Новы тэхнічны прагрэс: прамысловае прымяненне тэхналогіі рэгулявання характарыстык для нанамаштабных, мікрамаштабных і макраўключэнняў у высакаякаснай сталі

2026-09-07

Кітай штогод аб'ёме вытворчасць сырой сталі каля 1 мільярда тон, што складае больш за 50% сусветнай вытворчасці. Тым не менш, частка айчынных высакаякасных сталей усё яшчэ адстае ад сусветных эталонаў стабільнасці эксплуатацыйных характарыстык, што абмяжоўвае распрацоўку ключавога абсталявання для нацыянальнай эканомікі і абароннай прамысловасці.

Неметалічныя ўключэнні з'яўляюцца крытычнымі фактарамі, якія пагаршаюць якасць сталі. Яны выклікаюць паверхневыя дэфекты халоднакатаных лістоў, пагаршаюць характарыстыкі зоны цеплавога ўздзеяння пры зварцы тоўстых лістоў з высокай цеплаўкладнасцю, анамальны рост зерня ў зубчастых сталях, дэфекты кантролю ў бясшвовых трубах і трубаправодах, а таксама пагаршаюць гарачую пластычнасць сталей са сярэднім высокім утрыманнем марганцу.

Сучасная сталеліцейная вытворчасць мае добра адладжаныя працэсы ачысткі ад прымешак. Аднак дакладны кантроль рознапамерных уключэнняў застаецца асноўнай перашкодай для вытворчасці высакаякаснай сталі. Больш буйныя ўключэнні выклікаюць больш сур'ёзную дэградацыю ўласцівасцей. Існуюць тры асноўныя тэхнічныя перашкоды: нанаасадкі, як правіла, раствараюцца пры высокай тэмпературы з нестабільнымі функцыямі; разнастайныя мікраўключэнні ўскладняюць шматмэтавую каардынацыю; макраўключэнні ўзнікаюць з-за захопу шлаку, выносу шлаку з каўша, эрозіі вогнетрывалых матэрыялаў і паўторнага акіслення на працягу некалькіх металургічных этапаў, што ўскладняе дасягненне звышчысціні.

Пад кіраўніцтвам прафесара Ян Цзяня з Шанхайскага ўніверсітэта і пры падтрымцы нацыянальных праграм даследаванняў і распрацовак даследчая група супрацоўнічала з буйнымі вытворцамі сталі, у тым ліку Baosteel, Shagang, Shougang Jingtang, Xingcheng Special Steel і Hengyang Valin Steel Tube. Для масавай вытворчасці высакаякасных марак сталі быў распрацаваны поўны набор тэхналогій рэгулявання характарыстык, накіраваных на нанамаштабныя, мікрамаштабныя і макраўключэнні.

Ключавыя інавацыі

Рэгуляванне нанамаштабных асадкаў

Працэсы дэаксідавання Mg/Ca ў спалучэнні з суадносінамі Ti/N і кантролем кіслароднага патэнцыялу расплаву спрыяюць вычышчэнню і павелічэнню колькасці наначасціц TiN. Для сталі, апрацаванай Mg, шчыльнасць часціц TiN павялічваецца больш чым у 10 разоў, а сярэдні памер памяншаецца на 40%. Памер зерня ў зоне тэрмааддзялення (ЗТВ) памяншаецца з 452 мкм да 61 мкм. Пры зварцы з высокім цеплаўкладаннем 500 кДж/см энергія ўдару ў ЗТВ пры тэмпературы -20 °C павялічваецца з 31 Дж да 181 Дж.

Для тоўстых лістоў з мікралегіраванай сталі Nb-B зніжэнне ўтрымання ніобія паляпшае тэрмічную стабільнасць вылучэнняў (Ti,Nb)N. Сегрэгацыя бору на межах зерняў павялічвае долю ўнутрызерністага ацыкулярнага ферыту (IAF) і значна павышае нізкатэмпературную вязкасць пры -40 °C. Для зубчастай сталі мікралегіраванне Nb разам з тэрмамеханічнымі астуджэннямі пракаткай выкарыстоўвае эфект замацавання наначасціц Nb(C,N). Тэмпература кантролю стабільнага зерня аўстэніту павышаецца з ≤930 °C да 960-1000 °C, дасягаючы класа памеру зерня 7,5 пры 980 °C.

Рэгуляванне мікрамаштабных уключэнняў

Раскісленне кампазіта з дапамогай Mn-Ti-Al-Mg/Ca стварае шматкампанентныя складаныя ўключэнні, якія спрыяюць утварэнню IAF у зонах тэрмічнага ўздзеяння зварнога шва. Пры зварцы 500 кДж/см доля IAF дасягае 55,4% для сталі, апрацаванай Mg, і 82% для сталі, апрацаванай Ca, што забяспечвае значнае паляпшэнне ўдарнай вязкасці пры нізкіх тэмпературах.

Каманда высветліла, як мікраўключэнні ўплываюць на гарачую пластычнасць сталей са сярэднім высокім утрыманнем марганцу. Прамысловыя выпрабаванні сталі TWIP з утрыманнем 16%Mn-1,5%Al былі завершаны на 300-тоннай канвертарнай ліцейнай лініі Baosteel, што падтрымлівае серыйную распрацоўку прадукцыі з высокамарганцуючай сталі.

Рэгуляванне макраўключэнняў

Для атрымання высакаякаснай паверхні халоднакатаных аўтамабільных лістоў выкарыстоўваецца электроліз вялікіх узораў для характарыстыкі рэдкіх макраўключэнняў. Аптымізацыя флюсу ў прамежкавым каўшы, кантроль выносу шлаку з каўша, дынамічнае аднаўленне шлаку і высокаасноўны флюс для формы падаўляюць дэфекты макраўключэнняў на пераліўных плітах.

Аналіз першапрычын вызначыў макраўключэнні кампазіта CaO‑Al₂O₃‑SiO₂ як крыніцу ўнутраных лінейных дэфектаў у бясшвовых трубах. Аптымізаваныя працоўныя працэсы рафінавання і бесперапыннага ліцця знізілі колькасць скаргаў кліентаў з 7 выпадкаў на дзесяць тысяч тон да ≤1 выпадку на дзесяць тысяч тон. Частата «дэфектаў у выглядзе лускавінак» знізілася з 0,50 % да менш чым 0,20 %.

Для сталёвых труб звышшырокага тонкага калібра аптымізаваная геаметрыя SEN і кантроль поля патоку ў форме памяншаюць захрасальнасць шлаку, павялічваючы праходнасць ультрагукавога кантролю краёў слябоў да 99,2 %.

Прамысловае прымяненне і перавагі

Гэтыя тэхналогіі шырока ўкаранёны на вядучых айчынных сталеліцейных заводах.

Крыніца: Шанхайскі ўніверсітэт