- •Технико-экономическое обоснование работы
- •Общая часть
- •Характеристика стали шх-15
- •Состав электросталеплавильного цеха ЧерМк
- •3 Влияние вредных примесей на свойства стали шх-15
- •3.1 Влияние кислорода
- •3.2 Влияние водорода
- •3.3 Влияние азота
- •3.4 Влияние фосфора
- •3.5 Влияние серы
- •Технологическая часть
- •Технология производства стали шx-15 в условиях электросталеплавильного цеха ЧерМк оао «Северсталь»
- •4.1.1 Операционная карта на выплавку полупродукта в шахтной печи (ок 105-7-01.00.5)
- •Описание процесса выплавки стали шх-15 на шахтной печи
- •Операционная карта на внепечную обработку
- •4.1.4 Внепечная обработка на упк
- •4.1.5 Внепечная обработка на увс
- •4.2 Расчет материального баланса выплавки стали шх-15
- •5 Специальная часть
- •5.1 Методы внепечной обработки на снижение вредных примесей в стали
- •5.1.1 Продувка металла аргоном
- •5.1.2 Обработка стали шлаком
- •5.1.3 Вакуумирование стали
- •6 Расчетная часть
- •6.1 Расчет растворимости водорода в железе и стали шх15
- •6.2 Расчет растворимости азота в железе и стали шх-15
- •6.3 Расчет количества и состава неметаллических включений
- •6.4 Расчет скорости всплывания неметаллических включений
- •6.5 Расчет процесса десульфурации стали
- •6.6 Расчет десульфурации стали при использовании карбида кальция
- •6.7 Расчет сульфидной емкости шлака и коэффициента распределения серы
- •7 Автоматизация производства
- •7.1 Автоматизация процесса доводки стали в ковше
- •8 Экономика
- •9 Безопасность жизнедеятельности
- •9.1 Общая характеристика безопасности процесса производства стали
- •9.2 Анализ опасных производственных факторов
- •9.3 Анализ вредных производственных факторов
- •9.4 Пожарная безопасность
- •9.5 Электробезопасность
- •9.6 Анализ и оценка возможных чрезвычайных ситуаций
- •Охрана окружающей среды
- •Охрана атмосферы воздуха
- •Охрана водного бассейна
- •Литература
3.3 Влияние азота
Н. А. Минкевич установил, что при заметном повышении концентрации азота увеличиваются прочностные характеристики и одновременно снижаются пластические свойства стали. Азот увеличивает хрупкость и твердость стали, способствует уменьшению магнитной проницаемости. Установлено также, что в стали, раскисленной и легированной нитридообразующимися элементами, например титаном или цирконием, повышается содержание нитридов.
Азот совместно с углеродом сообщают стали склонность к старению. Наибольшее снижение ударной вязкости после искусственного старения наблюдается у кипящей стали; сталь, успокоенная кремнием, обнаруживает
небольшую склонность к старению, а эта же сталь, но дополнительно раскисленная алюминием, практически не стареет. Известно также, что углеродистая сталь с концентрацией 0,003% азота при остаточном алюминии
0,02% не стареет, но при содержании в подобной стали 0,007% азота для сохранения нестареющих свойств требуется иметь остаточного алюминия в стали 0,035%. Небольшими концентрациями остаточного ванадия в стали (0,02—0,04%) также обеспечивается нестареющие ее свойства.
Искусственно насыщенная азотом томасовская кипящая сталь (до 0,03%) обладала наибольшей склонностью к старению. Спокойная сталь с 0,20% С, раскисленная кремнием и алюминием, почти не стареет. Кипящая сталь с 0,05% углерода без алюминия, т. е. насыщенная газами, в том числе азотом, сильно стареет. Полуспокойная сталь менее склонна к старению, чем кипящая, и если полуспокойную сталь дополнительно раскислить алюминием, то она становится мало склонной к старению. Имеются также указания на возможность использования небольших добавок бора (0,005—0,015%) для связывания азота в кипящей и полуспокойной стали с целью уменьшения склонности к старению.
Растворимость азота резко уменьшается с понижением температуры. Поэтому при охлаждении жидкого металла и дальнейшем его отвердевании неизбежно образование пересыщенных азотом объемов стали, вследствие чего начинается его выделение. При кристаллизации слитка несвязанный азот ликвирует подобно углероду, фосфору или сере, сосредоточиваясь в центре и головной части его. Из пересыщенных объемов стали азот будет выделяться из раствора не в газообразном виде, а в форме нитридов, устойчивых как при высоких, так и низких температурах. Выпавшая твердая мелкодисперсная фаза нитридов и карбиды вызывают напряженность кристаллической решетки, что и обусловливает явление старения. Этот процесс, как указывалось, приводит к ухудшению пластических свойств стали, повышению ее твердости и хрупкости, снижению магнитной проницаемости, увеличению коэрцитивной силы и потерь на гистерезис.
Иногда азот привлекается специально для полезных целей. Так, если в сталь, содержащую азот, добавить нитридообразующие элементы, то это будет способствовать формированию мелкозернистой структуры, так как образующиеся нитриды будут выполнять роль центров кристаллизации. Известны также приемы устранения транскристаллизации в высокохромистой стали путем ввода азотированным феррохромом или азотированным ферромарганцем до 0,3% азота. Такой прием приводит к образованию нитридов хрома, устранению транскристаллической структуры и формированию мелких зерен.