Особливості та порядок введення в рідку сталь легувальних елементів

При виплавленні легованих конструкційних і високолегованих сталей із спеціальними властивостями методом окислення спочатку одержують вуглецеву сталь, а потім шляхом легування сталь доводять до необхідного хімічного складу і властивостей.

Промислові феросплави, що використовують для легування сталей, мають більш низьку температуру плавлення, ніж найбільш тугоплавкі їх компоненти. Це пояснюється тим, що введення в залізо легувальних елементів супроводжується зниженням температури плавлення сплавів, що утворюються, незалежно від температури плавлення елементів, які вводяться у розплав. Щільність легувальних елементів знаходиться у широких межах. Присадки в сталь легувальних елементів, щільність яких значно відрізняється від щільності розплаву, супроводжується підвищеною утратою цих елементів.

Легкі елементи плавляться на поверхні розплаву, а важкі - на поверхні футеровки. При цьому важкі елементи проникають у футеровку поду печі, а легкі - інтенсивно взаємодіють з оксидами шлаку і атмосферними газами, що призводить до їх окислення і насичення розплаву воднем і азотом. Особливі утруднення справляє легування сталі елементами з відносно низькими щільністю і температурою кипіння (кальцій, магній). їх засвоєння з цих причин є мінімальним.

Отже послідовність введення феросплавів у рідку сталь відіграє першорядну роль в технології приготування якісного рідкого розплаву:

-необхідно знати температуру плавлення металів, феросплавів або лігатур для визначення тривалості їх розплавлення або розчинення;

-необхідно знати спорідненість основних елементів, що входять до складу феросплаву, до кисню та інших елементів у порівнянні з залізом;

-необхідно знати основні напрямки впливу легувальних елементів, які входять до складу феросплавів.

Рекомендації щодо періоду введення легувальних елементів у розплав наведені нижче:

- нікель - можна додавати у металозавалку, у період розплавлення шихти, але його вводять, переважно, після першого аналізу на нікель та в усіх випадках на початку кипіння ванни, щоб видалити водень, який вноситься у рідкий метал електролітичним нікелем;

- мідь — також можна додавати у металозавалку або після розплавлення шихти і розкислення металу. Оскільки електролітична мідь вмістить значну кількість водню, то краще перед використанням переплавляти її з метою видалення водню;

- молібден. При легуванні сталі елементами, які піддаються окисленню, необхідно брати до уваги, що деякі із них на початку "плавлення шихти витрачаються як розкислювачі і тільки після цього утворюють твердий розчин. Очевидно, що перед легуванням сталі такими елементами, вона повинна бути добре розкислена.

Розкислювальна здатність хрому невисока, а тому він не може вважа­тися розкислювачем, але взаємодія з киснем рідкої сталі відіграє значну роль при виробництві виливків із хромистих сталей. У результаті взаємодії кисню з хромом у сталі з вмістом 0,06...3,0% хрому утворюються вкраплини РеОСггОз (шпінелі), а при 3,0...9,0% хрому — утворюється твердий розчин СгзО4, у якому є деяка кількість FеО.

За умови вмісту хрому у сталі більше 16% кількість кисню у ній підви­щується, що є результатом утворення оксидів хрому, розчинених у сталі та на поверхні розплаву. Оксиди хрому у сталі виявляються у вигляді дрібних вкраплин (частіше круглястої форми) темно-сірого кольору. Розташування їх довільне. Така сталь погано полірується, вкраплини викришуються, через це на шліфах утворюються „хвости".

Хром вводять у розплав після попереднього розкислення, якщо його менше 3,0%. За умови значного вмісту хрому (хромисті, хромонікелеві або хромоалюмінієві сталі) його вводять безпосередньо у шихту при заван­таженні печі.