Вакуумное раскисление

Полагают, что провалы пластичности присущи всем сортам меди бескислородной, вакуумной, раскисленной фосфором, чистой красноломкость описывается как природное свойство меди [1]. Критическое обсуждение исследований по красноломкости меди дано в работах [13]. [c.31]

Когда нет необходимого оборудования или когда процесс вакуумного раскисления не подходит по каким-либо причинам, добавляют элементы, которые сами реагируют с кислородом, такие, как кремний, алюминий, титан, ниобий, ванадий или цирконий (марганец также действует как раскислитель). Эти металлы, особенно когда они присутствуют в избытке, оказывают значительное влияние на окончательные свойства стали. Наиболее часто используется в качестве раскислителя кремний, который присутствует в виде твердого раствора в феррите и оказывает заметное влияние на ударную вязкость при низкой температуре. Алюминий влияет на свойства стали по-разному. Он очищает зерна стали от кислорода и реагирует с азотом, увеличивая тем самым ударную вязкость углеродистых сталей, но, будучи добавлен в заметном количестве, способствует графитизации и ослаблению границ зерен, действуя тем самым на прочность и свариваемость. Окись алюминия, которая является продуктом реакции с кислородом, может оставаться в стали во, взвешенном состоянии, образуя неметаллические включения. Другими возможными раскислителями могут быть титан, цирконий, ниобий и ванадий, которые в одних случаях могут оказаться полезными, а в других— вредными, поэтому использование этих элементов ограничивается созданием определенных сортов сталей, где их влияние проявляется с положительной стороны. [c.51]

Уменьшение низкотемпературной пластичности носит название отпускной хрупкости. Наиболее часто она наблюдается у Сг, Ni, Мо" сталей, используемых для роторов турбин, и Мп, Мо сталей, используемых для корпуса легководных реакторов. Проявляется она в уменьшении ударной вязкости или увеличении температуры хрупкого перехода. Это связано с миграцией определенных элементов, которые занимают соседствующее положение в периодической системе, к границам зерен и проявляется в виде интер-кристаллитного излома. Миграция наблюдается для большинства легирующих элементов, включая углерод, кремний, никель и марганец, но не отмечена для молибдена. Примесные элементы при температуре отпуска находятся в твердом растворе и выделяются по границам зерен при температуре 500° С. Поэтому хрупкости можно избежать при быстром охлаждении стали с температуры отпуска, но это может привести для массивных изделий к появлению высоких, превышающих предел текучести, внутренних напряжений, действие которых может быть более отрицательным, чем сама отпускная хрупкость. Технология ступенчатого охлаждения от температуры отпуска при удачно выбранной температуре ступенек позволяет избежать отпускной хрупкости и в то же время не привести к появлению больших внутренних напряжений. Отпускная хрупкость может быть сведена к минимуму при снижении содержания примесей от 0,01 до 0,001% за счет тщательного выбора скрапа и шлака, а также при использовании очень чистого, например электролитического, железа. Дальнейшее улучшение может быть достигнуто в результате удаления кремния, т. е. при использовании вакуумного раскисления. Трудно расположить элементы в порядке усиления их влияния на отпускную хрупкость, так как некоторые из них используются редко или в таких малых количествах, что их влияние трудно учесть. Проведенные в последние годы исследования позволили получить стали для больших роторов, температура хрупкого перехода которых снижена со 100° до 0°С. [c.53]

Вакуумное раскисление. Основывается главным образом на реакции обезуглероживания, так как в вакууме раскислитель-иая способность углерода значительно возрастает (см. рис. 3.31) [9]. Из данных. [c.338]

Снизить содержание кислорода вакуумное раскисление углеродом эффективно благодаря постоянному удалению СО. [c.428]

Технологические способы повышения циклической прочности. Металлургические факторы. Большое влияние на циклическую прочность оказывает технология выплавки стали. Спокойные стали (раскисленные алюминием) имеют более высокие пределы выносливости, чем кипящие (раскисленные Мп и 81). Повышенной циклической прочностью обладают стали вакуумной плавки, а также полученные методами электроннолучевого и плазменного переплава или электродугового переплава под слоем синтетического шлака. [c.316]

