автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Исследование и разработка эффективных технологий ковшовой обработки сталей для труб нефтепромыслового назначения

На правах рукописи

СЕМЕРНИН ГЛЕБ ВЛАДИСЛАВОВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ КОВШОВОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛЕЙ ДЛЯ ТРУБ НЕФТЕПРОМЫСЛОВОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Специальность 05.16.02 - «Металлургия черных, цветных и редких

металлов»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 0 иАЗ 2012

Москва - 2012

005017585

Работа выполнена в Центре физической химии, материаловедения, биметаллов и специальных видов коррозии ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П. Бардина».

Научный руководитель:

Зайцев Александр Иванович, доктор физ.-мат. наук, профессор

Официальные оппоненты: Смирнов Николай Александрович,

доктор технических наук, профессор МГВМИ

Котельников Георгий Иванович, кандидат технических наук, доцент кафедры металлургии стали и ферросплавов НИТУ «МИСиС»

Ведущая организация: Институт металлургии и материаловедения

РАН им. А.А.Байкова

Защита диссертации состоится «24» мая 2012 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.132.02 при Национальном исследовательском технологическом университете «МИСиС» (НИТУ «МИСиС») по адресу: 119049, г.Москва, Ленинский проспект д.б, ауд.305.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Национального исследовательского технологическом университете «МИСиС» (НИТУ «МИСиС»). Автореферат диссертации размещен на официальном сайте НИТУ «МИСиС» - http://www.misis.ru/. Текст автореферата и объявление о защите направлены для размещения в сети Интернет Министерством образования и науки Российской Федерации по адресу: référât vak@mon.gov.ru.

Отзывы на автореферат диссертации (в двух экземплярах, заверенных печатью) просьба направлять по адресу: 119049, г.Москва, Ленинский проспект, д.4, Ученый совет. Копии отзывов можно направлять по e-mail: gsemernin@yandex.ru.

Автореферат разослан «23» апреля 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д.212.132.02 доктор технических наук, профессор

А.Е.Семин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Прогресс в металлургической технологии привел к изменению типов неметаллических включений, структурного состояния и других факторов, определяющих качество стали для нефтепромысловых систем, тепловых сетей и других ответственных назначений. Во многом, характер влияния новых типов неметаллических включений на коррозионную стойкость и эксплуатационную надежность стали не установлен. Одно из последних достижений материаловедения низколегированных сталей состоит в получении доказательств, что их стойкость против локальной коррозии в водных хлорсодержащих средах контролируется присутствием неметаллических включений определенного вида, образующихся в процессе ковшовой обработки, способных ускорять коррозионные процессы и получивших название коррозионно-активные неметаллические включения (КАНВ). Их отрицательное влияние на коррозионную стойкость стали может существенно превосходить вклад положительных факторов, связанных с оптимизацией химического состава и структурного состояния металла. В результате имеет место снижение продолжительности эксплуатации металлопродукции до 3-12 месяцев вместо планового показателя - 8-10 лет. Ряд потребителей труб нефтепромыслового назначения ввел технические требования к низкому содержанию КАНВ (не более 2 вкл/мм2).

Отмеченные обстоятельства определяют необходимость решения проблемы обеспечения нефтегазодобывающего, топливно-энергетического комплексов новыми сталями с низким содержанием КАНВ, этим объясняется актуальность работы. Сформулированная задача является предельно сложной из-за быстрого расширения круга используемых материалов, технологических приемов, повышения интенсивности воздействия на металл и может быть решена с применением методов физико-химического прогнозирования процессов образования и эволюции неметаллических включений в условиях современного металлургического производства. На их основе могут быть найдены эффективные технологические приемы, позволяющие получать требуемое низкое содержание неблагоприятных типов неметаллических включений при разных способах выплавки металлического полупродукта, используемых при производстве металла для труб рассматриваемого назначения.

Цель настоящей работы состояла в разработке эффективных технологий и освоении производства углеродистых и низколегированных сталей с гарантированно низким содержанием неблагоприятных типов неметаллических включений путем создания эффективных приемов обработки металла на базе современных физико-химических методов прогнозирования и управления типом, количеством, морфологией неметаллических включений

Для достижения поставленной цели работы необходимо было решить ряд взаимосвязанных задач:

1) Установить состав и морфологию новых неблагоприятных типов неметаллических включений.

2) Определить условия и механизмы образования новых типов неметаллических включений, технологические параметры, их контролирующие.

3) Разработать научные основы, создать и освоить технологии производства высококачественных углеродистых и низколегированных сталей для труб нефтепромыслового назначения с гарантированно низким содержанием неблагоприятных типов неметаллических включений для разных способов выплавки полупродукта (мартеновского, конвертерного и электросталеплавильного) и технологических схем обработки металла.

Научная новизна. В результате выполненных теоретических и экспериментальных исследований в рамках настоящей работы получены следующие новые результаты:

1. Установлено, что, независимо от способа выплавки металлического полупродукта, низкое содержание КАНВ в стали достигается при использовании технологии обработки металла в ковше, построенной на единых принципах. Ее ключевой особенностью является оригинальный способ изменения концентрации алюминия в металле, доводимой с малых значений до марочной только на завершающей стадии ковшовой обработки стали.

2. Установлено, что одним из типов включений, выявляемых как КАНВ, являются композиции на основе ?у^0-А1203 с сульфидной составляющей из СаБ и/или МпБ. При этом основной причиной их образования в процессе ковшовой обработки и непрерывной разливки стали, раскисленной алюминием, является взаимодействие металлического расплава с футеровкой и шлаком. Трансформация включений на основе М§0-А120з в КАНВ происходит в результате отложения на их поверхности СаБ и/или МпБ, благодаря кристаллографической близости решеток, в процессе кристаллизации стали, охлаждения непрерывнолитой заготовки и при дальнейших переделах (нагрев под горячую прокатку, прокатка, термическая обработка).

3. Установлено, что важным условием получения низкого содержания КАНВ является шлаковый режим. Состав шлака должен обеспечивать его гомогенность в диапазоне температур ковшовой обработки с учетом возможного снижения температуры при проведении операций доводки. При использовании покровного шлака системы Са0-А1203-8Ю2-М§0 с содержанием (MgO) = 5-12% и (8Ю2) = 6-16% основным условием, обеспечивающем его оптимальные функциональные характеристики и эффективное удаление КАНВ, является соблюдение отношения (СаО)/(А12Оз) в диапазоне 1,5-2,4.

4. Впервые показано, что оптимальный диапазон продолжительности обработки расплава аргоном в промывочном режиме, который позволяет обеспечить чистоту по всем типам КАНВ, ограничивается 6-10 минутами. Ее снижение не гарантирует достаточное удаление из металла КАНВ на основе

алюминатов кальция. При увеличении продолжительности обработки более 10 минут возможно повышение содержания в стали КАНВ на основе композиций М§0-А1203, вызванное длительным совместным присутствием в стали алюминия и кальция.

Практическая значимость работы состоит в следующем:

1. Для разных способов выплавки металлического полупродукта разработаны и освоены эффективные технологии производства сталей марок 20, 20-КСХ, 20-КТ с гарантированным низким содержанием КАНВ (не более 2 вкл/мм2) для эксплуатации в экстремальных условиях нефтепромысловых систем Западной Сибири и Крайнего Севера. Разработанные технологии использованы для производства заготовок, проката и труб по заказам ОАО «Сургутнефтегаз» в условиях мартеновского цеха (ОАО «Тагмет»), конвертерного производства (ЧерМК ОАО «Северсталь») и электросталеплавильного производства (литейно-прокатный комплекс (ЛПК) ОАО «ОМК-сталь», филиал в г. Выкса). Всего произведено и поставлено более 30 тысяч тонн металлопродукции.

