ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Аналитический контроль как измерительный процесс из "Метрологические проблемы аналитического контроля качества металлопродукции " Значение черных металлов, важнейших конструкционных материалов, по-видимому. сохранится в течение всего обозримого периода развития науки и техники. На протяжении ряда пятилеток черная металлургия СССР увеличивала масштабы производства, что было необходимо для быстрого подъема машиностроения, транспорта, строительства и т.д. В настоящее время наблюдается тенденция к переходу на принципиально новый, интенсивный путь, позволяющий более полно удовлетворять потребности в металлопродукции за счет повышения качества и улучшения использования металла при относительно невысоких темпах увеличения объемов производства [1]. [c.6] Возможности и темпы реализации интенсивного направления связаны прежде всего с техническим перевооружением предприятий. Однако они находятся в прямой зависимости от эффективности контроля технологических процессов и испытаний продукции по всем регламентированным показателям потребительских свойств. Можно утверждать, что поддержание на необходимом уровне и повышение качества черных металлов принципиально возможно только при разработке и реализации современных требований к качеству испытаний, поскольку предварительным условием надежной квалификации продукции является измерение его показателей с требуемой достоверностью [2]. [c.6] Металлургическая технология относится к высокотемпературным химическим процессам и заключается в многоступенчатом преобразовании исходных шихтовых материалов с определенным химическим составом в готовую продукцию — разнообразные виды сталей, чугу-нов и специальных сплавов с заданными содержанием контролируемых элементов и комплексом свойств при этом уровень потребительских свойств черных металлов зависит от физико-химических характеристик основы (для чугуна и стали — железа, для специальных сплавов — никеля и кобальта) и входящих в их состав элементов, способствующих получению более высоких показателей качества (легирующие элементы) или оказывающих на них отрицательное влияние (вредные примеси). [c.6] Нелегированная углеродистая сталь не содержит легирующих элементов концентрация кремния, марганца, хрома, никеля, меди и других элементов обусловлена технологией производства или содержания их в исходных материалах и, как правило, не должна превышать 0,40 % Si 0,80 % Мп 0,12 % А1 0,15 % Ti 0,30 % Сг 0,30 % Ni 0,30 % Си 0,08 % As 0,08 % N низкоуглеродистая сталь содержит 0,25 % С среднеуглеродистая — 0,25 — 0,60 % С высокоуглеродистая 0,60 % С. [c.7] Легированная сталь содержит один или несколько легирующих элементов, вводимых для придания продукции определенных физикомеханических свойств и ограниченных нижним и верхним пределами концентрации содержание кремния, марганца, хрома, никеля и меди в тех случаях, когда они не являются легирующими элементами, не должно превышать 0,50 % Si 0,80 % Мп 0,30 % Сг 0,30 % Ni 0,30 % Си. [c.8] Низколегированная сталь — сталь, легированная одним элементом при содержании его 2 % (по верхнему пределу) или несколькими элементами при суммарном их содержании 3,5 % (по верхнему пределу) низколегированная безникелевая сталь содержит никель только в качестве остаточного элемента низколегированная никельсодержащая сталь — в пределах, указанных в нормативно-технической документации, но, как правило, 1 % IMi (по верхнему пределу). [c.8] Среднелегированная сталь — сталь, легированная одним элементом при содержании его 8 % (по верхнему пределу) или несколькими элементами при суммарном их содержании обычно 12 % (по верхнему пределу). [c.8] Высоколегированная сталь имеет суммарное содержание легирующих элементов 10 % (по верхнему пределу) при концентрации одного из элементов 8 % (по нижнему пределу) и 45 %. Fe высоколегированная безникелевая сталь содержит никель только в качестве остаточного элемента, а высоколегированная никельсодержащая сталь — в качестве легирующего элемента. [c.8] Сплав на железоникелевой основе имеет основную структуру твердый раствор хрома и других легирующих элементов в железоникелевой основе (сумма никеля и железа 65 % при приблизительном соотношении никеля и железа 1 1,5). [c.8] Сплав на никелевой основе имеет структуру твердый расТвор хрома и других легирующих элементов в никеле при содержании 50 % Ni. [c.8] Сплав на основе кобальта и других элементов, кроме железа и нике-fjfj сплав, в котором содержание основного элемента не менее 55 %. [c.8] Следует отметить, что и в том случае, когда ОСТ 14-1-142—84 устанавливает классификационные признаки стали по основным свойствам и (или) области применения, в 14 из 40 регламентированных определений также оказалось необходимым указывать те или иные характеристики химического состава. [c.8] Стоимость ферросплавов и лигатур и дополнительные затраты их введение в жидкий расплав составляют большую долю себестоимости стали цена высоколегированных сталей во много раз превышает цену нелегированной углеродистой. В металлургической практике широкое применение находит термин экономнолегированная сталь , требуемый уровень эксплуатационных