Управління якістю сталі 110г13л на основі вдосконалення режиму розкислення і моделювання механічних властивостей

Аналітична процедура фракційного газового аналізу зразків 8 промислових плавок першої серії сталі 110Г13Л (табл.2) виконана на газоаналізаторі ТС-436 фірми LECO. При фракційному газовому аналізі із підвищенням температури розплаву оксиди відновлюються вуглецем, а кисень екстрагується з розплаву у вигляді окислу вуглецю згідно з реакцією (7):

MeXOY + YC(ГР) = X[Me](Fe-Mn-C(нас)) + YCO(газ). (7)

У табл. 3 представлені дані про вміст кисню в різних формах його існування в зразках сталі: загальний вміст, включаючи поверхневий кисень та кисень порожневої поправки [O]1; вміст в зразку [O]2, включаючи поверхневий кисень за вирахуванням кисню порожневої поправки; порожнева поправка на вміст кисню [O]3; кількість кисню, адсорбованого поверхнею зразка [O]4; вміст кисню у включеннях [O]5. Результати дослідження використані при корегуванні параметрів плавки і режиму розкислювання сталі алюмінієм.

Таблиця 3 Масова доля кисню (%) у зразках складу сталі 110Г13Л, яка визначена методом ФГА

З даних табл.3 виходить, що, незважаючи на дотримання діючої технології виплавки, загальний вміст кисню в досліджених зразках різних плавок істотно відрізняється від мінімального значення 50,6·10-4 до максимального 532,3·10-4 % мас. При цьому основна кількість кисню в зразках міститься в оксидних неметалевих включеннях: від 32,7·10-4 до 500,2·10-4 % мас., що обумовлено як відмінністю залишкової концентрації алюмінію, так і ендогенним і екзогенним характером їх походження. Температури початку відновлення різних оксидів (Tпоч) помітно відрізняються одна від одної, що дозволяє надійно їх розділяти в процесі аналізу. Ррезультати дослідження методом ФГА видів неметалевих включень сталі 110Г13Л плавки 2-150 (лінія на графіку - температура нагріву зразка ).

В результаті ФГА в зразку виявлено 6 піків. Вміст загального кисню в пробі 2-150 склав [О]1 - 50,6·10-4%, поверхневий кисень [О]4 - 9,8·10-4%. Загальний вміст кисню в піках [О]5-32,7·10-4%. Після обробки даних еволограми установлені типи включень: (Мn,Fе)·O; МnО; SiO2; МnО·Аl2Оз, Аl2Оз·SiO2. Результати ФГА зразка плавки 2-167. В результаті ФГА в зразку виявлено 8 піків.

Вміст загального кисню в пробі 2-167 - [О]1 - 86,3·10-4%, поверхневий кисень [О]4 - 6,9·10-4%. Загальний вміст кисню в піках [О]5 - 66,6·10-4%. Температура початку піків змінюється від 1418 К до 1811 К, а Тmax -від 1600 К до 1853 К. Пикам відповідають сполуки систем FeO-SiO2; MnO·SiO2; MnO·Al2O3, Al2O3- SiO2, твердий розчин в системі MnO-Al2O3, а також SiO2.

У третьому розділі експериментально досліджено елементний хімічний склад неметалевих включень і проведена їх ідентифікація, виконана методом рентгеноспектрального мікроаналізу. У табл. 4 наведені характеристики плавок другої серії. Результати дослідження неметалевих включень зразків промислових плавок сталі 110Г13Л приведені на рис.4-5.

Таблиця 4 Хімічний склад і фізико-механічні властивості досліджуваних зразків сталі 110Г13Л

Експериментальні дослідження неметалевих включень другої серії промислових плавок сталі 110Г13Л (табл. 4) показали, що від металургійних чинників, і перш за все, залишкового вмісту алюмінію в сталі, залежить морфологія і кількість неметалевих включень. У правому верхньому кутку спектрограми наведена таблиця результатів кількісної обробки, де перша колонка чисел(S) - площа піків аналітичної лінії, для відповідного хімічного елементу.