2. Разработаны научные основы и созданы универсальные эффективные технологические приемы, обеспечивающие требуемое низкое содержание в стали неблагоприятных типов неметаллических включений в условиях современного сталеплавильного производства. На основании результатов физико-химического моделирования и расчета, выпуска опытных партий сталей 20-КТ и 20-КСХ, обоснован необходимый расход кальцийсодержащих материалов при производстве углеродистых и низколегированных сталей с обеспечением требований к чистоте по КАНВ.

3. Впервые показано, что технологические приемы, направленные на обеспечение требуемого низкого содержания КАНВ, одновременно способствуют эффективному удалению неметаллических включений, контролирующих возникновение отсортировки по различным типам дефектов металла.

На защиту выносятся следующие положения:

• условия и механизмы образования и трансформации новых типов неметаллических включений на основе алюмомагниевой шпинели при обработке жидкой и твердой стали;

• закономерности влияния технологических параметров производства на тип, количество, морфологию неметаллических включений, присутствующих в стали;

• ключевые технологические параметры и приемы, контролирующие чистоту стали по неметаллическим включениям, и оптимальные их численные значения для разных (мартеновский, конвертерный, электропечной) способов выплавки и схем обработки металла;

• научные и технологические основы производства высококачественных углеродистых и низколегированных сталей с гарантированно низким содержанием неблагоприятных типов неметаллических включений;

• доказательства эффективности разработанных технологических решений и технологий.

Достоверность полученных результатов в работе обеспечивается применением современных методов и методик исследования, хорошей воспроизводимостью и согласованностью результатов исследований, положительными результатами промышленного освоения разработанной технологии ковшовой обработки разных марок сталей для труб нефтепромыслового назначения, обеспечивающей требуемое низкое содержание КАНВ.

Соответствие содержания диссертации паспорту специальности, по которой она рекомендуется к защите. Работа соответствует формуле и пункту 15 области исследования специальности 05.16.02 - «Металлургия черных, цветных и редких металлов».

Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на 8 конференциях: 1-й научно-технической конференции «Коррозионные марки сталей в трубной промышленности», г. Таганрог, 2009 г; 2-й научно-технической конференции «Коррозионные марки сталей в трубной промышленности», г. Таганрог, 2010 г; 2-й международной конференции «Современные требования и металлургические аспекты повышения коррозионной стойкости и других служебных свойств углеродистых и низколегированных сталей», г.Москва, 2010 г; XI международном конгрессе сталеплавильщиков «ТРАНСМЕТ 2010», г. Нижний Тагил, 2010 г; 2-й конференции молодых специалистов «Перспективы развития металлургических технологий», г.Москва, 2010 г.; российско-китайском симпозиуме «Новые материалы и технологии», г.Шанхай, 2009 г.; VI международной научно-технической конференции «Современные методы и технологии создания и обработки материалов», г.Минск, 2011 г.; 3-й конференции молодых специалистов «Перспективы развития металлургических технологий», г.Москва, 2011 г.

Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 11 статьях, из них 7 статей в журналах из перечня ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов и списка литературы. Работа изложена на 156 страницах машинописного текста, содержит 59 рисунков, 38 таблиц. Список использованной литературы включает 123 наименования отечественных и зарубежных авторов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, сформулированы цель и задачи исследования, научная новизна и практическая значимость результатов работы.

Глава 1. Аналитический обзор литературы

В первой главе приведен аналитический обзор литературных данных, в котором рассмотрены современные тенденции развития металлургии, возможности новых технологий по повышению качества производимой

металлопродукции. Показано, что их внедрение привело к изменению типов, усложнению состава присутствующих в современных сталях неметаллических включений, влияние которых на свойства до настоящего времени детально не изучено. В частности, основной причиной аномально высоких скоростей коррозии металлопродукции нефтепромыслового назначения является присутствие КАНВ, которые образуются из-за использования неоптимальных технологических параметров и приемов при ковшовой обработке стали. Выявлены механизмы образования КАНВ двух типов: 1 - на основе алюминатов кальция и 2 - включений с оксидным ядром сложного состава на основе алюминатов кальция и оболочкой из сульфида кальция. Рассмотрены технологические приемы, обеспечивающие низкое содержание таких включений.

В то же время, использования технологических приемов, направленных на получение низкого содержания таких включений, оказалось недостаточным для обеспечения требуемой чистоты по КАНВ. Кроме того, при использовании ранее разработанных технологий зафиксирована повышенная отсортировка металлопроката и/или труб по дефектам поверхности, что также свидетельствует о недостаточной их эффективности. Таким образом, очевидной является необходимость уточнения условий, природы и механизмов образования КАНВ разных типов и разработка технологических приемов, которые обеспечат чистоту стали по всем видам таких включений. На этом основании сформулированы цель и задачи настоящей работы.

Глава 2. Материал и методики исследования

Основной объем исследований выполнен на металле опытно-промышленных партий стали типа 20: углеродистой стали 20-КТ (14 плавок) производства ОАО «Тагмет», низколегированной стали 20-КСХ (28 плавок) производства ЧерМК ОАО «Северсталь» и стали 20 (34 плавок) производства литейно-прокатного комплекса ОАО «ОМК-сталь». В таблице 1 представлены требования к химическому составу сталей указанных марок.

Таблица 1 - Требования, предъявляемые к химическому составу исследованных марок стали_

Марка стали Содержание элементов, %

С 81 Мп Р Си № Сг Аб N А1 ИЬ

20-КСХ Мт 0,14 0,17 0,4 - - - 0,10 0,10 - - 0,020 0,03

Мах 0,2 0,37 0,8 0,009 0,020 0,30 0,30 0,30 0,08 0,010 0,050 0,06

20-КТ Мт 0,17 0,17 0,35 - - - - - - - 0,01 -

Мах 0,24 0,37 0,8 0,012 0,015 0,30 0,30 0,25 - - 0,05 -

20 Мт 0,14 0,17 0,4 - - - - - - - 0,020 -

Мах 0,22 0,37 0,8 0,009 0,020 0,30 0,30 0,30 0,08 0,010 0,050 -

Предварительные исследования, направленные на выявление ключевых технологических параметров и особенностей производства, проводились на 52 плавках стали 20-КТ (производства ОАО «Тагмет»), 14 плавках стали 20 (производства ЛПК ОАО «ОМК-сталь»), 42 плавках стали 20-КСХ

(производства ЧерМК ОАО «Северсталь»), выполненных по использованным ранее технологиям (ниже «исходные технологии»).