свойств которой достигается при минимальных затратах на легирующие добавки. [c.8] Пример влияния бора на свойства черных металлов можно дополнить характерной для диаграмм состав — свойство зависимостью предела прочности перлитного чугуна от добавок этого элемента, приведенной на рис. 2, который иллюстрирует широко распространенную закономерность легирования черных металлов для обеспечения наиболее благоприятного комплекса свойств продукции необходимо введение строго определенного количества легирующих элементов с жестким ограничением нижней и верхней границ их содержания в металле. Кроме того, отмеченная ранее высокая стоимость ферросплавов и лигатур делает целесообразной выплавку металла с содержанием легирующих элементов вблизи нижней границы поля допуска, что еще более ужесточает требования к допускаемому диапазону содержания этих элементов в металле. [c.9] Совершенствование технологии рафинирования и разливки стали, развитие процессов предварительной обработки жидкого чугуна и ковшовой металлургии привели к тому, что при промышленном производстве высокочистых сталей суммарное содержание азота, кислорода, фосфора и серы удается снизить до 50 ррт. По данным японских исследователей [7], если снижение содержания примесей в черных металлах и дальше будет продолжаться в том же темпе, то в начале XXI в. необходимо контролировать содержание в стали азота на уровне 14, фосфора — 8, углерода — 6, кислорода — 5, серы — 1 и водорода — 0,2 ррт. [c.10] Отрицательное влияние на качество продукции и высокая стоимость удаления вредных примесей из металла объясняют особенно большие требования к ограничению их количества в шихтовых материалах. В первую очередь это относится к ферросплавам, вводимым в жидкую ванну на конечных стадиях плавки или в разливочный ковш. Допускаемое содержание вредных примесей в легирующих сплавах определяется, с одной стороны, концентрацией легирующего элемента в металле, а с другой — допускаемым уровнем примесей в готовой продукции. В работе [8] предложено в первом приближении полагать несущественным увеличение их содержания в стали за счет перехода из легирующего сплава, которое не превышает допускаемую стандартами на методы химического анализа погрешность определения примесей в стали. При таком допущении, например, для феррованадия (35 % V содержание вредных примесей (для ферросплавов — обычно все элементы, кроме легирующего и железа) не должно превышать значений, приведенных в табл. 1. [c.10] Можно привести виде ряд примеров, характеризующих значение информации о химическом составе в черной металлургии. Содержание определенных компонентов является непосредственным показателем качества большой группы материалов отрасли железных руд, продуктов их переработки перед плавкой, флюсов, ферросплавов, лигатур, модификаторов, а также металлургических шлаков, находящих широкое применение в разных отраслях промышленности и сельском хозяйстве. Информация о химическом составе требуется для оценки технико-экономической эффективности металлургического производства, в том числе основанного на данных материального баланса, а также для расчета удельного расхода материалов. Так, согласно данным работы [9], расход кокса на выплавку 1 т передельного чугуна зависит от содержания серы и золы в коксе, а также кремния, марганца, серы и фосфора в чугуне. [c.12] Еще с начала XX в. проводится систематическая работа по унификации и стандартизации методик количественного анализа черных металлов. Она показала недостаточность традиционного комплекса исследований методики, проводимых только в рамках организации-разработчика, для обеспечения требуемой точности результатов измерений и необходимость использования в этих целях впервые созданных в черной металлургии стандартных образцов (СО), аттестованнь1е характеристики которых выступают в качестве действительных значений массового содержания определяемого компонента. Одновременно специалистами в области аналитического контроля черных металлов, а в дальнейшем и в других промышленных отраслях, были разработаны специфические, во многом отличающиеся от привычных для метрологии того времени, методы контроля качества результатов количественного анализа, в том числе такие эффективные приемы повышения его достоверности, как межлабораторные испытания методик. [c.13] Первоначально на предприятиях черной металлургии классические методики химического анализа были единственным источником измерительной информации о химическом составе. Два — три десятилетия назад это их назначение, по крайней мере при контроле черных металлов, практически полностью утрачено в результате совершенствования металлургического производства, повышения объемов выплавки, а главное, интенсификации технологических процессов. На современных металлургических заводах время, в течение которого должен осуществляться контроль технологических процессов и качества готовой продукции, может быть согласовано с продолжительностью определения контролируемых элементов, как правило, только при использовании высокопроизводительных, в том числе наиболее распространенных спектральных методов измерений химического состава. [c.13] Вернуться к основной статье