В области исследования физико-химических основ производства стали широко известны труды акад. Александра Михайловича Самарина. Работы, выполненные под руководством Самарина, теоретически обосновали процессы раскисления жидкой стали (в том числе высоколегированных сплавов), а также процессы десульфурации п дефосфорации, эффективно используемые в промышленности. Под руководством А. М. Самарина разработаны теория и практика применения в металлургии вакуумных процессов, в частности дегазация жид[<ой стали посредством обработки в вакууме в ковше перед разливкой или даже в изложнице. Эти процессы успешно применяются [c.218]

Для получения высококачественных металлов в современной металлургии все шире начинают использовать различные методы рафинирования с помощью вакуумного, электрошлакового, электронно-лучевого, плазменно-дугового переплавов, изменения технологии конечного раскисления и пр. Все эти методы направлены на очистку сталей от вредных примесей (кислород, сера, фосфор), а также неметаллических включений. Металлы после рафинирования имеют, как правило, более высокие показатели механических свойств, высшую плотность, меньшую физическую неоднородность, анизотропию механических характеристик и др. [c.56]

Раскисление оказывает особенно сильное влияние на свойства и поведение сталей. Обычно присутствующие в расплавленной стали окислы должны удаляться перед затвердеванием, так как в противном случае образуются оксидные включения. Идеальным методом раскисления стали является использование реакции 2С + 02->-2С0, которая может протекать при вакуумной очистке стали (например, при производстве роторов генераторов) или при вакуумном дуговом переплаве. [c.50]

Раскисление следует за вторым процессом наведения шлака, в котором используется так называемый белый шлак. В этом процессе порошки ферросилиция и графита добавляют в смеси с окислами кальция и алюминия. Эти добавки не влияют на химический состав металла и удаляются со шлаком. Когда наводится этот шлак, появляется характерный белый дым и после достижения заданной температуры из печи выпускается сталь. При медленной разливке шлак переходит в ковш. Если разливка стали происходит быстро, то расплавленный металл проходит через шлак сильной струей, обеспечивая хорошее перемешивание. Легирующие добавки закладывают непосредственно в ковш перед вакуумной обработкой, чтобы избежать их окисления, так как это может привести к нарушению химического состава стали. Типичный современный метод вакуумной дегазации используется в процессе прямого дугового нагрева, в котором ванна понижается так, что разливочная летка находится ниже поверхности стали. Ванна, прежде чем окончательно опустеет, попеременно опускается и поднимается, так что поток стали из ковша в ванну и обратно обеспечивает максимальную поверхность, подвергаемую вакуумной обработке. Сталь, идущая для изготовления изделий, работающих при высокой температуре, может быть раскислена кремнием, Но если требуется высокая пластичность при НИЗКОЙ температуре, она должна содержать минимальное количество кремния и для этих случаев сам процесс вакуумной дегазации может использоваться для раскисления за счет протекания реакции углерода с кислородом. Химический анализ стали в процессе плавки выполняется автоматически спектрометром с частотой замеров, обеспечивающей получение требуемого состава. [c.63]

Таким образом, вакуумный дуговой переплав слабо раскисленного мягкого железа обеспечивает устойчивое получение содержания углерода в железе не выше 0,015%. В отличие от обычного мягкого железа этот металл получил название вакуумного мягкого железа. Отличие его от мартеновского мягкого железа состоит также и в том, что содержание в нем кислорода и азота намного ниже, что очень важно при выплавке высокохромистых нержавеющих сталей. [c.158]

Во-первых, металл можно длительное время выдерживать при пониженном давлении. Благодаря этому сталь подвергается глубокой дегазации, раскислению и очищению от неметаллических включений и примесей цветных металлов. Во-вторых, в вакуумных индукционных печах можно выплавлять любые, сложные по химическому составу сплавы из самых различных шихтовых материалов. В-третьих, эти печи пригодны как для [c.197]

