REDUCING CONTAMINATION OF HIGH-QUALITY STEEL NON-METALLIC INCLUSIONS AND THE INFLUENCE OF THE METHOD OF SELECTING A METAL SAMPLE ON ITS EVALUATION
DOI:
https://doi.org/10.32339/0135-5910-2024-6-27-50Keywords:
non-metallic inclusions, aluminum-killed steel, improvement of technology for the production of high-quality steels, chemical composition of slag, desulfurization, assimilation of non-metallic inclusions by slag, scanning electron microscopy method, method of melting in an inert gas flow, method of metal sampling, purity of materialsAbstract
The paper presents a literature review on the sources of non-metallic inclusions (NIs) in high-quality steel, as well as studies covering all aspects of this problem, is presented. Modern ways to reduce the contamination of high-quality steel are considered. The objects of the study were candy samples of metal used for express analysis of the chemical composition of steel, special “clean” rod metal samples, as well as metal samples taken from metal products. For a more accurate assessment of the NI content in the liquid metal or for conducting in-depth research and optimization tasks to reduce NIs in the metal, it is recommended to use special samplers that can take a metal sample in an inert atmosphere and without access to air. The task was set to investigate changes in NIs from the steel ladle to the intermediate ladle and the continuously cast billet, i. e. along the technological chain, and to assess possible sources of NIs in the final metal products. Using scanning electron microscopy and melting in an inert gas flow on a gas analyzer for aluminum-killed pipe steel, the total oxygen content, compositions and morphology of NIs were studied. In order to reduce the content of NIs in high-quality steel, measures aimed at reducing, first of all, inclusions of exogenous nature due to the ingress of slag into the continuously cast metal during casting are considered. NIs are also formed due to the processes of secondary oxidation of the metal during casting on the continuous casting machine and the non-optimal technology of modifying the inclusions with calcium. To eliminate these negative elements of the technology for producing high-quality steel, effective corrective measures for improving the end-to-end steel production technology are presented.
References
Muan A., Osborn E. F. Phase Equilibria Among Oxides in Steelmaking. — Reading, Mass., USA: Addison Wes-ley, 1965. P. 4.
Kiessling R., Lange N. Non-Metallic Inclusions in Steel. — London: The Institute of Materials, 1978. P. 13–50.
Wännenberg K. Study on Clean Steel: State of the Art and Process Technology in Clean Steelmaking. — Brus-sels: IISI, 2004. — 504 p.
Kiessling R. Clean Steel – a debatable concept // Metal Science. 1980. V. 15. no. 5. P. 161–172.
Sahai Y., Emi T. Tundish technology for clean steel production. — New Jersey: World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd., 2008. — 316 p.
Гольцов В. А., Ботвина Л. Р., Иоффе А. В. и др. Перспективные материалы: учебное пособие / Под ред. Д. Л. Мерсона. — Тольятти: Изд-во ТГУ, 2017. T. VI. — 313 с.
Nakashima J., Ton T. Improvement of Continuously Cast Slabs by Decreasing Nonmetallic Inclusions // Nip-pon Steel Technical Report. 2013. № 8. P. 42–47.
Yu H., Ji C., Chen B. etc. Characteristics and evolution of inclusion induced surface defects of cold rolled IF sheets // Journal of Iron and Steel Research International. 2015. № 22. P. 17–23.
Costa e Silva A. L. The effects of non-metallic inclusions on properties relevant to the performance of steel in structural and mechanical applications // Journal of Materials Research and Technology. 2019. № 8. P. 2408–2422.
Garrison W. M., Wojcieszynski A. L. A discussion of inclusion volume fraction on the toughness of steel // Ma-terials and Science Engineering. 2007. № 467. P. 321–329.
Anmark N., Karasev A., Jonsson P. The effect of different non-metallic inclusions on the machinability of steel // Materials. 2015. V. 2. № 8. P. 751–783.
