Десульфурация чугуна магнием

Десульфурация чугуна магнием

Воронова Н.А.

Металлургия, 1980 г.

 

ПРЕДПОСЫЛКИ  ВНЕДОМЕННОЙ ДЕСУЛЬФУРАЦИИ ЧУГУНА

 

ВЛИЯНИЕ СЕРЫ НА СВОЙСТВА СТАЛИ

 

Вредное влияние серы на свойства стали проявляется уже при кристаллизации слитков. В корке металла в процессе затвердевания вследствие сжатия образуются значительные напряжения, которые при определенных условиях могут привести к разрушению металла и образованию трещин, если не при кристаллизации, то при черновой прокатке слитков. Особенно важное значение содержание серы приобретает при литье стали непрерывным способом, поскольку в этом случае напряжения, возникающие в корковой зоне, накладываются на напряжения, связанные с вытягиванием слитков из кристаллизатора. Н. Каваган и II. Чипман [3] сообщают, что количество нспрсрывноли-тых заготовок, требующих полной зачистки, составляло при содержании серы в стали 0.028—16,7%. а при 0,021% S и менее не было вообще.

На заводах фирмы АТХ было установлено [4], что количество поверхностных дефектов на слябах с содержанием >0,020% S было в два раза выше, чем на слябах с 0,019% S. Во избежание образования внутренних трещин и гарантирования хорошего качества поверхности содержание серы в стали, направляемой на машины непрерывного литья, ограничивают 0.020%.

большое влияний оказывает сера на свойства тонколистовой стали для глубокой вытяжки. Вредное влияние на свойства холоднокатаного листа проявляется в повышении твердости, предела прочности, снижении относительного удлинения и глубины выдавливания [5—7]. Установлено, что снижение содержания серы с 0,025 до 0,010% уменьшает твердость с 56 до 48 Rcи снижает брак по поверхностным дефектам на 30% [7]. Снижение содержания серы в холоднокатаном листе на 0,01% уменьшает прочность на 3,0 МПа (0,3 кгс/мм2), что благоприятно отражается на штампуемости [8]. В кипящей стали, содержащей <0,3% Мn, снижение содержания серы с 0,025 до 0,018% снижает предел текучести с 250 до 230 МПа (25 и 23 кгс/мм2), что желательно для этой стали [6]. В нестареющей стали 08Ю снижение содержания серы с 0,030 до 0,018% увеличивает глубину выдавливания холодокатаного листа по Эрнксену на 0,25 П;1 [9]. Фирмой «Фиат» введены в действие технические условия па холоднокатаную сталь с содержанием серы <0,20% [10]. Фирма «Бритиш стал корп.» для кипящих сталей, предназначенных для глубокой вытяжки, установила предельное содержание серы 0,025%. а в некоторых случаях 0.015% [3]. Имеются патенты па сверхмягкий лист, содержащий наряду с 0,02% С очень низкое содержание серы — 0,007—0,010% [10, 11]. Таким образом, для широко развитого листового производства ограничения по содержанию серы ужесточаются.

В трубной стали повышенное содержание серы приводит к появлению спиральных трещин при прошивке трубной заготовки in tfl скопления сульфидов. Однако снижением содержания серы по 0,020% можно существенно повысить выход труб первого сорте . По данным [3], для труб ответственного назначения, работающих в условиях Севера, снижение содержания серы до 0.015% считается недостаточным, и предел се содержания ограничен крайне низким уровнем — 0,005%. В Дюнкерке производят конверторную сталь С высокой ударной вязкостью для трубных заготовок. В этих сталях стремятся получать, содержание серы ниже 0,005%; практически его получают несколько более высоким (0,007% S). Для уменьшения пластичности остаточных сульфидов в сталь добавляют церий.

Многочисленные исследования показали, что наиболее значительное влияние сера оказывает на пластические свойства стали, в частности ударную вязкость [14, 15]. Японская фирма «Пиппон Кокан» для получения трубной стали с ударной вязкостью 1100 кДж/м2 (11 кгс-м/см2) снижает содержание серы в ней до 0,015%, а для достижения ударной вязкости 1700 кДж/м2 (17 кгс-м/см2) — до 0,007% . Согласно данным японских исследователей, термообработанная малоуглеродистая сталь, содержащая 0,004% S, имеет ударную вязкость 2050 кДж/м2 (20,5 кгс-м/см2). Общим для всех проведенных исследований является вывод, что наибольшие значения ударной вязкости получаются при содержаниях серы ниже 0,01%. Это связано с резким увеличением деформации, предшествующей разрушению стали, чистой по сере.

Сера оказывает вредное влияние на хладостойкость стали, повышая ее чувствительность к хрупкому разрушению. Это подтверждается многочисленными отечественными и зарубежными исследованиями [15—19]. Согласно этим публикациям, хладостойкость стали так же, как ударная вязкость, особенно возрастает при снижении содержания серы в диапазоне 0,015—0,005%. Улучшение свойств особенно значительно при снижении содержания серы от 0,01 до 0,001% [10].

Сера в стали может явиться причиной образования трещин при сварке. Причиной охрупчивания металла в околошовной зоне является окаймление аустеннтных зерен пленкой сульфидной фазой. По данным работ [22, 23], хорошей свариваемостью должны обладать стали, содержащие до 0.010—0.015% S.

Влияние серы на прочность, пластичность и ударную вязкость горячекатаных термически упрочненных листовых сталей 09Г2С и 16ГС, производимых на Ждановском заводе им. Ильича и предназначенных для сварных конструкций (котлов, сосудов, работающих под давлением, а также сварных труб среднего и большою диаметра), исследовано ИЧЛЛ совместно с ВНИТИ . Было установлено, что при снижении содержания серы в стали от 0,018—0,021 до 0,006—0,007% ее ударная вязкость повышается в 1,5—1,7 раза как в горячекатаном состоянии, так и после деформационного старения. После термического упрочнения (закалка с отпуском) ударная вязкость при —60°С низко-сернистой стали была в 1,5—2,0 раза выше, чем стали с 0,018— 0,021% S. При *том улучшились ее пластические свойства (возросло относительное удлинение и сужение).

На заводе им. Ильича были исследованы также свойства конверторной стали 08Ю с различным содержанием серы [25]. При снижении содержания серы от 0,025 до 0,012% предел текучести снизился с 225 до 182 МПа (с 22,5 до 18,2 кгс/мм2), относительное удлинение возросло с 35.0 до 41,5%, глубина выдавливания увеличилась с 10,9 до 12,1 Нэ.

Приведенный обзор последних сообщений о влиянии серы свидетельствует о том, что требования но содержанию серы в стали претерпели существенные изменения. Если 15 -20 лет содержание 0,015-  0,020% S в стали обеспечивало требуемые ее свойства, то в настоящее время в массовом масштабе требуются стали с содержанием серы 0,005—0,015%. Учитывая структурные изменения в сталеплавильном производстве, а именно развитие кислородно-конверторного передела, выплавка таких сталей без принятия специальных мер по подготовке шихты становится невозможной.