Технологическая схема производства стали 20-КТ и труб из нее включает выплавку в 270-тонной мартеновской печи, ковшовую обработку на установке ковш-печь (УКП), непрерывное литье заготовок круглого сечения, прокатку с получением бесшовных труб, которые подвергаются термической обработке. Производство стали 20-КСХ на ЧерМК ОАО «Северсталь», предназначенной для получения электросварных труб, заключается в выплавке в 400-тонном кислородном конвертере, ковшовой обработке на установке доводки металла (УДМ) и УКП, непрерывной разливке в слябы толщиной 250 мм, прокатке на полосы толщиной 6-12 мм на непрерывном широкополосном стане «2000». В условиях ОАО «ОМК-стапь» металл выплавлялся в 180-тонной дуговой сталеплавильной печи (ДСП), подвергался ковшовой обработке на УКП, разливался на машине непрерывного литья заготовок (MHJI3) в слябы толщиной 90 мм и прокатывался на полосы толщиной 6-9 мм.

В связи с формированием новых типов КАНВ на основе апюмомагниевой шпинели, указанные стали, произведенные по исходным технологиям, обеспечивающим низкое содержание КАНВ на основе алюминатов кальция в условиях ЧерМК ОАО «Северсталь» и ОАО «Тагмет», перестали обеспечивать требуемое низкое содержание КАНВ (не более 2 вкл/мм2).

Поставленные в работе задачи определили выбор методов исследования. Количественную оценку содержания неметаллических включений производили по ГОСТ 1778-70, метод Ш. Контроль загрязненности стали КАНВ осуществляли по методике ОАО «Северсталь» и НИФХИ им. Л.Я.Карпова «Методика оценки степени загрязненности коррозионно-активными неметаллическими включениями». Анализ типов и составов включений производили методами электронной микроскопии и энергодисперсионного микроанализа с помощью сканирующего электронного микроскопа Jeol JSM - 6610LV, оснащенного системой энергодисперсионного микроанализа INCA Energy Feature XT, а также волнодисперсионным спектрометром INCA Wave 500 (Oxford Instruments). Коррозионные испытания образцов проводили в реальных условиях эксплуатации на одном из нефтепромысловых трубопроводов Западной Сибири с определением скорости общей коррозии по потере массы образцов за время испытаний (336 часов). Закономерности влияния технологических параметров производства на содержание КАНВ исследовали на основании подходов, сформулированных в [1] с помощью современных методов статистической обработки путем определения коэффициентов парной корреляции. Для решения задач по выявлению условий и механизмов образования новых типов КАНВ были применены методы термодинамического, физико-химического прогнозирования процессов формирования и эволюции неметаллических включений в ходе обработки жидкой стали, основанные на современных подходах к трактовке

комплексного раскисления, десульфурации, других процессов взаимодействия в системе металл-шлак-газ с использованием элементов новой теории металлургических расплавов [2].

Глава 3. Исследование состава и морфологии КАНВ в стали различных способов выплавки

В главе 3 приведены результаты исследования состава и морфологии неметаллических включений (НВ), в том числе КАНВ на основе апюмомагниевой шпинели, в образцах металла разных производителей.

Детально были исследованы образцы проката из металла 10 плавок стали 20-КСХ ЧерМК ОАО «Северсталь» (по 6 образцов от каждой плавки). При оценке неметаллических включений по ГОСТ 1778-70 установлено (рис. 1, а), что наиболее распространенными типами НВ являются силикаты недеформирующиеся (средний балл по 10 плавкам - 1,94), и хрупкие (1,05), а также сульфиды (1,52). Однако, согласно существующим представлениям, при производстве стали 20-КСХ по действующей технологии, формирование НВ на основе кремнезема в таком количестве маловероятно.

а б

Рисунок 1 - Среднее содержание неметаллических включений разного типа в образцах проката стали 20-КСХ производства ЧерМК ОАО «Северсталь» (а - оценка по ГОСТ 1778-70, б - по результатам анализа состава включений)

С целью выяснения отмеченного противоречия выполнено исследование состава всех НВ, присутствующих на микрошлифах, учет которых возможен с использованием оптического микроскопа, применяемого для оценки в соответствии с ГОСТ 1778-70 (размером более 2 мкм). По полученным результатам они условно разделены на следующие группы: выделения МпБ характерной вытянутой формы, корунда, включения сложного состава и «прочие» включения (рисунок 1, б). Наиболее распространенными во всех изученных образцах металла являются НВ сложного состава, состоящие более чем из 3 элементов, представляющие собой модифицированные продукты раскисления и десульфурации глобулярной формы, в том числе - алюминаты кальция и композиции на основе М^0-А1203, часть из которых имеет сульфидную составляющую на основе Са8 и МпБ в различных соотношениях. Аналогичная закономерность

МпЭ

8%

НВ сложного пРОЧие корунд

состава (>3 эл-тов) 72%

наблюдалась при исследовании образцов от проката и труб из стали 20-КТ и 20, полученных с использованием других способов выплавки металлического полупродукта. Таким образом, традиционная оценка по ГОСТ 1778-70 в настоящее время не позволяет адекватно классифицировать НВ по составу и оценивать их влияние на эксплуатационные характеристики металлопродукции.

Исследованы составы КАНВ в сталях, производимых по исходным технологиям на разных предприятиях с использованием обработки металла кальцием и без ее применения. В образцах проката стали 20-КСХ производства ЧерМК ОАО «Северсталь», обнаружено, что оксидная составляющая включений является композицией на основе К^0-А1203 (содержание алюминия - 11-47%, магния - 3-16%, кислорода 24-48%). Сульфидная составляющая представлена в виде сульфидов кальция и марганца (содержание серы 14-77%, кальция 6-48%, марганца 0-59%). Большинство исследованных включений имели размеры 2-12 мкм. Аналогичные результаты получены при проведении исследования составов КАНВ в образцах металла от непрерывнолитых заготовок и труб из стали 20-КТ производства ОАО «Тагмет» по исходной технологии.

Напротив, в образцах проката стали 20 производства ЛПК ОАО «ОМК-Сталь» более 50% КАНВ представляют собой включения на основе алюминатов кальция. Включения на основе М^0-А1203 (рис. 2) имеют сплошную сульфидную оболочку.

Рисунок 2 - Диаграммы распределения элементов по сечению КАНВ в образце проката стали 20 производства ЛПК ОАО «ОМК-Сталь» (а - общий вид хЮООО, суммарный спектр; б - магния; в - алюминия; г - кислорода; д -распределение железа (матрица); е - серы; ж - марганца; з - кальция)

Результаты исследования свидетельствуют, что КАНВ на основе композиций \4gO-Al2O3 в настоящее время присутствуют в низколегированных сталях различных производителей. Коррозионная активность таких включений подтверждена промысловыми коррозионными испытаниями образцов с разным их содержанием. Для примера в таблице 2

приведены результаты промысловых испытаний образцах труб из стали 20-КТ производства ОАО «Тагмет».

Таблица 2 - Результаты определения содержания КАНВ и коррозионной стойкости образцов металла от труб из стали 20-КТ_

Номер варианта КАНВ |вкл./мм21 Скорость коррозии при промысловых испытаниях [мм/год]

1 2

ЭТ 5-1 2(1,57) 0 (0,07) 0,067

ЭТ 5-2 2 (2,27) 0 (0,49) 0,026

ЭТ 5-3 6 (5,52) 1 (1,38) 0,363

Получено, что, так же как и включения на основе алюминатов кальция, КАНВ на основе композиций К^0-А1203 могут провоцировать снижение коррозионной стойкости стали в водных хлорсодержащих средах.

Глава 4. Теоретический анализ условий формирования КАНВ на основе алюмомагниевой шпинели

Необходимость разработки технологических приемов, позволяющих получить сталь с низким содержанием КАНВ на основе композиций Гу^О-А1203, потребовала детального исследования природы и механизмов образования таких включений.