Burnnet M. E., Glaws P. C., Gynther D. K. Effect of Non-Metallic Inclusions on Bending Fatigue Performance in High Strength 4140 Steel // Bearing Steel Technologies. 2017. № 11. P. 502–518.
Hara T., Asahi H., Ogawa H. Conditions of hydrogen-induced corrosion occurrences of X65 Grade Line Pipe Steels in Sour Environment // Corrosion. 2004. № 60. P. 1113–1121.
Пумпянский Д. А., Пышминцев И. Ю., Выдрин А. В. и др. Основы металловедения и технологии произ-водства труб из коррозионно-стойких сталей. — М.: Металлургиздат, 2023. — 681 с.
Seetharaman S., McLean A., Guthrie R., Sridhar S. Treatise on process metallurgy // Process fundamentals. 2014. V. 1. — 952 p. DOI: 10.1016/C2010-0-66691-0.
Park J. H., Zhang L. Kinetic Modeling of Nonmetallic Inclusions Behavior in Molten Steel: A Review // Metal-lurgical and Materials Transactions B. 2020. V. 51. P. 2453–2482. DOI: 10.1007/s11663-020-01954-1.
Явойский В. И., Выног Тьюнг, Горохов Л. Ф. Раскисление углеродистых и низколегированных сталей // Сталь. 1970. № 3. С. 228–233.
Пумпянский Д. А., Тютюник С. В., Колоколов Е. А. и др. Производство высококачественной колесной стали. Часть 1. Технологические аспекты качества непрерывнолитых заготовок для производства же-лезнодорожных колес // Металлург. 2021. № 1. С. 18–23.
Emi T. Improving steelmaking and steel properties // Fundamentals of Metallurgy. 2005. P. 503–554. DOI: 10.1533/9781845690946.2.503.
Григорян В. А., Белянчиков Л. Н., Стомахин А. Я. Теоретические основы электросталеплавильных про-цессов. — М.: Металлургия, 1987. — 272 с.
Романов А. Е., Бецофен С. Я., Выбойщик М. А. Перспективные материалы: учебное пособие / Под ред. Д. Л. Мерсона. — Тольятти: Изд-во ТГУ, 2023. T. X. — 536 с.
Nakashima J., Toh T. Improvement of Continuously Cast Slabs by Decreasing Nonmetallic Inclusions // Nip-pon Steel Technical Report. 2013. V. 104. P. 42–47.
Ohno T., Ohashi T., Matsunaga H. etc. Study of Large Nonmetallic Inclusions in Continuous Cast Al–Si Killed Steel // Transactions of the Iron and Steel Institute of Japan. 1974. V. 15. P. 407–416. DOI: 10.2355/isijinternational1966.15.407.
Ботников С. А. Новый подход к разработке эффективной технологии производства стали с низким со-держанием неметаллических включений // Черные металлы. 2023. № 7. C. 22–29. DOI: 10.17580/chm. 2023.07.02.
Моров Д. В., Ботников С. А., Лавров В. Н. Методы оценки процессов вторичного окисления металла в промежуточном ковше УНРС. Часть 1. Практические примеры оценки вторичного окисления // Черные металлы. 2018. № 9. C. 34–39.
Соммервиль И. Д. Измерение, прогноз и применение емкостей металлургических шлаков: труды IV Международной конференции «Инжекционная металлургия 86» (11–13 июня 1986 г., Лулеа, Швеция). — М.: Металлургия, 1990. C. 107–120.
Slag Atlas. 2nd Edition. Edited by Verein Deutscher Eisenhüttenleute (VDEh). — Düsseldorf: Verlag Stahleisen GmbH, 1995. — 616 p.
Nakamura T., Ueda Y., Toguri J. M. A new development of the optical basicity // Journal of the Japan of Met-als and Materials. 1986. V. 50. № 5. P. 456–461. DOI: 10.2320/jinstmet1952.50.5_456.
Pires J. C., Garcia A. Modification of oxide inclusions presents in aluminum-killed low carbon steel by addition of calcium // Rem Revista Escola de Minas. 2004. V. 3. № 57. P. 183–189. DOI: 10.1590/S0370-44672004000300008.