Друга колонка (dS) - погрішність знайденого значення площі, яка визначається по залишковому неспівпаданню модельної та початкової ділянки спектрів. Третя колонка (S,%) є відсотком площі піку в загальній сумі площ всіх піків спектрограми.

Одержані дані підтверджують головну концепцію досліджень про визначальний вплив вмісту елементів - розкислювачів і співвідношення компонентів металевого розплаву на процеси формування неметалевих включень і кінцевий склад неметалевих включень, що утворюються - продуктів розкислювання сталі. Достовірність отриманих в роботі даних підтверджуються тим, що вони узгоджуються із діаграмою. Аналітична залежність виду неметалевих включень від концентрацій марганцю з урахуванням складу продуктів розкислення сталі алюмінієм; це ілюструється залежністю рівноважного вмісту кисню від концентрацій алюмінію і марганцю. Морфологію включень вивчали методами металографії і фактографічного аналізу на оптичному мікроскопі NEOPHОT 32 та електронному растровому мікроскопі JSMT-300 (Японія). Зразки сталі шліфували, включення вивчали стандартними методами металографії та ці ж зразки використовували для подальшого дослідження. При вмісті залишкового алюмінію менш ніж 0,020% утворюються в основному глобулярні включення на силікатній основі, а при вмісті [Al] залиш, % більш ніж 0,035% з'являються ограновані включення галакситу (MnO·Al2O3) і корунду.

У роботі Wasai К. та інших показано, що в металі, розкисленому алюмінієм, при різних швидкостях охолоджування утворюються первинні і вторинні неметалеві включення різної форми (дендритні, типу “кленовий лист”, сферичні, мережні і коралоподібні, що також підтверджує результати даного дослідження.

Видно гострокутні неметалічні включення, ідентифіковані як фази галакситу. За результатами досліджень, при кінцевому розкисленні рідкої сталі 110Г13Л алюмінієм його вміст, визначений спектральним аналізом у 30 зразках сталі, коливається для різних плавок від 0,011% до 0,076%. Методами оптичної та електроноскопічної металографії на аншліфах досліджені морфологія і характер розташування оксидних включень залежно від залишкового вмісту алюмінію в сталі 110Г13Л. В сталі, яка розкислена алюмінієм, кількість глинозему в складі оксидних включень становить 70-90%. Дослідженнями металографії включень у відливках встановлено, що вид та кількість включень залежать від залишкового вмісту алюмінію. При невеликій кількості введеного алюмінію можуть утворюватися кремнемарганцеві силікати, при цьому, до вмісту 0,030% алюмінію неметалеві вкраплення мають вид силікатів, понад 0,035% - значно збагачені глиноземом, аж до переходу їх в шпінельний тип - (Fe,Mn)·О· Al2O3. Вплив кінцевого вмісту алюмінію, неконтрольованого на виробництві до початку проведення даної дисертаційної роботи, в рамках вимог здавального контролю та ГОСТ 7370-98, виявляється не тільки як фактор, що визначає розкисленість металу та формування включень регламентованого складу, але і як параметр технології, що забезпечує формування мікроструктури металу. Алюміній в сталі не тільки забезпечує зниження вмісту кисню, а й проявляє модифікуючий ефект. Останній виявляється в тому, що тонкодисперсні продукти взаємодії розчинених в сталі алюмінію і азоту (нітриди) розташовуються по границях зерен аустеніту та при термічній обробці можуть частково перешкоджати зростанню зерна. За експериментальними даними мінімальний середній вміст азоту у сталі 110Г13Л становить 0,0115 % мас., а максимальний - 0,0285 % мас.

