные чугуны для особых условий эксплуатации – с повышенной вязкостью при отрицательных температурах, жаропрочные, коррозионно-стойкие.

Степень раскисления.