г = -0,3374 г = -0,3727

Рисунок 3 - Зависимость содержания КАНВ в стали 20-КСХ от (РеО) в покровном шлаке (а) и окисленности полупродукта на выпуске (б)

Статистический анализ влияния технологических факторов на содержание КАНВ в стали 20-КСХ, произведенной на ЧерМК ОАО «Северсталь» по исходной технологии, показал, что при снижении (РеО) в покровном шлаке <1,5% и окисленности полупродукта на выпуске из конвертера <500 ррт, наблюдается тенденция повышения содержания КАНВ (см. рис.3). Таким образом, формирование рассматриваемых включений происходит более интенсивно в стали, обрабатываемой в ковше при хорошо раскисленном состоянии металла и покровного шлака. По всей видимости, в таких условиях становится возможным процесс восстановления магния из

футеровки сталеразливочного и промежуточного ковшей, в особенности, при высоком содержании в стали алюминия и обработке кальцийсодержащими материалами. При высоком содержании М§0 возможно также частичное восстановление магния из покровного шлака.

Взаимодействие [А1] и N/^0 при температурах ковшовой обработки (1873К) может происходить с образованием различных продуктов:

(1) (2)

(3)

(4)

(5)

Кр = 84,8 Кр = 7,5-10"' Кр = 7-10"'

Кр = 3,2-10* Кр = 8,6 -10 .

М§0 + 2[А1] = {А120} + {Mg} MgO + [А1] = {АЮ} + {1^} 2МёО + 2[А1] = {А1202} + 2{Мё} ЗМ§0 + 2[А1] = А12Оз + 3{Mg} ЗМёО + 2[А1] = 3[М§] + А1203 Полученные результаты с использованием данных банка термодинамических величин ИВТАНТЕРМО свидетельствуют, что наиболее вероятно восстановление М{*0 в соответствии с реакцией (1). Это приводит к образованию газообразного магния и субоксида алюминия А1гО. Параметром, определяющим термодинамический стимул указанного взаимодействия, может служить равновесное давление пара магния. При расчете данной величины принималось, что восстановление магния из футеровки происходит растворенным в стали алюминием, находящимся в равновесии с А1203. С учетом получения газообразных продуктов (1), давления пара можно принять равными, РМг0 = РМг. Следовательно, давление пара магния определяется как:

Р = а

1 А1

(6)

Активность алюминия для реакции (6) определялась с использованием результатов [3] в соответствии с положениями теории ассоциированных растворов. Аналогично рассчитаны давления пара магния при взаимодействии с футеровкой для реакций (2)-(4). Для реакции (5), когда в результате протекания указанного взаимодействия магний существует в расплаве, определена его активность (0[мв])- Результаты расчетов представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Полученные значения давления пара магния и его

[А1] нач. % [А1] равн., % [О] равн., ррш <2[Д11 Р №, атм. для (1)-(4) для (5)

(1) (2) (3) (4)

0,01 4,4-10° 411,1 3,6-10"' 3-Ю"6 1-Ю"' 4-Ю"' 1,6-Ю"5 1-Ю"8

0,03 7,5-10"5 233,9 8,4-10"' 7-Ю"6 3-Ю"7 8-Ю"7 2,8- Ю"5 1,8 10"8

0,05 3,9010"* 58,8 6,6-10"6 6,1 10"5 7 10л 6,6-10"6 1,1-Ю"4 7,2-10"8

0,07 0,014 6,2 2,9-10"* 2,7-10"-* 5-Ю"6 2,9-Ю"4 1,4-Ю"3 9-Ю"'

0,09 0,034 4,7 7 10" 6,5-Ю"3 7-Ю-" 7-Ю"4 2,5 10"3 1,6-10"6

0,11 0,054 4,4 11,2-Ю"4 МО"2 9-Ю"6 1,1-10"' 3,4-Ю"3 2,2-10"6

0,13 0,074 4,4 15,3-10"4 1,4 10"2 1-Ю"5 1,5 -10"3 4,2 Ю"3 2,7-10"6

0,15 0,094 4,6 19,5-Ю"4 1,8-10"2 1,2-Ю"5 1,9-10"3 4,9 Ю"3 3,2-10"6

0,17 0,114 4,8 23,6-10"4 2,2-10"2 1,3-10"5 2,4-Ю"3 5,7-Ю"3 3,6-ю-6

В дальнейшем магний взаимодействует с металлическим расплавом в соответствии с реакцией комплексного раскисления стали алюминием и магнием:

{Мё} + А!20з + [О] = МёА1204 (7)

с образованием алюмомагниевой шпинели М§А1204 или других композиций системы К^О - А1203. Параллельно протекает процесс растворения {М§} в расплаве железа и его взаимодействия с присутствующими включениями корунда.

Интенсивность восстановления К^О закономерно возрастает при увеличении равновесной концентрации (термодинамической активности) алюминия в металлическом расплаве (рис. 4). Зависимость получена с учетом изменения [А1] в равновесном состоянии с интервалом 2,5 ррт в диапазоне 00,06%. Способствовать протеканию указанного процесса будет повышение температуры и интенсивности обработки расплава инертным газом.

алюминия в расплаве железа

По сравнению с алюминием, кальций обладает значительно более высоким восстановительным потенциалом по отношению к оксиду магния (рис. 5а). Давление паров магния, которые образуются в результате реакции

М§0 + {Са} = СаО + (8)

протекающей при контакте паров кальция с периклазовой футеровкой, достигает нескольких сотен атмосфер (рис. 56). Естественно, совместное присутствие алюминия и кальция в стали будет увеличивать восстановительный потенциал металла по отношению к К^О.

р(Мд}. аты

Рисунок 5 - Зависимость давления пара магния от состава модификатора (а) и температуры (б) для реакции (7)

На рис. 6а представлена зависимость давления пара магния от [А1], рассчитанная для составов, лежащих на границе равновесия фаз расплав оксидов / СаО (рис. 66). Видно, что в этом случае Р(м8) несколько выше, чем в случае присутствия в расплаве только алюминия (рис. 4).

р(МдО).атм

0.<г»-1

0.04

[А1], %

-5,5 -5,0-

расппан /СаО сксцдое

расплав,гСа« сжецдое

рэшпав ою:идш СаДД СаДр. СзД,0,

ЮггагаДЖо • Кг1гдга,&йо

ЗсЬ1жтапп£гаип.

ИивсЬкеЛ

} ' и

.4 V*

- Ж

-2

1ой%Д] б

Рисунок 6 - Зависимость давления пара магния от [А1] при его равновесии с продуктами раскисления по границе расплав оксидов / СаО на изотермическом 1873 К сечении диаграммы системы Ре-Са-А1-0 [3] (б)

При концентрации алюминия 0,02-0,05%, в соответствии с реакцией (1), достигаются величины Р(мг) порядка тысячных - сотых долей атмосферы. При обработке металла силикокальцием давление пара кальция, характеризующее его реакционную способность, превышает 1(м§) в несколько десятков раз. Однако, благодаря длительности протекания

р(Мд). атм 340-,-

320300280260-

процесса восстановления М§0, модифицирующее действие магния оказывается соизмеримым с модифицирующим действием кальция. Из-за тугоплавкости образующихся включений алюмомагниевой шпинели М§А1204 и других композиций М§0 - А1203, коалесценция и ассимиляция их покровным шлаком затруднена.