У четвертому розділі розроблені методологічні підходи до моделювання залежності механічних властивостей сталі від її хімічного складу з використанням поліноміальних, статистичних моделей, отриманих розкладом у тригонометричний ряд, а також фізико-хімічних математичних моделей. У вирішуваній задачі здійснювався пошук зв'язку між хімічним складом сталі і її механічними властивостями при базовій технології виробництва високомарганцевої сталі, коли залишковий вміст алюмінію не контролювався. Використовуючи метод найменших квадратів знаходили коефіцієнти регресії:

В = (XTX)-1XTY, (8)

де Х - матриця умов експерименту; ХТ - транспонована матриця; Y - вектор результатів.

У зв'язку з цим хімічний склад сталі, що вивчається, містить змінні, які не є незалежними. Звідси добуток матриці умови експериментів XTX не дорівнює одиничній діагональної матриці ЕXTX, отже, Х - не ортогональна матриця. Тому знайдені коефіцієнти регресії bi не даватимуть роздільної оцінки значущості внеску впливу фактора на показник механічної властивості, яка вивчається. Аналогічна ситуація спостерігається при побудові статистичної моделі, що враховує парні або нелінійні взаємодії хімічних елементів. Для вирішення задач такого класу потрібне застосування специфічних підходів. Одним з варіантів рішення задач з виродженою матрицею коефіцієнтів є модифікований метод А.Н.Тихонова. У матричній формі рішення має вигляд:

, (9)

де , ХТ , Y - дивись вище; Е - одинична діагональна матриця; б - поправочний коефіцієнт.

Величину визначають за формулою:

, (10)

де N - число експериментів; t - коефіцієнт, що змінюється в границях від 1?10-3 до 1?10-7.

При експериментально - статистичному дослідженні залежності зв'язків між вхідними (хімічний склад сталі 110Г13Л) і вихідними параметрами (механічні властивості), описували у вигляді поліномів 1 го та 2 го ступенів. Проводилось послідовне ускладнення виду полінома, з метою вибрати такий вид полінома, який би забезпечував максимальну точність апроксимації. Була вибрана модель другого ступеня, яка має подвійні та потрійні взаємодії:

Y=b0+b1x1+b2x2+b3x3+b4x4+b5x5+b1,2x1x2+b1,3x1x3+..+bk-1,kxk+..+b1,2,3x1x2x3+b1,2,4x1x2x4+..+bk-2,k-1,kxk-2xk-1xk+....+b1x12+b2x22+b3x32+b4x42+b5x52, (11)

де bk - емпіричні коефіцієнти; хk - фактори.

Крім математичних моделей, одержаних у вигляді поліномів, одержаний зв'язок між вхідними і вихідними параметрами у вигляді тригонометричного ряду:

, (12)

де b0,b1,p..b5p -емпіричні коефіцієнти; k - номер гармоніки; m - номер коефіцієнта.

На основі співставлення значень критеріїв точності апроксимації, одержаних для поліноміальних моделей та моделей, отриманих із розкладанням у тригонометричний ряд для п'яти факторів (C, Mn, Si, P, S), зроблений висновок про кращу на 20% точність апроксимації для тригонометричних моделей у порівнянні з поліноміальними. Симплекс - трикутник з прогнозними значеннями по межі міцності.

Властивості сталі, розраховані за моделлю, відображені в трикутниках, у середині яких представлені прогнозні значення механічних властивостей. Особливістю моделі, одержаної у вигляді тригонометричного ряду, у порівнянні з моделлю у вигляді поліному є її ускладнена періодичність. Проецювання виконано для системи, яка складається з трьох компонентів (Mn, С, Si). Змінні такої системи є пропорціями i-х компонентів суміші. Властивості сталі, розраховані за моделлю, відображені у трикутниках, у яких представлені прогнозні значення механічних властивостей. Дані методи застосовані до багатокомпонентних систем для задач прогнозування. Для вирішення задач управління доцільно використовувати фізичні моделі.

