Электрохимическое легирование переплавляемых сталей гидридообразующими элементами

Abstract

Зaдaчa получения высококачественных сталей не всегда достигается в обычных стaлеплaвильных aгрегaтaх традиционной металлургии. В связи с этим интенсивно развиваются способы ополнительной обработки готовой стали. Одним из таких способов является метод электрошлакового переплaвa (ЭШП). Вместе с тем, практическое использование этого способа, как в металлургической, так и в машиностроительной промышленности выявило, что в ряде случаев электрошлаковый переплав сталей сопровождается значительным дополнительным наводороживанием. Указанное обстоятельство до сих пор сдерживает широкое применение способа ЭШП для переплава многих конструкционных легированных марок сталей, обладающих повышенной флокеночувствительностью (т.е. склонностью к образованию в них водородных трещин – т.н. флокенов). В работе в производственных условиях оценена взаимосвязь между степенью дестехиометризации расплавов флюсов АНФ-6 и АНФ-32 и флокеночувствительностью переплавляемой стали 15Х3НМФА в литом состоянии. С учетом форм существования водорода в железе разработана оригинальная методика (по параметру ФН) количественной оценки флокеночувствительности конструкционных сталей. В производственных условиях исследовано влияние степени восстановительной дестехиометризации флюсов АНФ-6 и АНФ-32 (задаваемой введением в них различных количеств алюминия или церия) на флокеночувствительность переплавляемой стали марки 15Х3НМФА в литом состоянии. Установлено, что присадка к флюсам восстановителей в количестве 0,08...0,16 масс. % позволяет снизить флокеночувствительность стали в 2...3 раза по сравнению с процессами ЭШП на обычных флюсах. Обнаружено также, что при равных степенях дестехиометризации специфичность указанного эффекта зависит от состава флюса. Результатами опытных плавок с введением в исходные шлаковые расплавы (на основе флюсов АНФ-6 и АНФ-32) фторида СеF3 и церия по ходу ЭШП подтверждено, что флокеночувствительность переплавляемых конструкционных сталей (15Х3МФА и 40ХН) определяется остаточным содержанием в последних церия. Однако, эта зависимость имеет явно выраженные минимумы, положение которых связано как с составом переплавляемого металла, так и с составом используемого флюса.

The task of obtaining high quality steela is not always achieved in ussual steel-melting aggregates of traditional metallurgy. In this connection the methods of additional treating of ready steel are intensively developed. One of such methods is the method of electroslag remelting (esr). However, the practical usage of this method, both in metallurgical and machinery industry, has revealed that in some cases the electroslag remelting of steels is accompanied by significant additional hydriding. This circumstance is still holding back widespread usage of esr method for remelting of many structural alloy steels with increased flakes sensibility (i.e, a tendency to form hydrogen cracks – so-called flakes). In the work the relationship between the degree of destoichiometrization of flux melts АНФ-6 and АНФ--32 and flakes sensibility of remelted steel 15Х3НМФА in the molten state in industrial conditions is evaluated. Given the forms of existence of hydrogen in iron the original method (by the parameter Фн) of quantitative assessment of flakes sensibility of structural steels was developed. In the production conditions the effect of degree of reduction destoichiometrization of fluxes АНФ-6 and АНФ-32 (defined by incorporation of different amounts of cerium or aluminum) on flakes sensibility of remelted steel 15Х3НМФА in the molten state was studied. It was established that additive of reduces to fluxes in an amount of 0.08... 0.16 wt. % allows to reduce flakes sensibility of steel 2 ... 3 times as compared with the esr processes in usual fluxes. It was also found that at equal powers of destoichiometrization the specificity of this effect depends on the composition of the flux. With the results of experimental melts with the introduction in the original slag melts (based on flux АНФ-6 and АНФ-32) of fluoride СеF3 and cerium during the esr it was confirmed that flakes sensibility of remelted structural steels (15Х3МФА and 40ХН) is determined by the residual content of cerium in them. However, this relationship has clearly expressed minima, whose position is due to both the composition of remelted metal, and the composition of the used flux.