Металлургические реакции. При вакуумной индукционной плавке раскисления достигают главным образом с помощью углерода, присутствующего в шихте и вступающего в реакцию с кислородом. При этом образуется газообразная окись углерода, удаляемая в результате вакуумирования системы [З]. Стадия этого бурного "углеродного кипения" постепенно переходит в стадию десорбции, на которой давления СО уже не достаточно для зарождения пузырьков. Поэтому теперь СО будет образовываться только на поверхности расплава и десорбироваться с нее в вакуумируемое пространст- [c.129]

При вакуумной обработке стали происходит раскисление углеродом, так как при снижении давления в камере концентрации углерода и кислорода становятся избыточными и появляется термодинамическая возможность протекания реакции окисления углерода. Вакуумирование стали сопровождается кипением металла. Для примера рассмотрим вакуумирование стали в ковше, циркуляционное и поточное вакуумирование. [c.50]

Вакуумную дегазацию (рис. 10.9, S) целесообразно сочетать с раскислением. Образующиеся при этом пузырьки СО и Hj, всплывая на поверхность, захватывают неметаллические включения и переводят их в шлак. Простейший способ вакуумирования заключается в выдержке ковша 4 с расплавом в течение 12... 15 мин под давлением 0,05...0,1 МПа в автоклаве 5, герметически закрытом крышкой 6. [c.187]

Принцип вакуумной обработки состоит в том, что при снижении атмосферного давления уменьшается растворимость газов (кислорода, азота, водорода) в жидкой стали, и они удаляются из металла. Одновременно происходит более глубокое раскисление имеющимся в стали углеродом с удалением образующегося оксида СО. [c.372]

Вакуумно-дуговой переплав (ВДП). При ВДП мало изменяется содержание основных элементов в стали, лишь несколько снижается содержание марганца и кремния в случае наличия окислов на поверхности электрода или недостаточной раскисленности металла электрода. Содержание азота и кислорода в металле в результате ВДП значительно уменьшается (табл. 128). [c.281]

Обезуглероживание может быть уменьшено или же вообще предотвращено в печах с регулируемой атмосферой или же в вакуумных (<10 мм рт. ст.), а также в соляных раскисленных ваннах с соответствующим составом и изолирующей от воздушного пространства печи упаковкой (дважды или трижды использованным при цементации карбюризатором при температуре ниже 830° С и чугунной стружкой при температуре >830°С). Степень обезуглероживания может быть снижена также сокращением продолжительности тепловой выдержки, например предварительным подогревом ниже температуры окончательной аустенитизации (100—150°С). [c.75]

Выплавка в дуговых электрических печах — главный способ производства высококачественных конструкционных, нержавеющих и других сталей и сплавов. Более высокое по сравнению с мартеновской и конвертерной качество электростали объясняется ее более высокой чистотой по сере и фосфору и неметаллическим включениям, хорошей раскисленностью. Сталь еще более высокого качества (в очень ограниченных количествах) выплавляют в индукционных печах, методом вакуумного переплава и др. Одна из причин состоит в том, что сталь, выплавляемая в дуговых печах, характеризуется несколько большим содержанием азота. В зонах действия электрических дуг (4000—6000° С) образуется атомарный азот, хорошо растворимый в жидкой стали и не полностью удаляемый при дегазации. Вследствие науглероживающего действия электродов в дуговых печах не удается выплавлять сталь и сплавы с низким содержанием углерода. [c.59]

При каждой температуре один образец толщиной 3,2 мм выдерживали в течение времени, значительно превышавшем требуемое для удаления всех частиц окиси тория. Этот образец таким образом раскислялся до концентрации кислорода, равновесной в присутствии кальция и окиси кальция. Часть этого образца подвергали анализу на кислород оставшуюся часть вместе с чистой прокаленной (900°) окисью тория запаивали в танталовую капсулу и вновь нагревали столько же времени, сколько было ранее затрачено на раскисление при этом содержание кислорода в полученных образцах должно соответствовать растворимости окиси тория в металлическом тории. Содержание кислорода в тории определяли по методу вакуумной плавки (в платиновой чашке при 1900°). [c.117]