Состав образующихся НВ зависит от концентраций алюминия и магния в металлическом расплаве. Важно, что для образования шпинели достаточно присутствия низких концентраций магния (< 1 ррш), то есть не определяемых при проведении обычного химического анализа стали (рис.7).

Рисунок 7 - Диаграмма областей стабильности фаз системы Ре-А1-Ма-0 [4]

Очевидно, что интенсивность протекания рассмотренного процесса в значительной степени зависит от качества применяемых материалов футеровки, их пористости и других характеристик. Процесс восстановления магния должен аналогично протекать в промежуточном ковше с торкретированной магнезитовой футеровкой и при взаимодействии с покровным шлаком.

В настоящее время, в большинстве случаев, используется покровный шлак состава, близкого к синтетическому, Са0-А1203-8Ю2(5-20%)-М§0(4-12%) с небольшим (как правило, не более 2%) содержанием РеОх и МпО. Для снижения температуры и увеличения скорости плавления, а также увеличения электропроводности шлакового расплава используют присадки флюорита СаР2. Однако увеличение его содержания приводит к интенсивному размытию футеровки ковша в области шлакового пояса и возможности образования магнийсодержащих НВ. Поэтому целесообразно ограничение массы используемой присадки флюорита на выпуске полупродукта из печного агрегата величиной не более 150-200 кг. Рост

концентрации (К^О) приводит к резкому сокращению области стабильности расплава на основе Са0-А1203 (рисунок 8). Появляются широкие области первичного выделения периклаза У^О. Увеличение содержания кремнезема до определенных пределов (на 4-5%) стабилизирует жидкое состояние и может стимулировать улучшение показателей ассимилирующей способности и снижение загрязненности металла НВ. В любом случае, основными компонентами, определяющими свойства покровного шлака, являются СаО и А1203. Поэтому соотношение масс присадок раскислителей (алюминий, кальций) и шлакообразующих ингредиентов (известь, глиноземсодержащие материалы и др.) в определяющей степени контролируют состав и свойства покровного шлака. При этом необходимо получение определенного соотношения концентраций (СаО)/(А12Оз) = 1,5 - 2,4, определяющих благоприятный состав, десульфурирующую и ассимилирующую способности, электропроводность покровного шлака.

Рисунок 8 - Диаграмма состояния системы Са0-А1203-8Ю2-М§0 с 5% 1^0 (а), 10% М§0 (б). На рисунке выделена область составов наиболее часто используемых шлаков

Идентифицированные КАНВ на основе алюмомагниевой шпинели имеют оксидную и сульфидную составляющие. По всей видимости, включения на основе М^0-А1203 сами по себе не выявляются как КАНВ. Их трансформация в КАНВ происходит при формировании на поверхности, в процессе кристаллизации стали и при последующих переделах металла, отложений СаБ и МпБ. Это происходит благодаря изоструктурности указанных соединений (ГЦК структура типа ЫаС1 с параметрами решетки: а = 0,5222нм (СаБ), 0,56905нм (МпБ), 0,8084нм (1У^А1204)). При этом ребро тетраэдра серы в МпБ в 2 раза больше ребра кислородного тетраэдра в 1У^А1204. Напротив, алюминаты кальция имеют сильно отличающиеся типы кристаллической решетки, что делает невозможным отложение сульфидов на их поверхности в твердом состоянии. Это подтверждено непосредственным

масс% А|_0;

иасс.% А10

а

б

экспериментальным исследованием составов таких НВ.

Полученные температурные зависимости равновесной доли Мп8 в сталях типа 20 с различным типичным содержанием [Б] и [Мп] представлены на рисунке 9. Они свидетельствуют о возможности растворения значительной доли выделений Мп8 при нагреве заготовок под прокатку (до 1250-1280°С) и последующего его выделения, в том числе, на поверхности присутствующих включений алюмомагниевой шпинели. Очевидно, что параметры нагрева непрерывнолитых заготовок под прокатку могут воздействовать на процесс трансформации включений алюмомагниевой шпинели в КАНВ.

0.00010 0.00009 0.00008 0.00007

г?

" 0 00005 (П

2 0.00005 к

о о.ооом ч

0.00003 О.ООСЮ2 0.00001 0,00000

всю ооо 1ооо ига ют 1300 моо СС

Рисунок 9 - Температурные зависимости мольной доли выделений МпБ в сталях типа 20, при различных содержаниях серы и марганца (масс.%)

Выполненный анализ свидетельствует о существовании трех эффективных способов повышения чистоты стали по КАНВ на основе алюмомагниевой шпинели.

Первый способ состоит в предупреждении образования значительного числа магнийсодержащих оксидных включений при ковшовой обработке. Для этого целесообразно ограничить содержание алюминия в стали, начиная с выпуска металлического полупродукта в ковш, доводить [А1] на завершающей стадии ковшовой обработки, ограничить интенсивность и продолжительность обработки расплава инертным газом после получения окончательного [А1] и, в особенности, после обработки кальцийсодержащими материалами. Для снижения содержания КАНВ на основе алюмомагниевой шпинели продолжительность промывочной обработки следует уменьшать, в то время как для снижения содержания КАНВ на основе алюминатов кальция ее следует увеличивать. Учитывая возможность одновременного присутствия в стали КАНВ разной природы, очевидно, что должна существовать некоторая оптимальная величина данного параметра.

Второй прием направлен на создание условий для ассимиляции магнийсодержащих оксидных включений покровным шлаком, что достигается оптимизацией его состава, расхода аргона при промывочной обработке расплава.

Третий метод заключается в предупреждении возможности отложения на поверхности включений на основе алюмомагниевой шпинели сульфидов кальция и марганца, что может быть обеспечено путем снижения содержания серы в металле, максимальной температуры и продолжительности нагрева заготовок под прокатку.

Глава 5. Разработка технологии ковшовой обработки углеродистых и низколегированных сталей на различных металлургических предприятиях, обеспечивающей требуемое низкое содержание КАНВ

Разработка и освоение технологии ковшовой обработки, обеспечивающей требуемое низкое содержание КАНВ, производились в условиях ЧерМК ОАО «Северсталь» на стали 20-КСХ, ОАО «Тагмет» на стали 20-КТ и ЛПК ОАО «ОМК-сталь» на стали типа 20.

Статистический анализ влияния технологических факторов на содержание КАНВ на основе алюмомагниевой шпинели в стали 20-КСХ производства ЧерМК ОАО «Северсталь», выявляемых как КАНВ 2, показал ряд важных тенденций. Наиболее значимым параметром получено отношение масс присадок СаО и А1 на выпуске полупродукта из конвертера. Этот параметр определяет состав формирующихся во время выпуска продуктов раскисления, а также исходный состав покровного шлака. Существенное повышение содержания КАНВ 2 имеет место при увеличении значения рассматриваемого отношения >2,8 (рисунок 10а).

г = 0,3412 г = 0,3820

а б

Рисунок 10 - Зависимость содержания КАНВ в стали 20-КСХ от отношения масс присадок (СаО/А1) на выпуске полупродукта (а) и отношения (Са0)/(А1203) в покровном шлаке при обработке стали на УКП (б)

Среднее содержание КАНВ 2 в двух группах плавок, разделенных по данному критерию, возрастает с 2,03 до 2,8. При более низких значениях

СаО/А1 увеличение содержания КАНВ зафиксировано только при существенном отклонении других технологических параметров от оптимальных значений.

