Effect of processing at the steel vacuum processing unit (SVPU) on desulfurization of unmodified and modified KP-2 steel

Serhii Polishko

doi:10.15587/2312-8372.2019.157676

Автор(и)

Serhii Polishko Дніпровський національний університет імені Олеся Гончара, пр. Гагарина, 72, м. Дніпро, Україна, 49010, Україна https://orcid.org/0000-0003-4388-2317

DOI:

https://doi.org/10.15587/2312-8372.2019.157676

Ключові слова:

багатофункціональні модифікатори, хімічний склад сталі, механічні властивості сталі, неметалеві включення

Анотація

Об'єктом дослідження є процес позапічної обробки колісної сталі КП-2. Одним з найбільш проблемних місць при виплавці сучасних сталей є стабільність хімічного складу через використання неконтрольованих за змістом ломів, шихти і стандартних модифікаторів, які виготовляються плавленим способом.

Для усунення цієї проблеми в ході дослідження використовувалися багатофункціональні модифікатори. Це пов'язано з тим, що запропонований в даній роботі метод модифікування сталі КП-2 має ряд особливостей. В даному випадку встановлено вплив модифікаторів багатофункціональної дії на установці вакуумної обробки сталі на десульфурацію колісної сталі марки КП-2, отриманої в умовах відкритого акціонерного товариства «Інтерпайп НТЗ» (м. Дніпро, Україна). Зокрема, при обробці сталевого розплаву багатофункціональними модифікаторами відбувається не тільки рафінуюча дія, але також підвищення стабільності хімічного складу і рівня механічних характеристик колісної сталі марки КП-2. Це підтверджено представленими в роботі коефіцієнтами варіації і межплавочної різниці (розмахом), отриманими методами статистичної обробки великого масиву даних – 442 серійних плавок і 1 модифікованої (6 коліс).

Завдяки багатофункціональній модифікації дійсно підвищується рівень механічних характеристик і якості готових коліс. У порівнянні з подібними серійними матеріалами, такими як FeSi, FeCa, FeMn, SiCa, застосування нових модифікаторів багатофункціональної дії в колісній сталі КП-2 забезпечує значне зниження масової частки сірки, ніж в тому ж металі, який обробляють традиційним способом. Встановлено, що при застосуванні багатофункціональних модифікаторів змінюється форма неметалевих включень на глобулярну і знижується їх кількість, що також підвищує рівень механічних властивостей колісної сталі КП-2. Отримані коефіцієнти варіації доводять, що механічні характеристики модифікованої сталі КП-2 стабільніші, ніж в серійних плавках тієї ж сталі. Це підвищить попит і якість на ці залізничні колеса.

Біографія автора

Serhii Polishko, Дніпровський національний університет імені Олеся Гончара, пр. Гагарина, 72, м. Дніпро, Україна, 49010

Кандидат технічних наук, старший науковий співробітник, доцент

Кафедра технології виробництва

Посилання

Polishko, S. A., Markova, I. A., Ivchenko, T. I., Nosova, T. V. (2012). Vliyanie elementov na parametry mekhanicheskikh svoystv seriynoy i modifitsirovannoy stali St1kp. Metallurgiya i gornorudnaya promyshlennost', 4, 73–75.
Shapovalov, V. P., Shapovalov, O. V., Shapovalova, O. M., Polishko, S. O. (2011). Pat. No. 93684 UA. Rozkysliuvach-modyfikator dlia obrobky rozplaviv stalei i splaviv. MPK: C22C 35/00, C21C 1/00, C22B 9/10, C21C 7/06, C22C 1/06. No. a200801124; declareted: 30.01.2008; published: 10.03.2011; Bul. No. 5, 4.
Ren, Y., Zhang, L., Yang, W., Duan, H. (2014). Formation and Thermodynamics of Mg-Al-Ti-O Complex Inclusions in Mg-Al-Ti-Deoxidized Steel. Metallurgical and Materials Transactions B, 45 (6), 2057–2071. doi: http://doi.org/10.1007/s11663-014-0121-0
Ostash, O. P., Andreiko, I. M., Kulyk, V. V., Prokopets, V. I. (2012). Tsyklichna trishchynostiikist stalei zaliznychnykh kolis typu KP-2 i KP-T za vplyvu ekspluatatsiinykh temperaturno-sylovykh faktoriv. Problemi mekhanyky zheleznodorozhnoho transporta: Bezopasnost dvyzhenyia, dynamyka, prochnost podvyzhnoho sostava, enerhosberezhenye. Dnipropetrovsk: DNUZhT, 105–106.
Tatarchenko, D. M. (2014). Metallurgiya chuguna, zheleza i stali v obshhedostupnom izlozhenii. Moscow: Kniga po Trebovaniyu, 491.
Lychagina, T., Nikolayev, D., Sanin, A., Tatarko, J., Ullemeyer, K. (2015). Investigation of rail wheel steel crystallographic texture changes due to modification and thermomechanical treatment. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 82, 1–6. doi: http://doi.org/10.1088/1757-899x/82/1/012107
Liu, K. P., Dun, X. L., Lai, J. P., Liu, H. S. (2011). Effects of modification on microstructure and properties of ultrahigh carbon (1.9wt.% C) steel. Materials Science and Engineering: A, 528 (28), 8263–8268. doi: http://doi.org/10.1016/j.msea.2011.07.038
Pryhunova, A. H., Petrov, S. S. (2016). Budova metalevykh rozplaviv i yii vzaiemozviazok z tverdym stanom. Metaloznavstvo ta obrobka metaliv, 2, 17–27.
Brebbia, C., Connor, J. J.; Newkirk, J. W., Popov, A. A., Zhilin, A. S. (Eds.) (2018). Progress in Materials Science and Engineering. Springer, 203. doi: http://doi.org/10.1007/978-3-319-75340-9
Mirsado, O., Milenko, R., Omer, B., Salejman, M. (2011). Alloys with modified characteristics. Mater in Technol, 45 (5), 485–489.
Maślak, M., Skiba, R. (2015). Fire Resistance Increase of Structural Steel through the Modification of its Chemical Composition. Procedia Engineering, 108, 277–284. doi: http://doi.org/10.1016/j.proeng.2015.06.148
Polishko, S. (2017). Effect of modification on the formation of nonmetallic inclusions in KP-T wheel steel. Tekhnicheskaya mekhanika, 4, 112–118.
Polyshko, S. A. (2017). Stabylyzatsyia khymycheskoho sostava pri viplavke kolesnoi staly klassa «S». Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho universytetu imeni Olesia Honchara. Seriia Raketno-kosmichna tekhnika, 1, 78–85.
DSTU GOST 10791-2016. Kolesa tsel'nokatanye (2016). Standartinfo, 29.
Voynov, A. R., Ri, E. X. (2018). Tekhnologiya kompleksnoy obrabotki staley na agregate «kovsh-pech'» (ladle-furnace). Khabarovsk: Tikhookeanskiy gosudarstvennyy universitet, 64.