» » Влияние способа плавки на содержание газов и механические свойства низколегированной марганцовистой стали
25.12.2014

В работе приведены результаты исследования влияния способа и технологии выплавки на газонасыщенность и механические свойства литой низколегированной марганцовистой стали. Сталь используется для отливок ответственного назначения, имеет более высокие механические свойства в сравнении с углеродистой и может с успехом применяться не только вместо углеродистой, но и как заменитель некоторых низколегированных, например, хромистых и хромоникелевых сталей.
В работе изучалось влияние комплексного раскислителя типа АМС, а также редкоземельных элементов церия, лантана и других на качество кислой электростали. Во всех случаях литая низколегированная марганцовистая сталь, раскисленная комплексным раскислителем, имела более высокие механические свойства и, в частности, лучшую пластичность и меньшее количество неметаллических включений. При выплавке стали в кислой электропечи марганец вводился в ковш сильно подогретым или расплавленным во время выпуска металла. При этом угар марганца значительно уменьшился и составил примерно 10% вместо обычных 30—35%.
В литературе отмечалось, что в марганцовистой стали перлитного класса при содержании марганца более 1,5% резко снижаются механические свойства стали.
Однако марганец способствует образованию дисперсной структуры низколегированной марганцовистой стали; так, нормально отожженная углеродистая сталь с содержанием 0,61% Mn имеет грубую крупнозернистую структуру. Низколегированная марганцовистая сталь с содержанием 1,45% Mn имеет мелкую, дисперсную структуру и высокие механические свойства.
Содержание марганца в литой стали перлитного класса допустимо в количестве 2,7—3,0% , но при этом по содержанию углерода сталь должна примерно соответствовать перитектическому составу, т. е. 0,18% С.
В этом случае литая сталь имеет вполне удовлетворительные механические свойства. Так, кислая электросталь состава 0,20% С; 0,40% Si; 2,7% Mn; 0,04% Р; 0,03% S имеет следующие механические свойства: σs= 45 кг/мм2, σb = 66 кг/мм2, δ = 20% , αk = 9 кгм/см2.
Влияние марганца на механические свойства стали изучалось при испытании образцов, имеющих примерно одинаковое содержание углерода 0,28—0,3%.
Обработка материалов испытаний 500 серийных плавок говорит о том, что в литой низколегированной марганцовистой стали марганец способствует повышению предела прочности. Относительное удлинение остается более высоким, чем у соответствующих по прочности марок углеродистых сталей.
Влияния различных видов термической обработки на механические свойства ее отражены в табл. 1.
Влияние способа плавки на содержание газов и механические свойства низколегированной марганцовистой стали

Так как величина концентрации водорода в металле обратно пропорциональна величине концентрации кислорода, плавки проводились следующим образом. После расплавления в течение всего окислительного периода ванна обезуглероживалась до 0,05—0,09% С. В течение всего окислительного периода использовалась полная мощность трансформатора. Для наводки шлака использовался сухой песок. В период окисления в шлак добавлялся металлургический известняк, количество которого к концу окислительного периода составляло 20—25%. После окислительного периода шлак удалялся. Наводился новый шлак. Металл науглероживался. Затем ванна раскислялась сплавом KMKA или AMC в количестве 0,4— 0,5%, после чего металл при достаточном нагреве выпускался в ковш.
Весь ферромарганец для легирования в подогретом состоянии давался в ковш. В металл, находящийся в ковше, на штанге вводился сплав редкоземельных элементов типа мишметалл в количестве 0,25—0,3%.
Влияние способа плавки на содержание газов и механические свойства низколегированной марганцовистой стали

В табл. 2 приводятся сравнительные данные (среднее по пяти плавкам) содержания газов и неметаллических включений, а также механические свойства литой низколегированной марганцовистой стали, выплавленной в кислой электропечи по обычной заводской технологии и по новой технологии. Для сравнения взяты плавки сталей, близкие по химическому составу (0,30—0,33% С; 0,27—0,30% Si; 1,35—1,43% Mn).
Представляет интерес процесс снижения содержания водорода в стали в разные периоды плавки и в пробе готовой стали, выплавленной в кислой дуговой 3-т печи. Ниже представлены средние данные по трем плавкам.
Влияние способа плавки на содержание газов и механические свойства низколегированной марганцовистой стали

Неметаллические включения в стали, выплавленной по новой технологии, имеют округлую форму, более благоприятную для всплывания их и перехода из металла в шлак.
Отмечено также снижение содержания серы в кислой стали, обработанной сплавами редкоземельных металлов. Причем положительное влияние сплавов редкоземельных металлов заключается не только в том, что они способствуют удалению серы, но также и в том, что они способствуют более равномерному ее распределению по сечению отливки.