ИЗМЕНЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ВКЛЮЧЕНИЙ В ПРОЦЕССЕ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ КЛАССА IF

Разработка новых более совершенных материалов для автомобильной промышленности позволяет производить более легкий кузов без потери прочностных характеристик конструкции. Это стало возможным благодаря созданию и последующему внедрению в производство таких марок стали, как IF (Interstitial Free) – стали без свободных атомов внедрения и IF-BH (Bake Hardening) – стали с упрочнением при горячей сушке. Приведен краткий обзор истории появления IF стали и сегодняшняя ситуация при производстве IF стали в России. Одним из критериев качества для сталей класса IF является чистота металла по неметаллическим включениям, которые негативно влияют на пластические свойства материала, приводят к образованию поверхностных дефектов плоского проката и снижают технологичность производства из-за уменьшения скорости разливки стали, так как вызывают «зарастание» сталеразливочных стаканов. В работе представлены результаты исследования содержания, состава, размеров и морфологии неметаллических включений в пробах металла, отобранных по всей технологической цепочке производства стали класса IF на этапах выплавки, внепечной обработки, разливки. Использованы методы количественного металлографического анализа шлифа, электрохимического осаждения (ЭО) с последующим рентгеновским микроанализом выделенных включений, Оже-электронной спектроскопии, фракционного газового анализа (ФГА). В результате анализа включений в исследованных образцах на сканирующем электронном микроскопе по морфологическим признакам выделено пять характерных типов включений, которые снижают эксплуатационные свойства и прочностные характеристики произведенных из них материалов. Результаты анализа неметаллических включений в пробах металла, полученных методом ЭО, находятся в хорошем соответствии с результатами определения оксидных неметаллических включением методом ФГА. С помощью фракционного газового анализа установлена динамика изменения содержания различных типов оксидных неметаллических включений по ходу внепечной обработки стали. Показано, что применение метода ФГА позволяет проводить анализ причин образования неметаллических включений в металле и вносить корректирующие операции в технологический процесс.

1. Hideaki Kimura. Advances in high-purity IF steel manufacturing technology // Nippon steel technical report. 1994. April. No. 61. P. 65 – 69.

2. Зинько Б.Ф., Степанова А.А., Изотов А.В. Особенности технологии выплавки IF-стали со сверхнизким содержанием примесей. – В кн.: Современные достижения в металлургии и технологии производства сталей для автомобильной промышленности. Междунар. семинар 17 – 18 февраля 2004 г., Москва, 2004. С. 57 – 59, 63 – 64.

3. Родионова И., Филиппов Г. Технологические аспекты производства сталей для автомобилестроения // Национальная металлургия. 2004. № 2. С. 93 – 97.

4. Титов В. Стальной прокат для автомобильной промышленности // Национальная металлургия. 2004. № 5. С. 84 – 89.

5. Дзоценидзе Т.Д. Научные аспекты создания новых средств развития транспортной инфраструктуры, реализующих современные достижения металлургии высокопрочных сталей // Металлург. 2008. № 5. С. 6 – 10.

6. Takechi Н. Recent progress in technology for IF-Steels in Japan // Int. Forum for the Properties and Application of IF-Steels. IF-Steels 2003. P. 63 – 71.

7. Такеши Х. Результаты исследований листовой IF-стали // Современные достижения в металлургии и технологии производства сталей для автомобильной промышленности. Междунар. семинар 17 – 18 февраля 2004 г., Москва, 2004. С. 46 – 48.

8. Томас Айхерт. Внедрение технологии RH-вакуумирования стали на примере российских заводов // Металлургическое производство и технология. 2012. № 2. С. 20 – 30.

9. Колесников Ю. А., Бигеев В.А., Сергеев Д.С. Метод моделирования процесса выплавки стали в конвертере с использованием производственных данных // Изв. вуз. Черная металлургия. 2017. Т. 60. №. 9. С. 698 – 705.

10. Toshio Uetani, Nagayasu Bessho. Iron and steelmaking technologies as fundamentals for the steel production // Kawasaki steel technical report. June 2001. No. 44. P. 43 – 51.

11. Zulfiadi Zulhan, Christian Schrade. Vacuum Treatment of Molten Steel: RH (Rurhstahl Heraeus) versus VTD (Vacuum Tank Degasser). 2014 SEAISI Conference and Exhibition, on May 26-29, 2014. Kuala Lumpur.

12. Ghosh Pampa, Ghosh Chiradeep, Ray R.K. Precipitation in in terstitial free high strength steels // ISIJ International. 2009. Vol. 49. No. 7. P. 1080 – 1086.

13. Manish Marotrao Pande, Muxing Guo. Determination of steel cleanliness in ultra low carbon steel by pulse discrimination analysisoptical emission spectroscopy technique // ISIJ International. 2011. Vol. 51. No. 11. P. 1778 – 1787.

14. Rob Dekkers. Ph.D. Thesis. Katholieke Universiteit Leuven. Leuven, Belgium. 2002.

15. Jouni Ikäheimonen, Kauko Leiviskä, Jari Ruuska, Jarkko Matkala. Nozzle clogging prediction in continuous casting of steel // 15th Triennial World Congress on July 21 – 26, 2002. Barcelona, Spain. P. 143 – 147.

16. Tehovnik F., Burja J., Arh B., Knap M. Submerged entry nozzle clog ging during continuous casting of al-killed steel // Metalurgija. 2015. No. 54 (2). P. 371 – 374.

17. Karasev A.V., Gorkusha D., Grigorovich K.V., Jönsson Pär G. Characterization of non-metallic inclusions and clusters in steels by using different modern analytical techniques // 10th International Conference CLEAN STEEL on September 18 – 20, 2018. Budapest, Hungary.

18. Богомолова Н.А. Практическая металлография: Учебник для техн. училищ. – 2-е изд., испр. – М.: Высш. школа, 1982. – 272 c.

19. Elovikov S.S. Auger electron spectroscopy // International Soros Science Education Program. 2001. Vol. 7. No. 2. P. 82 – 88.

20. ГОСТ Р ИСО 16242-2016. Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Химический анализ поверхности. Ожеэлектронная спектроскопия. Регистрация и представление данных. – М.: Стандартинформ, 2016.

21. Krasovskii P.V., Gruner W., Grigorovitch K.V. Comparative study of oxide speciation in steel by inert gas fusion technique // Steel Res. Int. 2006. Vol. 77. No. 1. P. 50 – 58.

22. Grigorovich K., Shibaev S.S. Optimization of the clean steels ladle treatment and non-metallic inclusion control // Metal. 2007. Vol. 5. P. 1 – 8.

23. Karasev A.V., Suito H. Analysis of size distributions of primary oxide inclusions in Fe-10 mass pct Ni-M (M = Si, Ti, Al, Zr, and Ce) alloy // Metall. Mater. Trans. B. 1999. No. 30B. P. 259 – 270.

24. Ohta H., Suito H. Characteristics of particle size distribution of deoxidation products with Mg, Zr, Al, Ca, Si/Mn and Mg/Al in Fe-10 mass % Ni alloy // ISIJ Int. 2006. No. 46 (1). P. 14 – 21.

25. Kanbe Y., Karasev A., Todoroki H., Jönsson P.G. Application of extreme value analysis for two- and three-dimensional determina tions of the largest inclusion in metal samples // ISIJ Int. 2011. No. 51 (4). P. 593 – 602.