Газонасыщенность металла может быть снижена путем подбора наиболее эффективных раскислителей (углерода, титана, алюминия, циркония и др.) при выплавке молибдена в вакуумных печах [85]. Поэтому на практике часто образование трещин при обработке давлением наблюдается в недостаточно раскисленном молибдене и его сплавах. Присутствие кислорода уменьшает силу сцепления между отдельными кристаллитами. Излом слабо раскисленного молибдена происходит, как правило, по границам зерен, в то время как при разрушении хорошо раскисленного молибдена обычно транскристаллический. Более поздними работами [86] было установлено, что содержание кислорода даже в пределах 0,0001 — 0,0005% влияет на пластичность и свойства молибдена, причем при содержании кислорода 0,0005% вид излома всегда транскристаллический [86]. Причиной хрупкости молибдена в этом случае является присутствие субмикроскопических пленок окислов на границах отдельных зерен. В этой работе указывается, что горячая обработка давлением молибденовых сплавов, полученных дуговой выплавкой, производится в интервале температур 1800—1850°. [c.293]

Вакуумная обработка стали 427 Вакуумное раскисление 338 Ванадий, металлургия 375 Вельцевание 377 Виброполировка 167 Видемана — Франца закон 141 Внутреннее треиие [c.475]

Эффективное очищение стали от вредных примесей и газов достигается при использовании установок внепечного рафинирования и вакуумиро-вания (УВРВ). В них наводится высокоактивный шлак, применяется вакуумное раскисление углеродом и дегазация. В табл. 13.2 приведены некоторые показатели выплавки толстолистовой высокопрочной среднелегированной стали марки 35Х2Н4МДФА по двум вариантам. Первый вариант предусматривал обработку полупродукта на УВРВ с применением РЗМ для раскисления и десульфурации, вакуумирование, раскисление кремнием на 0,15-0,18 % и окончательное раскисление алюминием из расчета 0,3 кг/т с введением РЗМ в количестве также 0,3 кг/т. Второй вариант предусматривал обычную мартеновскую выплавку с раскислением, аналогичным первому варианту. [c.601]

Существенная особенность дегазации стали заключается в ее обезуглероживании в процессе обработки. Вакуумное раскисление (удаление содержащегося в металле кислорода) происходит в результате химической реакции окисления углерода до окиси и ее удаления при низких (менее 0,01 МПа) давлениях. Это дает возможность остановить тхлавку в плавильном агрегате (например, в конвертере) при повышенном, по сравнению с конечным, содержании углерода. [c.119]

Вакуумные процессы (в печи, в ковше и т. д.) в основном направлены на удаление кислорода и их применяют как бы в помощь к обычным прие-MaiM раскисления. Шлаковые процессы (электрошлаковый пороплав, обработ-ьа синтетическими шлаками) глубоко очищают металл от серы. [c.193]

Медь первичная в зависимости от степени чистоты подразделяется на марки, приведенные в табл. 11, и поставляется по ГОСТам 859—66 и 5.1—67 (марки МООА и МОЛ в виде катодов). Буква б в обозначении означает медь безкислородная , а буква р — раскисленная. Медь вакуумной плавки марки MB по ГОСТу 13339—67 см. в табл. 11. Медь марки ММц1 раскисленая марганцем (0,1—0,3%) для электровакуумной промышленности поставляется по ГОСТу 10989—64 (табл. 11). [c.83]

Когда требуется высокое качество слитков, используют специальные методы очистки стали. В процессе электрошлакового переплава, например, стальной электрод, отлитый из стали любым из перечисленных выше методов, служит анодом в ванной с флюсом на основе фторида кальция и расплавленный металл оседает на дно ванны, где непрерывно затвердевает. Для получения крупных слитков могут быть использованы электроды различной конфигурации. Этот процесс обеспечивает хорошее распределение частиц интерметаллидов и поэтому позволяет уменьшить отходы, связанные с производством мелких слитков, и в то же время обеспечить получение мелкого зерна. Для получения высококачественной стали используют процесс вакуумного рафинирования. Расход электродов при вакуумной дуговой плавке такой же или несколько больший, чем при электрошлаковом переплаве. Высококачественная сталь может быть также получена электронно-лучевым рафинированием [1]. Плавка в высоком вакууме обеспечивает полную дегазацию и раскисление, улучшение структуры, удаление включений и получение более однородных свойств по всему слитку. Интенсивный перегрев расплавленного металла, который имеет место при электронно-лучевой плавке, способствует удалению легковозгоняющихся примесей, что приводит к увеличению пластичности и повышению коррозионной стойкости. Если необходимо получить крупный по размерам слиток высококачественной стали, можно рекомендовать или процесс непрерывной разливки, или электрошлаковый процесс. [c.64]