Для исключения влияния рассмотренного фактора, дальнейший статистический анализ выполняли для плавок, удовлетворяющих условию (СаО/А1)<2,8. Наиболее значимым выявлено (Са0)/(А1203) в покровном шлаке при обработке стали на УКП (рисунок 106). При (Са0)/(А1203)<2,2 содержание КАНВ в металле < 2,5 вкл/мм2. Обеспечение при обработке металла первой серии опытных плавок стали 20-КСХ (С8-С16) рассмотренного ограничения (СаО/А1 < 2,8) позволило достичь требуемого состава шлака на УКП и существенного снижения содержания КАНВ.

Результаты выпуска первой опытной серии плавок стали 20-КСХ показали, что для получения требуемого низкого содержания КАНВ необходимо выполнение следующих условий.

1. Отношение масс присадок извести и алюминия на выпуске полупродукта из конвертера должно находиться в пределах 2,0-2,7.

2. Масса присадки алюминия на выпуске должна рассчитываться исходя из необходимости его раскисления и получения содержания алюминия в стали в начале обработки на УКП <0,03%, доводка концентрации алюминия до марочной производится на завершающей стадии обработки.

3. Массы присадок извести и плавикового шпата на УКП не должны превышать 500 кг и 200 кг соответственно.

4. Промывочную обработку расплава аргоном следует производить при расходе 100-300 л/мин в течение 8-10 мин.

Таким образом, оптимальный состав шлака достигали путем использования рассчитанного соотношения навесок извести и алюминия на выпуске и в процессе обработки расплава на УКП.

Использование указанных технологических приемов позволило получить требуемый низкий уровень загрязненности КАНВ. Однако была отмечена повышенная отсортировка проката и количества слябов, отлитых на нестационарных режимах, из-за необходимости проведения операций по устранению последствий зарастания разливочных стаканов. Для ликвидации указанных негативных явлений была опробована и внедрена обработка стали силикокальцием при небольшом расходе 40-50 г Са/тонну стали.

Из параметров прокатного передела наиболее значимо на содержание КАНВ повлияла продолжительность пребывания металла в 5 и 6 зонах методической печи, которым соответствует максимальная температура нагрева - коэффициент парной корреляции г = 0,69 (см. рисунок 11). Длительный нагрев приводит к росту содержания КАНВ, что связано с формированием сульфидной составляющей из МпБ на оксидных включениях М§0-А1203, поэтому при производстве опытных плавок он был ограничен величиной 55-60 минут.

Рисунок 11 - Зависимость содержания КАНВ 2 типа в прокате толщиной более 10 мм стали 20-КСХ от продолжительности (мин.) нагрева заготовок под прокатку в высокотемпературных зонах методической печи

По разработанной технологии на ЧерМК ОАО «Северсталь» выполнена 21 плавка стали 20-КСХ. Весь металл признан годным по содержанию КАНВ (таблица 4) и другим техническим требованиям. Из полученного проката в ОАО «ВМЗ» изготовлены электросварные прямошовные трубы по заказу ОАО «Сургутнефтегаз».

Таблица 4 - Полученное содержание КАНВ в образцах проката и труб, изготовленных из стали 20-КСХ (в скобках указано содержание включений с точностью до сотых долей)___

Содержание КАНВ Марка стали, (число плавок) Прокат Трубы

КАНВ 1, Вкл/мм2 КАНВ 2, вкл/мм2 КАНВ 1, вкл/мм2 КАНВ 2, вкл/мм2

Минимальное 20-КСХ (21) 0 (0,06) 0 (0,29) 0 (0,04) 0 (0,38)

Среднее 0 (0,43) 1 (0,86) 0(0,31) 1 (0,97)

Максимальное 0 (0,47) 1 (1,48) 1 (0,83) 2(1,95)

Требования ТУ 14-1-5432-2005 Не более 2 Не более 2 - -

Требования ТУ 14-1-5433-2005 - - Не более 2 Не более 2

Для оценки универсальности разработанных технологических приемов исследована эффективность их использования для снижения отсортировки проката по различным типам дефектов. Установлено, что отсортировка проката из стали 20-КСХ 21-й опытной плавки по пленам и другим дефектам сталеплавильного происхождения, которые обусловлены присутствием НВ, снизилась более чем в 4 раза по сравнению с показателями, характерными для металла, полученного по исходной технологии (с 8,08 % до 1,81%).

Статистический анализ влияния технологических параметров ковшовой обработки стали 20-КТ мартеновской выплавки ОАО «Тагмет» на содержание КАНВ в металле непрерывнолитых заготовок (НЛЗ) подтвердил общность представленных выше закономерностей. Показана тенденция к увеличению содержания КАНВ при увеличении [А1] в процессе обработки на

УКП и [Са] после обработки силикокальцием (рисунок 12). Учитывая общие закономерности, сформулированные в гл. 4, это свидетельствует, что основным видом КАНВ являются включения на основе алюмомагниевой шпинели и других композиций М§0-А1203, что подтверждено результатами исследования их состава (гл. 3). Также отмечены тенденции к повышению содержания КАНВ в зависимости от увеличения массы присадки флюорита и продолжительности промывочной обработки аргоном >10 минут.

Промышленный эксперимент по оценке влияния продолжительности промывочной обработки на загрязненность стали КАНВ показал, что ее оптимальные значения находятся в диапазоне 6-10 минут. Ее снижение менее 6 минут не гарантирует достаточное удаление из металла КАНВ на основе алюминатов кальция. При увеличении продолжительности обработки более 10 минут возможно повышение содержания в стали КАНВ на основе композиций \^0-А1203, вызванное длительным совместным присутствием в хорошо раскисленном металле алюминия и кальция.

Рисунок 12 - Зависимость содержания КАНВ в образцах, отобранных от НЛЗ из стали 20-КТ, от [А1] в маркировочной пробе (а) и [Са] после обработки кальцийсодержащими материалами (б)

Таким образом, для повышения чистоты стали по КАНВ, как и в предыдущем случае, целесообразно ограничить содержание [А1] и [Са] и выполнить мероприятия, направленные на получение шлака оптимального состава. Состав покровного шлака в случае мартеновского производства ОАО «Тагмет» несколько отличается от состава, характерного для конвертерного производства ЧерМК ОАО «Северсталь». Это связано с малым расходом А1 на раскисление и, соответственно, получением низких концентраций (А1203) после выпуска полупродукта из мартеновской печи. Для корректировки состава шлака использован технологический прием совместной присадки извести и глиноземсодержащих материалов («Рантал», ПВА и др.) при обработке стали на УКП при соотношении их масс от 1,8 до 2,2. Это позволило сместить состав покровного шлака в оптимальную

область (рисунок характеристик.

13) и обеспечить необходимые показатели его

ею,

10 20 30 40^3$ 50СА 60 Д| о Са° масс% А10 23

2 3

Рисунок 13 - Средние составы покровного шлака на участке диаграммы состояния системы Са0-А1203-8Ю2-5%М§0 при обработке стали 20-КТ по исходной и разработанной технологии

Предложенный прием по дополнительной присадке глиноземсодержащих материалов позволил сместить отношение содержаний (Са0)/(А1203) с 4,41 до благоприятного уровня 2,55 (таблица 5).