Bannenberg N. Inclusion modification to prevent nozzle clogging // ISS Steelmaking Conference Proceedings. 1995. P. 457–463.
Шешуков О. Ю., Сафонов В. М., Мурысев В. А. и др. Корректировка шлакового режима в сталеразли-вочном ковше при внепечной обработке стали для получения гомогенного высокоосновного шлака в условиях выксунского металлургического завода // Металлург. 2022. № 3. С. 28–32.
Метелкин А. А., Шешуков О. Ю., Савельев М. В. и др. Оптимизация шлакового режима в агрегате «ковш печь» // Металлург. 2022. № 6. С. 34–37.
Глазов В. М., Павлова Л. М. Химическая термодинамика и фазовые равновесия / 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Металлургия, 1988. — 560 с.
Павлов В. В., Темлянцев М. В., Корнева Л. В. и др. Дефекты и качество рельсовой стали: справ. изд. — М.: Теплотехник, 2006. — 218 c.
Григорович К. В. Фракционный газовый анализ — новое направление в контроле качества материалов // Аналитика и контроль. 2000. Т. 4. № 3. С. 244–251.
Григорович К. В. Фракционный анализ кислорода в металлах — особенности и возможности метода // Аналитика и контроль. 2002. Т. 6. № 2. С. 151–158.
Григорович К. В. Неметаллические включения в чистых сталях и методы их контроля: сборник трудов VIII Международного конгресса сталеплавильщиков. — Нижний Тагил: НТМК, 2005. — 609 с.
Shinohara Y., Hara T., Nakasugi H. Metallurgical design of UOE line pipe for sour service // Nippon Steel Tech-nical Report. 1979. № 14. 66 p.
Обработка стали кальцием: материалы международного симпозиума по обработке стали кальцием / Пер. с англ.; под ред. и с предисловием Б. И. Медовара. — Киев: ИЭС им. Е. О. Патона АН УССР, 1989. — 216 c.
Bannenberg N. Metallurgie von Eisen und Stahl / 06–07 April 2000 Mainz Wissenschaftsverlag, Aachener Stahlkolloquium. 2000. P. 179–188.
Zhao D., Li H., Cui Y., Yang J. Control of inclusion composition in calcium treated aluminum killed steels // ISIJ International. V. 56. № 7. 2016. P. 1181–1187.
Моров Д. В., Ботников С. А., Ерыгин В. А. и др. Совершенствование мониторинга и контроля сквозной технологии производства рулонного и листового проката в ЛПК: сборник трудов XIV Международного конгресса сталеплавильщиков. — Электросталь, 2016. С. 502–511.
Моров Д. В., Ботников С. А., Ерыгин В. А. Совершенствование мониторинга и контроля сквозной техно-логии производства рулонного и листового проката в ЛПК // Сталь. 2017. № 7. C. 15–20.
Кудашов Д. В., Мурсенков Е. С., Степанов П. П. и др. Освоение технологии внепечной обработки и раз-ливки трубных сталей с требованием по стойкости в H2S-средах в условиях Литейно-прокатного ком-плекса // Металлург. 2017. № 8. C. 48–62.
Моров Д. В., Ботников С. А., Ерыгин В. А. Совершенствование технологии производства рулонного и листового проката в ЛПК ВМЗ // Металлург. 2018. № 1. C. 55–62.
Мурсенков Е. С., Кудашов Д. В., Кислица В. В. и др. Особенности технологии модифицирования каль-цием и церием трубной стали с требованием по стойкости в H2S-средах // Металлург. 2018. № 10. C. 27–35.
Науменко В. В., Багмет О. А., Мурсенков Е. С. Освоение производства в условиях литейно-прокатного комплекса проката трубного назначения из хладостойких и стойких к сероводородному растрескива-нию сталей системы микролегирования V–N // Металлург. 2019. № 2. C. 42–52.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Copyright (c) 2024 ЧЕРНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ. Бюллетень научно-технической и экономической информации
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
