Читать онлайн «Усвоение висмута при легировании автоматной стали в процессе сифонной разливки»

Известия Челябинского научного центра, вып. 1, 2001 ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ УДК 669. 18. 046:621. 746 УСВОЕНИЕ ВИСМУТА ПРИ ЛЕГИРОВАНИИ АВТОМАТНОЙ СТАЛИ В ПРОЦЕССЕ СИФОННОЙ РАЗЛИВКИ А. В. Рябов (1), Д. Я. Поволоцкий (1), В. В. Рябов (2), С. Л. Черепанов (2), А. Г. Касьянов (2), А. Н. Челябинск, Россия (2) ОАО «Златоустовский металлургический завод», г. Златоуст, Россия Статья поступила 12 марта 2001 г. Значительно меньшая токсичность висмута, по сравнению со свинцом, привела к широкому применению его для легирования автоматной стали с целью повышения ее обрабатываемости резанием на станках–автоматах [1, 2]. Однако висмут отличается от свинца большей летуче- стью (температура кипения свинца 1740 °С, а висмута 1560 °С). Поэтому, несмотря на опреде- ленное сходство физических и физико–химических свойств этих элементов, хорошо уже разра- ботанную технологию легирования автоматной стали свинцом просто переносить на легирование висмутом нельзя. Следствием может быть высокий угар висмута. Требуется раз- работка специальной технологии легирования стали висмутом. Целью настоящего исследования была разработка технологии легирования автоматной стали, обеспечивающей максимальное усвоение висмута и получение слитка без наружных и внутренних дефектов. За основу принята технология введения висмута в виде дроби под струю металла в центровую при сифонной разливке. При этом учитывали условия течения ме- талла в процессе разливки и условия поведения в этом процессе висмута. В процессе разливки движение металла в сифонной проводке происходит в турбулентном режиме. Вследствие поворотов и изменения сечений в проводке это движение сопровождается возникновением зон кавитации [3]. Образование кавитации обусловлено наличием в жидкости мелких пузырьков и, следует полагать, ее развитию способствуют пузырьки висмута, который при температуре жидкой стали частично выделяется в виде газа. Пузырьки висмута, двигаясь с потоком, попадают в область, где давление меньше давления насыщенного пара, и приобретают способность к значительному росту. Это вызывает интенсивное кипение висму- та и повышает его улет в газовую фазу. После перехода движущейся жидкости в область по- вышенного давления рост пузырьков прекращается, и они уменьшаются. При этом, как обычно в случае образования кавитаций [4], одни пузырьки висмута, имевшие относительно большие размеры, уменьшаются, но остаются в газообразном состоянии и удаляются из металла. Дру- гие же, с малым количеством газа, уменьшаются вплоть до их захлопывания. Захлопывание пузырьков газообразного висмута в объеме жидкой стали происходит вследствие повышения его растворимости с увеличением давления, и не вызывает отрицательных эффектов. Если же захлопывание пузырьков происходит на корочке кристаллизующегося слитка, то, вследствие гидродинамического удара, вызванного резким изменением давления в жидкости, может проис- ходить разрушение этой корочки с возникновением дефектов поверхности слитка.