Для моделювання з метою прогнозування складу і властивостей сталі 110Г13Л в роботі використана методика, яка базується на введенні в зв'язок між хімічним складом і механічними властивостями багатокомпонентних систем проміжної ланки - комплексу інтегральних і парціальних параметрів, що характеризують хімічний і структурний стан досліджуваної системи. Інтегральними параметрами електронної будови розплаву або продуктів його кристалізації як хімічно єдиної системи є її хімічний еквівалент Zy в багатокомпонентній системі (C, Mn, Si, P, S), що підсумовує дані про заряди компонентів з урахуванням вірогідності утворення зв'язків різного типу, та структурний параметр d, що характеризує середньостатистичну відстань між атомами, при допущенні, що матеріал знаходиться в гомогенному стані. Моделювання структури залізовуглецевих розплавів здійснюється через пошук умов стабільності ефективних зарядів.

При цьому дослідження взаємозв'язку механічна властивість - хімічний склад сталі 110Г13Л ділиться на дві частини. Перша частина є процесом вибору для кожної групи матеріалів фізико-хімічних критеріїв, адекватно тим, які відображають особливості їх будови і зарядового стану. Друга частина - пов'язана з установленням зв'язку між фізико-хімічними параметрами механічних властивостей сталі і побудовою статистичних моделей для прогнозування механічних властивостей сталі 110Г13Л. Для вибірки 281 промислової плавки розраховано модельні параметри структури в пакеті програм “Розплав”, яка розроблена та функціонує у ІЧМ ім. З.І.Некрасова НАН України, з метою прогнозування механічних властивостей сталі 110Г13Л залежно від хімічного складу сталі 110Г13Л (табл.5).

Таблиця 5 Хімічний склад, механічні властивості та модельні параметри електронної взаємодії в сталі

Проведена статистична обробка даних 281 плавки, одержано модельні параметри: d, нм та Zy, е.

Параметр d приймає значення від 2,6690 нм до 2,7059 нм, стандартне відхилення у = 0,006831. Для оцінки практичної цінності розроблених моделей виконано розрахунки показників механічних властивостей і порівняння їх з експериментальними величинами пасивного експерименту. Розрахункові значення механічних властивостей за моделлю приведені в табл.6. Одержані дані свідчать про те, що середні відхилення розрахункових величин від експериментальних даних різних авторів знаходяться на рівні 10-20%. Таким чином, підтверджується працездатність запропонованих математичних моделей і можливість використання їх для прогнозу механічних властивостей сталі 110Г13Л. Фізико-хімічне моделювання дозволяє прогнозувати механічні властивості сталі, які вивчаються, і одночасно враховувати фізико-хімічні взаємодії в металі. На основі такої математичної моделі можна ефективно управляти технологією виплавки сталі 110Г13Л.

Таблиця 6 Порівняння результатів моделювання механічних властивостей сталі 110Г13Л із даними пасивного експерименту (* Mn-13,6%, C-1,0%, Si-0,7%, S-0,012%, P-0,09%)

Картограми для границі міцності сталі та ударної в'язкості представлені на рис.9 та 10, відповідно.

У п'ятому розділі дисертації узагальнені результати досліджень економічної ефективності запропонованих і реалізованих науково-технічних рішень, які включають регламентацію режиму розкислення сталі, щодо зниження витрат алюмінію із 5 кг/т до 1 кг/т, яке знайшло відображення в технологічній інструкції № 092. 25.210.000.11 від 09.02.2001 р.; корекцію хімічного складу сталі 110Г13Л, шляхом регулювання кількості і співвідношення базових елементів (Mn, C, Si). Достовірність впровадження технологічних рішень підвищення якості сталі 110Г13Л та досягнуту економічну ефективність в умовах промислового підприємства підтверджено актом ВАТ “ДнСЗ” від 21.08.2002.