При выплавке в вакуумной индукционной печи усваиваемость микродобавок обычно ниже, поэтому необходимо строго соблюдать установленное время выдержки расплава после введения микродобавок. Увеличение длительности выдержки или электромагнитное перемешивание металла после введения последней добавки приводит к снижению жив ести и долговечности. Большую роль может играть также сочетание микродобавок и очередность их ведения. Так, например, в сл) ае выплавки в 0,5-т вакуумной индукционной печи максимальная эффективность достигается при введении РЗМ, а затем магния. Введение РЗМ после магния не позволяет получать высокого уровня долговечности [39]. Оптимальный режим микролегирования при выплавке в открытых и вакуумных печах неодинаков. При выплавке сплавов, легированных алюминием, очень важна отработка режима введения алюминия. Алюминий рекомендуется вводить в несколько приемов, причем основную массу — в хорошо раскисленный металл. Для зтих сплавов особенно важна разливка в защитной атмосфере. [c.125]

Слитки прокатывали на заготовки-электроды диаметром 180 мм и длиной 2,1—2,2 м, которые подвергали затем вакуумному дуговому переплаву. Переплав электродов из не полностью раскисленного металла в вакууме имел целью понизить содержание углерода в низкоуглеродистом железе за счет имеющегося в металле кислорода. Переплав производили на постоянном токе при плотности порядка 45 aj M и разрежении 1,33—0,133 н1м (10- 4-10-3 мм рт. ст.). Более высокая степень разрежения и окисленность металла способствуют лучшему обезуглероживанию. Проведенные по этой технологии опытные плавки дали весьма положительные результаты. Так, например, вакуумно-дуговой переплав плавки, имевшей 0,03% С, снизил содержание его в вакуумиро-ванном металле в три раза. Содержание углерода в вакуумных плавках составило в плавках 1 и 2 0,010°/о, а в плавке 3 0,012%, в плавках 4 и 5 0,013 и 0,010% соответственно. [c.157]

Раскисление металла в вакуумной индукционной печи осуществляют сильными раскислителями (алюминием, церием и их сплавами), так как марганец и кремний не могут раскислить сталь, содержащую углерод. Введением алюминия илй" алюминия совместно с церием можно достичь содержания кислорода в стали Х18Н9Т около 0,003%. [c.206]

Считается, что газовые примеси (кислород, водород и в некоторых случаях азот), присутствующие в составе суперсплавов и сталей после переплава, оказывают вредное влияние на свойства этих материалов. К счастью, вакуумнодуговой переплав дает превосходную Возможность понизить содержание этих примесей, особенно содержание кислорода и водорода. Выделение СО в условиях вакуумно-дугового переплава играет сложную и не вполне понятную роль, правда некоторое "раскисление" углерода должно приводить к снижению концентрации кислорода в сплаве. Водород, благодаря своей химической природе и условиям плавки, удаляется легко. Азот тоже удается удалять, однако не в столь большой степени, как остальные два газа. Образование стойких нитридов мешает удалению большого количества (или вообще предотвращает удаление) азота в газообразном состоянии. Вывод азота из суперсплавов в процессе вакуумно-дугового переплава связан с флотацией нитридов на поверхность жид- [c.139]

