Волгоградский государственный технический университет, Волгоград, Россия:
Д. В. Руцкий, канд. техн. наук, доцент кафедры «Технология материалов»;
Н. А. Зюбан, докт. техн. наук, профессор кафедры «Технология материалов», эл. почта: tecmat@vstu.ru

АО «Волжский трубный завод» (АО «ВТЗ»), г. Волжский, Россия:
И. В. Неклюдов, главный металлург
А. Ю. Агарков, ведущий инженер-технолог лаборатории выплавки и разливки стали ЦЗЛ

Приведены результаты исследования загрязненности углеродистой стали марки Д неметаллическими включениями в пробах, отобранных на всех этапах металлургического передела в условиях электросталеплавильного цеха (ЭСПЦ) АО «ВТЗ». Исследования показали, что использование алюминия в качестве раскислителя приводит к образованию в стали преимущественно тугоплавких недеформируемых включений корунда (Al₂O₃), имеющих неблагоприятную для дальнейшей обработки давлением форму. Внепечная обработка способствует снижению загрязненности стали неметаллическими включениями, а также модификации и глобуляризации включений корунда. Использование в качестве раскислителя алюминия приводит к повышению загрязненностью неметаллическими включениями непрерывнолитой заготовки. Применение в качестве раскислителя карбида кальция (CaC₂) оказывает положительное влияние на химический состав неметаллических включений, приводит к модификации и глобуляризации на начальных стадиях выплавки включений корунда и получению алюминатов кальция (xСаО·yAl2O3) на основе алюмомагнезиальной шпинели (Al₂O₃)·(MgO). Благоприятная форма включений, образующихся на начальных стадиях внепечной обработки, сохраняется на последующих переделах, что обеспечивает создание благоприятных условий для удаления включений. Использование в качестве раскислителя CaC₂ позволяет получить непрерывнолитую заготовку, обладающую более низкой загрязненностью неметаллическими включениями.

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 18-08-00050\18.