Основні висновки

Головним підсумком дисертаційної роботи є розроблена та впроваджена в промислове виробництво технологія виплавки високомарганцевої сталі 110Г13Л, обґрунтована за допомогою аналізу технологічних факторів режим розкислення, який забезпечує підвищення якості відливок хрестовин. Рішення цієї важливої виробничої задачі стало можливим завдяки комплексу теоретичних і експериментальних досліджень, виконаних на базі фізико-хімічного, металофізичного, рентгеноспектрального, металографічного аналізу, а також на основі фракційного газового аналізу у поєднанні з використанням методів математичного моделювання, що дозволило вивчити вплив параметрів технології на формування неметалевих включень та на механічні властивості металу та обґрунтувати приведені нижче висновки і рекомендації.

Хімічний склад досліджуваної сталі, який регламентується вимогами ГОСТ 7370-98, передбачає широке коливання вмісту легуючих елементів - Mn 11,5%ч16,5%, С 1%ч1,3%, Si 0,3%ч0,9%. Варіації хімічного складу сталі 110Г13Л призводять до неекономної витрати легуючих елементів і розкислювачів, що, в свою чергу, може впливати на якість і собівартість продукції. При цьому існуючий рівень показників механічних властивостей сталі 110Г13Л не в повної мірі забезпечує якість хрестовин першої групи. Резервом підвищення якості сталі є вдосконалення режиму розкислення алюмінієм та скорочення широкого коливання границь хімічного складу всередині ГОСТ 7370-98 з одночасним забезпеченням найвищих механічних властивостей.

Вивчено процеси дефосфорації та зневуглецювання, у напрямку досягнення високого ступеня дефосфорації сталевої ванни; виконано термодинамічний аналіз даних і реакцій розкислювання сталі 110Г13Л вуглецем, марганцем, кремнієм, а також аналіз кінцевого розкислення високомарганцевої сталі алюмінієм. Визначено вміст кисню у модельованому сплаві (Mn 13%, C 1,3%, 0,09% Р, 0,02% S) з урахуванням вмісту елементів: 0,6% Si, що дорівнює [O] = 0,92·10-2%; при 0,030% Al - [O] = 1,05·10-2%; при розрахунках із 0,6% Si, 0,030% Al - [O] = 0,98·10-2%.

Вивчено природу неметалевих включень із використанням методу фракційного газового аналізу, та кількісно визначений вміст кисню: зв'язаного з поверхнею зразка, розчиненого в металі, зв'язаного в різні типи неметалевих включень. Незважаючи на дотримання діючої технології виплавки, загальний вміст кисню в досліджених зразках різних плавок коливається від мінімального значення 50,6·10-4 до максимального 532·10-4 % мас. При цьому основна кількість кисню в зразках міститься в оксидних неметалевих включеннях: від 32,7·10-4 до 500,2·10-4 % мас., що обумовлено як відмінністю залишкової концентрації алюмінію, так і ендогенним і екзогенним характером їх походження.

На аншліфах електроноскопічним методом в площинах зламу зразків сталі на енергодисперсійному пристрої РЕММА - 101 А досліджено морфологію оксидних включень залежно від залишкового вмісту алюмінію в сталі 110Г13Л (на 30 промислових зразках); при вмісті алюмінію від 0,011% до 0,020% Al методами металографії визначено вид силікатів глобулярної форми; при вмісті алюмінію від 0,020% до 0,030% переважають два типи неметалевих включень - силікати і ограновані вкраплення типу галаксит ( MnO·Al2O3); в інтервалі [Al]залиш % від 0,030% до 0,075% присутні ограновані включення MnO·Al2O3. Рекомендовано вміст залишкового алюмінію в сталі 110Г13Л, який повинен бути в межах 0,020%ч0,030%. У сталі, розкисленій алюмінієм, кремнезем у включеннях практично відсутній. Зафіксовані включення, в яких вміст SiO2 не перевищує 10-20%. За результатами аналізу з 115 включень в 41 включенні містилася сірка (в границях 0,3-0,4% S). Одиничні сульфідні включення мали в складі до 20-24% S при високому вмісті в них марганцю. За експериментальними даними мінімальний середній вміст азоту у сталі 110Г13Л становить 0,0115 % мас., а максимальний - 0,0285 % мас.

