Низьколегованісталі з високими z -Властивості

Зниження механічних властивостей по товщині прокату викликано скупченнями неметалічних включень значної протяжності.

Необхідність підвищення експлуатаційних властивостей прокату за товщиною особливо актуальна при використанні в конструкціях листів товщиною понад 20 мм.
У роботах досліджена анізотропія механічних властивостей в сталях звичайної чистоти. Оцінка механічних властивостей зразків, вирізаних поперек прокату (стандартне напрямок), і зразків, вирізаних у напрямку товщини листа (z-напрям), показала їх істотна відмінність.
Аналогічні результати отримані в численних вітчизняних і зарубіжних роботах, виконаних у великому обсязі в 70-х рр. і узагальнених, наприклад, в працях ЦНІЇСЬК їм В. А. Кучеренко. Низькі властивості товстих листів в z-напрямку можуть привести до відмов при виготовленні та експлуатації зварних конструкцій, перш за все при впливі навантажень по товщині прокату: у фланцевих з’єднаннях, в вузлах примикання балок до колон, монтажних «рибок» і цілий ряд інших. Нарешті, під час зварювання товстих листів з-за низьких z-властивостей можуть виникати тріщини під впливом діючих по товщині залишкових напруг, що розтягують, оскільки вони порівнянні з межею плинності. В результаті руйнування металу при розтягуючих навантаженнях в z-напрямку утворюється характерний злам, докладно описаний в літературі, в тому числі в роботах. Морфологія такого зламу різко відрізняється від зламу «чашкою», що виходить при випробуваннях зразка, вирізаного в стандартному напрямі.
Аналогічні руйнування зварних з’єднань класифікуються як ламіллярних тріщини або шаруваті розтріскування. У деяких роботах відзначається, що шаруваті розтріскування є основним дефектом зварних сучасних конструкцій. Шарувату руйнування розвивається з малою енергоємністю по мікров’язкість «ямкового» механізму.
При електронномікроскопіческом аналізі на дні неглибоких ямок добре видно неметалеві включення, в першу чергу сульфіди марганцю.
Причиною зниження властивостей в z-напрямку і шаруватого руйнування на мікроструктурному рівні є дія неметалічних включень, в першу чергу строчечного сульфідів, строчечного і точкових оксидів, а також силікатів. Крайнім випадком зниження z-властивостей товстих листів є розшарування, викликаний, головним чином, скупченням великих тендітних силікатів. Зрозуміло, неметалеві включення впливають не тільки на властивості в z-напрямку. У міру зниження вмісту сірки протяжність і кількість сульфідів зменшується.
Проблема підвищення чистоти стали на сучасному етапі вирішується з використанням ковшового металургії або Спеціальних агрегатів. Таке виробництво налагоджено на ряді вітчизняних металургійних комбінатах, де проводиться десульфурация в ковші за допомогою синтетичних шлаків, продування синтетичними порошками, вакуумирование стали, продування аргоном, що забезпечує видалення газів і перемішування стали.
Особливо ефективним є десульфурация синтетичними шлаками, що мають зазвичай наступний склад: близько 50-55% СаО; менше 7% MgO; 37-43% Аl203; менше 7% SiO2, – і температуру плавлення 1300-1400 ° С. Рафінування стали дає хороші результати при комплексному використанні синтетичних шлаків, вдувании в ківш порошкоподібних з’єднань кальцію, а також обробці металу в ковші силікокальцієм, феросиліцію, ферротітаном. Комплексне рафінування і модифікування неметалевих включень, що проводиться на комбінаті «Азовсталь» має, високу ефективність.
Комплексне рафінування особливо ефективно при обробці металу в ковші рідкоземельними елементами, так як в цьому випадку особливо активно відбувається глобулірованіе неметалічних включень.
Вельми перспективним способом зменшення розшарування стали є вживане на металургійному комбінаті «Азовсталь» вакуумирование металу в комплексі зі зниженням вмісту кремнію і продувкою аргоном. При цьому різко знижується вміст великих тендітних включень в осьовій зоні листа.
При дослідженні впливу вищевказаних факторів на комбінаті «Азовсталь» кремніймарганцевистої сталь С345 (ГОСТ 27772-88) піддавали різній обробці. В одній плавці було знижений вміст кремнію з 0,60% до 0,35%, одну плавку вакуумировали. Всі три плавки обробляли сполуками кальцію і продували аргоном. Як показало дослідження сплошности прокату методом УЗК, вакуумирование є високоефективної операцією з усунення несплошності стали, в той час як зниження вмісту кремнію не дало відчутних результатів. Таким чином, в результаті застосування нових металургійних технологічних операцій можна значно поліпшити експлуатаційні властивості товстого прокату і особливо підвищити z-властивості стали. Крім того, комплексне рафінування в значній мірі усуває появу в прокаті розшарується металу у вигляді несплошностей.
В основі ГОСТ 28870-90, так само як і міжнародного стандарту ISO 7773 «Сталевий лист із заданими характеристиками по товщині», лежить нормування вимог за критерієм? Z (звуження в z-напрямку), оціненого при випробуваннях циліндричних зразків, вирізаних в z- напрямку.
Тепер, після введення в дію вітчизняного стандарту, можна замовляти листовий прокат трьох груп якості.
Таким чином, застосування процесів десульфітації і модифікування неметалевих включень дозволяє отримати високі z-властивості у товстих листів з сталей підвищеної та високої міцності, а вакуумирование металу знижує кількість розшарується в прокатці.

Ссылка на основную публикацию