1. Кузнецов А. А., Сумин С. Н., Козлов Г. С. Изменение активности кислорода в процессе внепечной обработки стали при раскислении ее алюминием или карбидом кальция // Научно-технический прогресс в металлургии — 2013: мат-лы междунар. науч. сем. — Череповец : ЧГУ, 2014. С. 30–33.
2. Гаманюк С. Б., Зюбан Н. А., Руцкий Д. В., Ананьева А. Н. Исследование влияния режимов раскисления на формирование и расположение сульфидов в среднеуглеродистых конструкционных сталях // Сталь. 2017. № 2. С. 15–19.
3. Шевцова О. А., Зюбан Н. А., Пегишева С. А. и др. Особенности образования сульфидных включений и их расположение внутри зерна в зависимости от условий раскисления стали 20 // Металлург. 2014. № 5. С. 60–63.
4. Шевцова О. А., Зюбан Н. А., Руцкий Д. В. Особенности формирования сульфидных включений и их влияние на качество низколегированных конструкционных сталей // Металлург. 2010. № 12. С. 54–57.
5. Григорович К. В. Исследование структуры и металлургического качества рельсовых сталей различных производителей // Металлы. 2006. № 5. С. 1–16.
6. Gamanyuk S. B., Zyuban N. A., Rutskii D. V., Babin G. V. Understanding the effect of deoxidation regime on the formation and arrangement of sulphide inclusions and on mechanical properties in steel // CIS Iron and Steel Review. 2018. Vol. 16. P. 44–48.
7. Агбоола О. Ф., Морозова Т. В., Дуб А. В. Неметаллические включения в низколегированной трубной стали // Металлург. 2005. № 4. С. 67–73.
8. Григорович К. В., Красовский П. В., Трушникова А. С. Анализ неметаллических включений — основа контроля качества стали и сплавов // Аналитика и контроль. 2002. Т 6. № 2. С. 133–142.
9. Кислинг Р., Ланге Н. Неметаллические включения в стали : пер. с англ. / под. ред. В. М. Розенберга. — М. : Металлургия, 1968. — 124 с.
10. Григорович К. В., Гарбер А. К. Анализ процессов внепечной обработки углеродистых сталей // Перспективные материалы. 2011. № 13. С. 13–25.
11. Шахпазов Е. Х., Зайцев А. И., Шапошников Н. Г., Родионова И. Г., Рыбкин Н. А. К проблеме физико-химического прогнозирования типа неметаллических включений. Комплексное раскисление стали алюминием и кальцием // Металлы. 2006. № 2. С. 3–13.
12. Takashi Kimura, Hideaki Suito. Calcium Deoxidation Equilibrium in liquid iron // MMTB, 1994. Vol. 25B. P. 33–42.
13. Котельников Г. И., Зубарев К. А., Мовенко Д. А. и др. Построение кривой раскисления железа кальцием // Электрометаллургия. 2016. № 6. С. 10–18.
14. Fujiwara H., Tano M., Yamamoto K., Ichise E. Solubility and activity of calcium in molten iron in equilibrium with lime and thermodynamics of calcium containing iron melts // ISIJ Int. 1996. Vol. 35, No. 9. P. 1063–1071.
15. Кудрин В. А. Теория и технология производства стали : учеб. для вузов. — М. : Мир, ООО «Издательство ACT», 2003. — 528 с.
16. Лаптев Д. М. Задачи и упражнения по термодинамике растворов. — М. : Металлургия, 1965.
17. Shin J. H., Park J. H. Formation Mechanism of Oxide-Sulfide Complex Inclusions in High-Sulfur-Containing Steel Melts // Metallurgical and Materials Transactions B. 2018. Vol. 49B. P. 311–324.
18. Ерошкин С. Б., Прудов К. Э., Попов О. В. и др. Повышение чистоты металла при внепечной обработке карбидом кальция // Сталь. 2007. № 12. С. 26–28.
19. Чайкин В. А., Чайкин А. В., Косимов А. Д. и др. Новый материал для диффузионного раскисления в агрегате комплексной обработки сталей // Черные металлы. 2018. № 9. С. 10–15.
20. Котельников Г. И., Зубарев К. А., Мовенко Д. А. и др. Построение кривой раскисления железа кальцием // Электрометаллургия. 2016. № 6. С. 10–18.
21. Свяжин А. А., Крушке Э., Свяжин А. Г. Применение карбида кальция при выплавке низкоуглеродистой стали // Металлург. 2004. № 11. С. 43–45.
22. ГОСТ 1778–70 (ISО 4967). Сталь. Металлографические методы определения неметаллических включений (Steel. Metallographic methods for the determination of nonmetallic inclusions). — Введ. 29.07.2011.
23. Lis T. Modification of oxygen and sulphur inclusions in steel by calcium treatment // Metalurgija. 2009. Vol. 2, No. 48. P. 95–98.
24. Huemer K., Wolf G., Sormann A., Frank G. Auswirkungen einer Kalziumbehandlung auf die Entstehung und Zusammensetzung von nichtmetallischen EinschlOssen bei der Erzeugung von aluminiumberuhigten Stahlen für Langprodukte // BHM. 2005. 150. Heft 7. S. 237–242.
25. Поживанов М. А., Шахпазов Е. Х., Свяжин А. Г. Выплавка стали для автолиста. — М. : Интерконтакт Наука, 2006. — 166 с.
26. Воскобойников В. Г., Кудрин В. А., Якушев A. M. Общая металлургия. — М. : Академкнига, 2002. — 168 с.
27. Шахпазов Е. Х., Зайцев А. И., Шапошников Н. Г., Родионова И. Г. и др. К проблеме физико-химического прогнозирования типа неметаллических включений. Комплексное раскисление стали алюминием и кальцием // Металлы. 2006. № 2. С. 3–13.
28. Бигеев А. М., Бигеев В. А. Металлургия стали. Теория и технология плавки стали : учеб. для вузов — 3-е изд. перераб. и доп. — Магнитогорск : МГТУ, 2000. — 544 с.
29. Айзатулов Р. С., Харлашин П. С., Протопопов Е. В., Назюта Л. Ю. Теоретические основы сталеплавильных процессов : учеб. пособие для вузов. — М. : МИСиС, 2004. — 320 с.
30. Pires J. C. S., Garcia A. Study of the Nature of Non-Metallic Inclusions in Samples of Aluminum and Silicon Killed Low Carbon Steels, Collected in the Refining Treatment and Continuous Casting Stages // Materials Research. 2004. Vol. 7. No. 4. P. 517–521.