Таблица 5 - Содержание основных компонентов в покровном шлаке на завершающей стадии обработки стали 20-КТ на УКП по исходной и

Состав шлака УПК, % Кол-во плавок СаО 8Ю2 МйО АЬОз РеО СаО/ А1203

Исходная технология 52 60,9 11,4 7,9 13,8 0,32 4,41

Разработанная технология 14 54,9 9,9 7,7 21,4 0,36 2,55

Согласно требованиям ТУ 14-ЗР-91-2005 к химическому составу стали 20-КТ, содержание алюминия в готовом металле должно быть не менее 0,01% (в отличие от 0,02% для стали 20-КСХ). Более низкая, по сравнению со сталью 20-КСХ, концентрация алюминия соответствует меньшему содержанию корунда. В соответствии с использованным модельным представлением [3] и результатами промышленного эксперимента, для обеспечения хорошей разливаемости стали, при получении [А1] ~ 0,01% достаточным является расход кальцийсодержащих материалов в расчете 2040 г Са/тонну стали, что, способствует снижению [Са] и повышению чистоты по КАНВ (рисунок 126).

В соответствии со сформулированными положениями выполнено 14 опытных плавок стали 20-КТ, в процессе обработки металла которых на УКП

содержание алюминия составляло 0,010-0,014%. В таблице 6 представлены средние значения результатов определения содержания КАНВ в образцах металла от НЛЗ и бесшовных труб. Продукция из металла всех выполненных плавок признана годной по содержанию КАНВ и другим требованиям ОАО «Сургутнефтегаз» к стали 20-КТ.

Таблица 6 - Полученное содержание КАНВ в образцах металла от НЛЗ и бесшовных труб из стали 20-КТ__

Содержание КАНВ Марка стали, (число плавок) НЛЗ Трубы

КАНВ 1, Вкл/мм2 КАНВ 2, вкл/мм2 КАНВ 1, вкл/мм2 КАНВ 2, вкл/мм2

Минимальное 20-КТ (14) 1 (0,69) 1 (0,52) 2(1,62) 1 (0,67)

Среднее 1 (1,22) 1 (1,55) 2 (2,13) 2(1,62)

Максимальное 2 (2,05) 2(1,71) 2(2,41) 2 (2,33)

Требования ТУ 14-ЗР-91-2005 - - Не более 2 Не более 2

Особенности реализации технологии производства стали с гарантированным низким содержанием КАНВ в условиях электросталеплавильного производства ЛПК ОАО «ОМК-Сталь» связаны, в первую очередь, с высоким содержанием [Б] в металлическом полупродукте. Для получения необходимых массы, состава и состояния покровного шлака с целью обеспечения глубокой десульфурации металла в процессе ковшовой обработки, потребовалось увеличение общей массы присадки извести и использование глиноземсодержащих материалов («Рантал», СШУ). Установленное оптимальное соотношение масс отдаваемых присадок извести и глиноземсодержащих материалов, обеспечивающее эффективную десульфурацию металла за короткий промежуток времени, составило 2ч-2,5. Это привело к существенному изменению химического состава шлака в направлении снижения отношения концентраций (СаО)/(А12Оз) с 4,35 до 2,26 (таблица 7).

Таблица 7 - Содержание основных компонентов в покровном шлаке на завершающей стадии обработки стали типа 20 на УКП по исходной и разработанной технологии (средние значения) ___

Состав шлака УКП, % Кол-во плавок СаО БЮг MgO А12Оз ГеО СаО/А12Оз

Исходная технология 14 60 13,7 5,06 13,8 0,62 4,35

Разработанная технология 34 55,6 12,19 5,41 24,62 0,68 2,26

Не менее важная особенность технологической схемы ЛПК ОАО «ОМК-сталь» состоит в непрерывном литье заготовок на тонкослябовой УНРС. Для обеспечения хорошей разливаемое™ металла (требования к марочному содержанию алюминия - 0,02-0,05%) необходим расход кальцийсодержащих материалов в расчете до 75-90 г Са/тонну стали, что стимулирует образование КАНВ. Однако благодаря оптимизации состава покровного шлака и достижению его высокой ассимилирующей способности, прирост содержания КАНВ не зафиксирован даже при использовании

короткой продолжительности (6-8 минут) промывочной обработки расплава аргоном.

По разработанной технологии выполнены 34 опытные плавки стали типа 20. Результаты определения содержания КАНВ в образцах металла, отобранных от проката и труб, в виде средних показателей, представлены в таблице 8. Вся произведенная металлопродукция соответствует требованиям НТД.

Таблица 8 - Результаты определения содержания КАНВ в образцах металла, отобранных от проката и труб из стали типа 20_

Содержание КАНВ Марка стали, (число плавок) Прокат Трубы

КАНВ 1, Вкл/мм2 КАНВ 2, вкл/мм2 КАНВ 1, вкл/мм2 КАНВ 2, вкл/мм2

Минимальное Сталь типа 20 (34) 0 0 (0,26) 0 0(0,19)

Среднее 0 (0,14) 1 (0,89) 0 (0,03) I (1,15)

Максимальное 0(0,41) 2(1,77) 0 (0,33) 2 (1,96)

Требования ТУ 14-1-5432-2005 Не более 2 Не более 2 - -

Требования ТУ 14-1-5433-2005 - - Не более 2 Не более 2

Глава 6. Принципы создания технологии производства низколегированных сталей с низким содержанием неблагоприятных типов неметаллических включений

В результате выполненных теоретических (глава 4), обширных экспериментальных и опытно-промышленных (глава 5) исследований установлено, что процессы и явления, происходящие при обработке металлического расплава, а также технологические приемы, обеспечивающие низкое содержание всех типов КАНВ, в определяющей степени, носят общий характер и не зависят от способа выплавки металла. Это позволяет сформулировать основы универсальной технологии производства высококачественных сталей с высокими показателями чистоты по таким неблагоприятным типам неметаллических включений. Технология содержит ряд оригинальных приемов обработки металла на выпуске из сталеплавильного агрегата, в процессе ковшовой обработки и имеет следующие отличительные особенности.

Обработка металла во время выпуска полупродукта из сталеплавильного агрегата.

Производится отдача А1, СаО и CaF2 (до 150 кг) общей массой и в соотношении, обеспечивающем получение металла с [А1] < 0,02-0,03% и жидкоподвижного шлака, обладающего хорошей электропроводностью в начале обработки стали на УКП.

Отдача ферросплавов и лигатур (за исключением легко окисляющихся ингредиентов) производится на середину марочного содержания элементов.

Обработка металла на УКП.

В начале обработки при необходимости производится отдача шлакообразующих ингредиентов (в первую очередь, извести) порциями не более 450-500 кг с промежуточной обработкой расплава аргоном. При

отсутствии возможности получения оптимального соотношения (СаО)/(А12Оз) = 1,5-2,4 за счет раскисления металла алюминием, присаживают глиноземсодержащие материалы («Рантал», СШУ, ПВА или др.) в соотношении масс с известью от 1:1,8 до 1:2,5.

При обработке на УКП [А1] поддерживается на нижнем пределе марочной концентрации и корректируется на завершающей стадии обработки за 5-10 минут до отдачи кальцийсодержащих материалов.

