Разработка технологии модифицирования стали включает в себя обоснованный выбор состава лигатуры, который может обеспечить решение поставленной задачи. К таким наиболее часто возникающим проблемам относятся устранение дефектов газоусадочного характера, снижение загрязнённости отливок неметаллическими включениями, улучшение их механических свойств, повышение хладо- и жаростойкости литья и др. [1].

В общем виде можно отметить, что введение в сталь кальция повышает её жидкотекучесть, видоизменяет оксидные и сульфидные включения, улучшает пластические свойства отливок и др. Дополнение лигатуры барием приводит к повышению усвоения кальция и, соответственно, к усилению положительного воздействия последнего, хотя в ряде случаев отмечается эффективность использования одного бария (без кальция). Редкоземельные металлы (РЗМ) не ухудшают жидкотекучесть стали, снижают содержание в ней серы, эффективно модифицируют неметаллические включения, измельчают литую структуру отливок, ослабляют ликвационные процессы и чувствительность к водороду и др. Активные нитридообразующие элементы (титан, ванадий и др.) ослабляют отрицательное влияние повышенных концентраций азота, измельчают зерно, повышают прочностные характеристики отливок и др. [2].

Технические показатели модифицирования определяются, главным образом, содержанием в металле активных элементов (кальция, РЗМ, магния, титана и др.), и поэтому разрабатываемая технология модифицирования должна обеспечить решение двух основных задач:

• максимальное и стабильное усвоение активных элементов жидким расплавом;
• выявление оптимальных концентраций активных элементов, т.е. оптимизация удельного расхода модификатора.

Имеющийся опыт позволяет сделать следующие рекомендации по разработке технологии модифицирования стали.

1. Модификаторы должны присаживаться в предварительно раскисленный металл, чтобы исключить непосредственное взаимодействие активных элементов (Ca, РЗМ и др.) с кислородом расплава и сохранить их для модифицирования неметаллических включений и формирования необходимой структуры металлической матрицы. Поэтому желательно проводить раскисление стали алюминием либо в печи перед выпуском плавки, либо в раздаточном ковше во время выпуска. В последнем случае модифицирование должно проводиться уже при сливе металла в разливочные ковши.

Учитывая, что эффективность модифицирования существенно зависит от концентрации в металле алюминия [3], для надёжной и оперативной оценки полученных результатов необходим обязательный контроль его содержания в каждой плавке. Желательно также определение, хотя бы периодическое, концентраций используемых активных элементов (Ca, РЗМ, Ti и др.).

2. Необходима отработка времени и места присадки модификаторов. Например, при использовании малых ковшей и коротком сливе они задаются в ковш в самом начале выпуска. При наполнении крупных ковшей рекомендуется порционная присадка фракционированных материалов под струю, начиная примерно с одной четверти-трети высоты ковша и заканчивая при наполнении ковша на две трети. В обоих случаях не допускается предварительная засыпка материалов в горячий ковш, что приводит к возгоранию модификаторов и низкой эффективности их использования.

Имеется опыт принудительного ввода лигатур, в частности РЗМ-содержащих, на штангах после выпуска плавки или модифицирования с помощью порошковой проволоки. Опробована технология внутриформенного модифицирования и присадки материалов в центровую или литейную чашу. Эти технологии обеспечивают максимальную степень усвоения и использования активных элементов. При всех отмеченных выше способах ввода модификатора до его присадки в расплав в него должен задаваться алюминий.

3. Обязательная регламентация минимального размера используемых модификаторов связана с необходимостью отсева мелких и пылевидных фракций, сгорающих в воздухе до попаданиия частиц материалов на струю выпускаемого металла. Максимальный размер используемого модификатора определяется степенью его усвоения, которая, в свою очередь, зависит от температуры сливаемой стали, мощности струи, от ёмкости ковша и продолжительности его наполнения. При слишком крупном размере присаживаемых материалов они не успевают раствориться в металле и сгорают на его поверхности в ковше. Например, при использовнии Si-Ca-Ba-cодержащей лигатуры с подачей её в виде крупки в ковши ёмкостью 1,0..1,5т хладостойкость отливок возрастала при переходе от фракции минус 5,0мм к фракции 1,0…10,0мм, а максимальной она была при фракции 3,0…10,0мм; в «чипсовом» варианте фракция 1,0…15,0 мм оказалась лучше по сравнению с 1,0…10,0 мм. Для ковшей ёмкостью 400 кг оптимальными оказались фракции 1,0…10,0мм в «чипсовом» варианте и 0,8…3,0 мм - при использовании крупки из слитка.

Необходимо учитывать, что при хранении на воздухе обычных кусковых модификаторов, содержащих кальций и барий, в результате взаимодействия с влагой атмосферы происходит их разложение с образованием значительного количества мелочи. Это может привести к нестабильности результатов модифицирования...>>