Совершенствование технологии производства экономнолегированной азотсодержащей стали с целью ресурсосбережения

СОДЕРЖАНИЕ.
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Анализ состояния вопроса по исследуемой проблеме.
1.1. Теоретические основы легирования стали газообразным азотом.
1.2. Влияние азота на механические свойства стали.
1.3. Структура азотсодержащей стали.
1.4. Легирование стали твердыми азотсодержащими материалами.
1.5. Легирование стали газообразным азотом.
1.6. Выводы по главе 1. ГЛАВА 2. Исследование влияния азота на эксплуатационные
свойства стальных отливок.
2.1. Коррозионностойкие стали ЭИ3, ЭП4.
2.1.1. Проведение опытных промышленных плавок.
2.1.2. Методика проведения лабораторных исследований.
2.1.3. Определение химического состава опытных плавок.
2.1.4. Проведение металлографических исследований.
2.1.5. Термообработка.
2.1.6. Методика проведения коррозионных испытаний.
2.1.7. Методика проведения испытаний отливок под давлением.
2.1.8. Термодинамический расчет образования нитридов в стали ЭИ3.
2.2. Результаты коррозионных испытаний стали ЭИ3.
2.2.1. Электрохимические исследования.
2.2.2. Анализ брака литья из стали ЭИ3.
2.2.3. Анализ микроструктуры стали ЭИ3 и ее заменителя.
2.2.4. Анализ микроструктуры стали ЭП4 и ее заменителя.
2.3. Результаты промышленных экспериментов.
2.4. Выводы.
2.5. Разработка оптимального состава и исследование свойств экономнолегированной жаростойкой азотсодержащей стали ХНС2Л и ХНС2Л.
2.5.1. Проведение лабораторных и опытнопромышленных плавок.
2.5.2. Анализ химического состава промышленных плавок.
2.5.3. Анализ микроструктры опытных плавок.
2.5.4. Испытания на жаростойкость стал ХНС2Л и ее заменителя.
2.5.5. Испытания на термостойкость стали ХНС2Л и ее заменителя.
2.5.6. Исследование влияния легирующих элементов на жаростойкость
2.5.7. Анализ технологии производства стали ХНС2Л.
2.5.8. Производственное опробование.
2.5.9. Выводы и предложения. ГЛАВА 3. Исследование процессов усвоения азота жидкой
сталью при газовом легировании.
3.1 Анализ методов и уаройств внепечной обработки стали в ковше.
3.2. Разработка установки холодного моделирования продувки стали в ковше.
3.3. Методика проведения экспериментов.
3.4. Результаты исследования процессов массообмена при продувке жидкости инертным газом и их анализ.
Влияние глубины погружения фурмы на усвоение газа.
Влияние конструкции фурмы на усвоение газа.
Влияние количества сопел фурмы на усвоение ванной газа.
Влияние масла шлака на усвоение газа жидкой ванной.
Влияние комбинированной продувки на усвоение газа.
ГЛАВА 4. Разработка магматической модели процесса газового легирования жидкой стали при ее комбинированной внепечной обработке азогом в ковше.
4.1 Термодинамический расчет равновесной концентрации азота.
4.2. Расчет кинетических условий усвоения азота при продувке
сверху через погружную фурму.
4.3. Расчет кинетических условий усвоения азота при обдуве оголенной от шлака поверхности металла.
4.4. Структурная схема управления процессом азотирования жидкой стали при комбинированной продувке газообразным азотом.
4.5. Блоксхема алгоритма расчета.
4.6. Список переменных, используемых в программе.
4.7. Текст программы.
4.8. Результаты расчета.
4.9. Выводы по главе 4.
ГЛАВА 5. Разработка технологии производства азотсодержащих
сталей на основе интенсификации процессов газового легирования.
5.1. Продувка газообразным азотом в ковше в условиях Оскольского завода металлургического машиностроения.
5.2. Установка для продувки жидкой стали в ковше инертными газами.
5.3. Технология продувки жидкой стали азотом и качество металла.
5.4. Результаты промышленных экспериментов.
5.5. Применение азота при продувке на АКОС в условиях сталеплавильного цеха Оскольского электрометаллургического комбината.
5.5.1. Расчет усвоения азота при донной и верхней продувке.
5.5.2. Расчет условий существования нитридов в жидкой стали.
5.6. Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИИ.
Современный этап развития металлургии характеризуется значительным расширением сортамента металлопродукции, неизменным ее качественным и количественным ростом, увеличением объемов производства и повышением эксплуатационных свойств сталей при одновременном снижении металлоемкости готовых изделий 1,2, 3.
При этом наблюдаются две основные тенденции в разработке новых сталей с одной стороны, ввиду резкого возрастания рабочих нагрузок и агрессивности эксплуатационных сред необходимо значительное повышение легирования основными легирующими элементами, придающими стали необходимые свойства Сг, 1, Мп и др. 4, 8,9, с друюй аороны,приходится соотносить рост потребности в высоколегированных сталях с возможностями добычи природных запасов легирующих элементов в земной коре, которые, вопервых, являются труднодобываемыми, соответственно дорогими и, вовторых, исчерпывающимися и невосполнимыми 5,6
Развитие новых отраслей техники, а также интенсификация существующих процессов физической и химической технологии производства материалов и изделий требуют резкого повышения качества металла, уровня служебных характеристик и наджности изделий.
Учитывая увеличивающийся дефицит наиболее важных легирующих элементов никеля, хрома, кобальта, вольфрама, молибдена и др., ведущие производители стали считают, чго основным направлением повышения механических и физических свойств стали и снижения массы конструкций будет переход к сверхчистым углеродистым и низколегированным сталям или сталям, легированным недефицитными элементами при более эффективном использовании возможностей управления структурой и свойствами сталей посредством микродобавок и температурной и деформационной обработки.
Одним из перспективных элементов для легирования и микролегирования стали является азот. Это доступный и совершенно
недефицитный материал. Поэтому легирование стали азотом для получения стабильного аустенита и его упрочнения приобретает в настоящие время вс большее распространение. Многие авторы посвятили свои исследования аютированию жидкой стали Аверин В.В., Охотский В.Б., Семин А.Е., Григорян В.А., Стомахин А.Я., Кривонос В.Н. и дручие.
Однако легирование стали азотом представляет некоторые трудности, так как для того, чтобы оценить поведение азота на различных стадиях сталеплавильного процесса, необходимо располагать наджными данными по растворимости, скорости растворения и условиям взаимодействия азога с другими компонентами расплава.
Актуальность