В отличие от процессов электронно-лучевого переплава на холодном поду или плазменного переплава процесс вакуумно-дугового двухэлектродного переплава предназначен для управления структурой отливки, а не для операций переплава и рафинирования, направленных на получение нового химического состава. Достоинством этого процесса является возможность получать мелкозернистые отливки суперсплавов высокого эксплуатационного уровня, которые с трудом поддаются горячей деформационной обработке на требуемую форму. Некоторые специалисты полагают, что капли, образующиеся в данном процессе и падающие в изложницу, нагреты до температур между температурами солидус и ликвидус обрабатываемого сплава и служат зародышами равноосных зерен по всему объему формирующегося слитка или электрода. Такого результата можно достигнуть за время примерно втрое большее, чем требуется для вакуумно-дугового переплава, но со значительно меньшими энергетическими затратами. В отличие от вакуумно-дугового или электрошлакового переплава процесс вакуумно-дугового двухэлектродного переплава дает практически безликвационную продукцию. К недостаткам метода относятся жесткая зависимость между подводимой энергией, и скоростью плавления, невозможность рафинирования и сколь-нибудь существенного раскисления. Наиболее серьезная проблема заключается в том, что в процессе вакуумно-дугового двухэлектродного переплава качество исходного электрода в части включений, белых пятен и скоплений первичных фаз передается конечному продукту. Следовательно, наивысший достигаемый уровень качества по всем признакам, кроме характеристик микроструктуры, не может быть выше, чем у исходного электрода. [c.157]

Подавляющее большинство кобальтовых сплавов, производимых промышленностью, выплавляют на воздухе или в атмосфере Аг, поскольку они лишены таких химически активны> элементов, как А1 и Ti (присутствие последних требует применения более дорогих и "многоаспектных" технологий вакуумной выплавки). Для улучшения литейных свойств (жид-котекучести), раскисления расплава и десульфурации применяют добавки Si и Mg. Вакуумная выплавка требуется для управления относительно низким содержанием легирующи элементов (Zr, Hf, Та), активно участвующих в реакция образования монокарбидов в сплавах типа ММ—509. Улучшение механических свойств (при испытаниях на растяжение) н длительной прочности у более простых сплавов (X—40) также можно обеспечить вакуумной выплавкой, поскольку она приводит к очистке (хоть и неполной) от примесей внедрения. [c.178]

Рассмотрим, каким образом это происходит в случае вакуумнодугового переплава. При дуговой плавке в вакууме, в отличие от вакуумно-индукционной плавки, исключается загрязнение металла включениями огнеупорной футеровки. Наличие вакуума приводит к удалению водорода. В металле, подвергшемся ВДП, обнаруживается более низкое, по сравнению с металлом расходуемого электрода, содержание кислорода, азота, неметаллических примесей. Первоначально это приписывалось действию вакуума. Теперь однозначно установлено, что при ВДП жаропрочных сталей и сплавов снижение содержания кислорода и азота является следствием всплывания неметаллических включений благодаря замедленной осевой кристаллизации слитка. Об этом, в частности, свидетельствуют данные японских исследователей, касающиеся дугового переплава жаропрочной аустенитной стали типа 16-26-6 [14]. При переплаве в аргоне, при атмосферном давлении была достигнута такая же степень рафинирования этой стали, как и при переплаве в вакууме (табл. 107) [14]. Вакуум, несомненно, способствует дегазации плохо раскисленных сталей, редко встречающихся среди аустенитных сталей и сплавов. Следует заметить, что при ВДП полнота дегазации металла обычно ниже, чем при вакуумно-индукционной плавке. Это, возможно, связано с относительно менее длительным пребыванием металла в жидком состоянии при ВДП, по сравнению с вакуумио- 1ндукционной плавкой. [c.400]

В работах [85, 861 установлено, что при вакуумно-дуговом переплаве (без раскисления) содержание кислорода в стали ШХ15 уменьшилось не менее чем в два раза, а содержание кремыия либо уменьшилось,, либо осталось неизменным. Испытания показали, что прокаливаемость практически не снизилась, хотя есть основания полагать, что с уменьшением содержания кислорода количество моноокиси кремния уменьшилось. [c.90]

Рассмотренные способы снижения склонности сталей и сплавов железа к отпускной хрупкости путем регулирования содержания в них при-меснь)х и легирующих злеменхов послужили основой для разработки ряда новых конструкционных сталей с повышенной стойкостью к охрупчивающим тепловым воздействиям. В качестве примеров ниже приведены некоторые сведения о разработке и применении таких сталей. Для дисков и роторов мощных паровых турбин низкого давления наряду со сталями, выплавленными на особо чистой шихте, или с использованием вакуумного углеродного раскисления, предложены и получают все большее распространение стали, при разработке которых ис- [c.206]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...