Для прогнозування рівня показників механічних властивостей для сталі розроблені математичні моделі з представленням аналітичних виразів у вигляді поліномів із розкладанням в ряди Фур'є з врахуванням впливу п'яти факторів (C, Mn, Si, P, S) - хімічного складу сталі; на основі одержаних коєфіціентів регресій спрогнозовані показники механічних властивостей хрестовин для високомарганцевої сталі 110Г13Л першої групи якості.

За методом рішення багатокритеріальних задач сталеплавильного виробництва на основі фізико-хімічного моделювання (теорія д.т.н., проф. Е.В.Приходька) одержана математична модель для сталі 110Г13Л шляхом згортки зв'язків об'єкту. Для кожної механічної властивості одержані топографії поверхонь відгуку, які дозволяють прогнозувати підвищення механічних властивостей сталі. Топографія трендової поверхні відгуку в заданих координатах (тривимірні картограми) є ефективним засобом дослідження складних нелінійних залежностей, оцінки екстремумів поверхні відгуку та вибору стабільних режимів технології виробництва цієї сталі (ГОСТ 7370-98).

За підсумками досліджень розроблена і впроваджена технологія розкислення сталі 110Г13Л алюмінієм. Порівняльні дослідження якості металу показали, що зі зниженням витрати алюмінію, виплавленого на свіжій шихті, спостерігається підвищення показників всіх механічних властивостей, особливо границі міцності. Запропоноване скорочення витрати алюмінію з 5кг/т за технологічною інструкцією щодо виплавки високомарганцевої сталі ВАТ “ДнСЗ” № 092. 25.210.000.11 від 22.09.2000 р. до 0,5ч1кг/т за новою технологічною інструкцією № 092. 25.210.000.11 від 09.02.2001 р. привело до зниження собівартості сталі 110Г13Л.

Основні результати дисертації опубліковані в роботах

Гасик М.И., Квасова Л.С., Соценко А.В., Казаков С.С. Исследование влияния раскисления и термической обработки на микроструктуру и механические свойства отливок из электростали 110Г13Л//Теория и практика металлургии. - 2000. - №3. - С.37 - 39.

Гасик М.И., Квасова Л.С., Соценко А.В., Казаков С.С. Рентгеноспектральное микрозондовое исследование неметаллических включений в отливках из стали Гадфильда, раскисленной алюминием//Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2000. - № 3. - С. 28 - 31.

Квасова Л.С., Братутин В.Г. Регрессионный анализ механических свойств отливок из электростали 110Г13Л с целью прогнозирования оптимального химического состава//Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2001. - №5. - С. 28-30.

Квасова Л.С., Братутин В.Г. Прогнозирование механических свойств отливок из электростали 110Г13Л //Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2001. - №6. - С.29 - 30.

Квасова Л.С. Аналитический метод коррекции химического состава стали 110Г13Л//Теория и практика металлургии. - 2001. - № 6.-С.19 - 23.

Гасик М.И., Григорович К.В., Квасова Л.С. Исследование типов оксидных неметаллических включений в стали 110Г13Л фракционным газовым анализом//Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2002. - № 4. - С.25 - 27.

Квасова Л.С. Прогнозирование механических свойств стали 110Г13Л на основе физико-химического моделирования//Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2002. - №1.-С.25 - 28.

Квасова Л.С. Методика прогнозирования механических свойств стали 110Г13Л с помощью тренд-анализа//Матеріали Першої всеукраїньскої науково-практичної конференції “Україна- наукова - 2001”. - Том 8. Технічні науки. Дніпропетровськ-Дніпродзержинськ-Суми: 2001.-С. 24 - 25.

