6.3 Расчет количества и состава неметаллических включений

Расчет количества и состава НВ производится по термовременной схеме образования НВ, предложенной Явойским В.И., Вишкаревым А.Ф.

Определяем количество докристаллизационных НВ и их состав исходя из условия раскисления стали с 0,65% С; 0,12% Мп; 0,008% Si; 0,034% S и 0,007% Р, 0,306% Al последовательно FeMn, FeSi, Аl и получением стали состава 1,00% С, 0,28% Мп, 0,23% Si, 0,01% S и 0,011% Р, 0,005% Al.

Содержание кислорода в стали на выпуске из сталеплавильного агрегата равно 0,047% масс.

Тогда при [C]=0,65%, a₀=0,00524, [С]=0,00752% масс.

Для заданного химического состава стали находим температуры ликвидус и солидус:

Т_ликв=1812-[80·0,65+7,5·0,28+20·0,23+34·0,034+34·0,007]=1812-60=1752K (1479 ⁰C).

T_сол=1812-[410·0,65+20·0,28+18,6·0,23+940·0,034+184·0,007]=1812- -310=1502K (1229 ⁰C).

Определяем количество докристаллизационных НВ:

Раскисление марганцем:

Определяем содержание кислорода, равновесное с 0,28% Mn при Т_ликв=1752 К:

(15)

(16)

Таким образом, присадка в сталь 0,28% Mn приведет к связыванию следующего количества кислорода в процессе раскисления и охлаждения расплава до Т_ликв:

(17)

При этом образуется количество НВ типа MnO:

Раскисление кремнием:

Определяем содержание кислорода, равновесное с 0,23% Si при Т_ликв=1752 К.

(18)

(19)

Следовательно, при Т_ликв=1793 К, и и, таким образом, после внедрения в металл 0,23 % [Si] последовательно за 0,28 % [Mn] в НВ типа SiO₂ будет дополнительно связано кислорода:

и образуется докристаллизационные НВ типа SiO₂

Раскисление алюминием:

Определяем содержание кислорода, равновесное с 0,005% Al при Т_ликв=1752 К:

(20)

(21)

При вводе алюминия металл будет глубоко раскислен. Содержание кислорода при этом изменится так:

А количество докристаллизационных НВ типа Al₂O₃ составит:

Рассчитаем общее количество и состав образующихся докристаллизационных НВ при условии, что процессы взаимодействия растворенного кислорода и элементов-раскислителей проходит последовательно с достижением состояния равновесия между кислородом и введенным элементом раскислителем до ввода последующего раскислителя. Расчет проводится на 1 т стали:

(22)

Состав образующихся докристаллизационных НВ следующий:

(23)

(24)

(25)

Далее определяем количество посткристаллизационных НВ.

Рассчитаем количество и состав посткристаллизационных НВ. При температуре ликвидус минимальный уровень концентрации кислорода определяется равновесием с 0,005% Al и составляет В двухфазной области между Т_ликв и Т_сол изменение концентрации кислорода будет определяться разницей:

(26)

Рассчитаем значение по уравнению:

(27)

При этом

Изменение концентрации кислорода в двухфазной области (Т_ликв и Т_сол) составит:

Т.е. исключительно малую величину, находящуюся на пределе чувствительности измерения с помощью кислородных зондов и анализаторов на кислород типа «ЛЕКО». Количество посткристаллизационных НВ, состоящих только изAl₂O₃, составит:

(28)