Квасова Л.С., Гасик М.И., Григорович К.В. Исследование оксидных неметаллических включений в стали 110Г13Л методом фракционного газового анализа // Збірник наукових праць X Міжнародної науково - практичної конференції.12-16 травня 2003 р./ Ред. кол. Луньов В.В. та інш. - Запоріжжя: ЗНТУ, 2003. - С.23 - 25.

Семенов И.А., Овчарук А.Н., Квасова Л.С. Морфология и типы неметаллических включений в стали 110Г13Л, выплавленной с использованием CSiC- брикетов // Збірник наукових праць X Міжнародної науково - практичної конференції.12-16 травня 2003 р./ Ред. кол. Луньов В.В. та інш. - Запоріжжя: ЗНТУ, 2003 - С.29 - 30.

Анотація

Квасова Л.С.Управління якістю сталі 110Г13Л на основі вдосконалення режиму розкислення і моделювання механічних властивостей. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.16.02. - Металургія чорних металів. - Національна металургійна академія України, Дніпропетровськ, 2004.

Дисертація присвячена розробці технологічних рішень, що забезпечують підвищення якості сталі шляхом розробки науково - обґрунтованого режиму розкислення та зниження матеріальних витрат коштовних ресурсів з використанням математичного моделювання механічних властивостей при виплавці в електросталеплавильних печах.

Промисловий сектор економіки України характеризується розвиненою транспортною інфраструктурою. У загальному обсязі вантажообігу і пасажирських перевезень більш 73% припадає на долю залізничного транспорту. Розгорнена довжина головних залізничних колій становить понад 31 тис. км. На 1 км довжини припадає від 2 до 3 стрілочних переводів, так що загальна їх кількість на залізницях України становить понад 65 тис. шт. Стрілочні переводи є складними і відповідальними елементами залізничної колії, що працюють у напружених умовах. Міждержавний транзит через територію України величезний, але нереалізований національний ресурс більш ефективної роботи транспорту. Раціональний режим розкислення сталі алюмінієм та підвищення механічних властивостей повинні сприяти збільшенню якості вітчизняних стрілочних переводів. Для обґрунтування вибору режиму розкислення алюмінієм в роботі проведено комплекс рентгеноспектральних, фізико - хімічних досліджень та фракційний газовий аналіз. Вивчено процеси дефосфорації та зневуглецювання, у напрямку досягнення високого ступеня дефосфорації сталевої ванни; виконано термодинамічний аналіз даних і реакцій розкислення сталі 110Г13Л вуглецем, марганцем, кремнієм, а також аналіз кінцевого розкислення алюмінієм; визначено вміст кисню у модельованому сплаві та вплив вмісту залишкового алюмінію на формування неметалевих включень в сталі 110Г13Л; експериментальними дослідженнями неметалевих включень сталі 110Г13Л показана залежність морфології та виду неметалевих включень від залишкового вмісту алюмінію. Розроблено математичні моделі для прогнозування механічних властивостей (уВ,у0,2,ш, ц, KCU) сталі 110Г13Л. На підставі цих досліджень теоретично обґрунтовані, експериментально підтверджені результати роботи, які забезпечують підвищення якості сталі. У промислових умовах реалізовані технічні рішення по удосконаленню режиму розкислювання, підбору хімічного складу, яки дозволяють одержати першу - другу групу якості. З використанням математичних методів планування експериментів і статистичної обробки результатів установлені обмеження на хімічний склад для отримання сталі 110Г13Л першої або другої групи якості. Економічний ефект отримано від зниження витрат коштовного ресурсу алюмінію з 5кг/т до 1 кг/т.

Ключові слова: сталь 110Г13Л, вдосконалення технології, дослідження, розкислення, залишковий алюміній, ресурсозберігання, хімічний склад, моделювання, ефективність

Аннотация