Обработка расплава кальцийсодержащими материалами (порошковой проволокой с наполнителем из силикокальция, феррокальция марок СК-30, СК-40, РеСа40 или др.) осуществляется не ранее, чем через 5 минут после последней корректировки химического состава стали или температуры при Т < 1590-1595°С. Масса присадки рассчитывается исходя из расхода 20-40 г Са/т стали при [А1] < 0,015% и до 60-90 г Са/т стали при [А1] = 0,02-0,04%.

Обработка расплава аргоном в промывочном режиме производится в течение 6-10 минут, при этом расход аргона выбирается таким образом, чтобы не происходило оголение зеркала металла.

В настоящее время разработанная технология применяется для производства сталей с обеспечением требуемого низкого содержания КАНВ в условиях рассмотренных предприятий. Всего произведено и поставлено более 30 тысяч тонн металлопродукции по ответственным заказам ОАО «Сургутнефтегаз».

ВЫВОДЫ

1. Разработаны и освоены эффективные технологии производства сталей марок 20, 20-КСХ, 20-КТ с гарантированным низким содержанием КАНВ (не более 2 вкл/мм ) для эксплуатации в экстремальных условиях нефтепромысловых систем Западной Сибири и Крайнего Севера. Разработанные технологии использованы для производства заготовок, проката и труб по заказам ОАО «Сургутнефтегаз» в условиях мартеновского цеха (ОАО «Тагмет»), конвертерного производства (ЧерМК ОАО «Северсталь») и электросталеплавильного производства (литейно-прокатный комплекс ОАО «ОМК-сталь», филиал в г. Выкса). Всего произведено и поставлено более 30 тысяч тонн металлопродукции.

2. Установлено, что одним из типов включений, выявляемых как КАНВ, являются композиции на основе М§0-А1203 с сульфидной составляющей из СаБ и/или МпБ. Основной причиной их образования является взаимодействие металлического расплава с футеровкой и шлаком. Трансформация включений на основе М£0-А1203 в КАНВ происходит в результате отложения на их поверхности СаБ и/или МпБ, благодаря кристаллографической близости решеток, в процессе кристаллизации стали, охлаждения непрерывнолитой заготовки и при дальнейших переделах.

3. Разработаны научные основы и созданы универсальные эффективные технологические приемы, реализованные в условиях современного сталеплавильного производства, которые обеспечивают

кратное повышение чистоты стали по всем типам КАНВ. Ключевыми технологическими факторами ковшовой обработки, контролирующими их содержание, являются: шлаковый режим, регламент отдачи ферросплавов, лигатур, раскислителей и шлакообразующих ингредиентов, режимы обработки расплава инертным газом и кальцийсодержащими материалами. Найдены оптимальные численные значения указанных технологических параметров для разных схем современного металлургического производства. Использование разных способов выплавки металлического полупродукта может изменять только оптимальные численные значения некоторых технологических параметров обработки металла в ковше.

4. Ключевой особенностью разработанной технологии является оригинальный способ изменения концентрации алюминия в металле, доводимой с малых значений до марочной только на завершающей стадии ковшовой обработки стали.

5. На основе модельных представлений и по результатам выпуска опытных плавок стали марок 20, 20-КТ и 20-КСХ обоснован оптимальный расход кальцийсодержащих материалов при производстве углеродистых и низколегированных сталей с обеспечением требований к чистоте по КАНВ.

6. Установлено, что важным условием получения низкого содержания КАНВ является шлаковый режим. При использовании покровного шлака системы Ca0-Al203-Si02-Mg0 с содержанием (MgO) = 5-12% и (Si02) = 616% основным условием, обеспечивающем его оптимальные функциональные характеристики и эффективное удаление КАНВ, является соблюдение отношения (Са0)/(А1203) в диапазоне 1,5-2,4.

7. Показано, что оптимальный диапазон продолжительности обработки расплава аргоном в промывочном режиме, позволяющий обеспечить чистоту по всем типам КАНВ, ограничивается 6-10 минутами. Ее снижение не гарантирует достаточное удаление из металла КАНВ на основе алюминатов кальция. При увеличении продолжительности обработки более 10 минут возможно повышение содержания в стали КАНВ на основе композиций Mg0-Al203.

Список цитируемой литературы:

1. А.С.Мельниченко. Статистический анализ в металлургии и материаловедении. М.: Изд. Дом МИСиС. 2009. 268 с.

2. А.И. Зайцев, Б.М. Могутнов, Е.Х. Шахпазов. Физическая химия металлургических шлаков. М.:Интерконтакт Наука. 2008. 352 с.

3. In-Ho Jung, S.A.Decterev, A.D.Pelton. A Thermodynamic Model for Deoxidation Equilibria in Sleel // Metall.Mater.Trans, 2004, v.35B, p.493-507.

4. In-Ho Jung, S.A.Decterov, A.D.Pelton. Computer applications of thermodynamic databases to inclusion engineering. ISIJ International. 2004, v.44, p. 527-536.

Основные результаты опубликованы в работах: 1. А.И.Зайцев, И.Г.Родионова, Г.В.Семернин и др. Новые типы неблагоприятных неметаллических включений на основе MgO-АЬОз и металлургические факторы, определяющие их содержание в металле. Часть

1.// Металлург №2,2011, - с. 50-55.

2. А.И.Зайцев, И.Г.Родионова, Г.В.Семернин и др. Новые типы неблагоприятных неметаллических включений на основе Mg0-Al203 и металлургические факторы, определяющие их содержание в металле. Часть И. //Металлург №3,2011, - с. 28-33.

3. А.И.Зайцев, И.Г.Родионова, Г.В.Семернин, С.А.Мотренко и др. Анализ динамики изменения качественного и количественного состава коррозионно-активных неметаллических включений в процессе производства трубной заготовки из стали 20-КТ в условиях ОАО "Тагмет".// Проблемы черной металлургии и материаловедения №1, 2011, - с 30-33.

4. А.И.Зайцев, И.Г.Родионова, Г.В.Семернин, С.А.Мотренко и др. Оптимизация технологии производства стали 20-КТ с высокими показателями стойкости против локальной коррозии в условиях ОАО «Тагмет». // Проблемы черной металлургии и материаловедения №2, 2011, -с. 5-12.

5. И.Г.Родионова, А.И.Зайцев, Г.В.Семернин, С.ВЛщук. Современные подходы к повышению уровня свойств стальной металлопродукции путем оптимизации технологических процессов производства. // Современные методы и технологии создания и обработки материалов. Сб. трудов 6-й международной научно-технической конференции, 14-16 сентября 2011, Минск,-с.286-293.

6. Shakhpazov Е. Kh., Zaitsev A. I., Rodionova I. G., Semernin G.V. The modern aspects of influence of nonmetallic inclusions on service properties and the rejection of metal owing to various defects // The 10th China-Russia Symposium on Advanced Materials and Technologies, Jiaxin China, October 20-24 2009. Rare Metals. 2009. V. 28, Spec. Issue, - p. 163-166.

7. Зайцев А.И., Шахпазов E.X., Семернин Г.В., Могутнов Б.М. Современные представления о шлаках для внепечной обработки и непрерывной разливки стали // Электрометаллургия №8, 2010, - с. 2-11.

8. Родионова И.Г., Зайцев А.И., Семернин Г.В. и др. Научные и технологические основы производства низколегированных сталей с высокими показателями стойкости против локальной коррозии и эксплуатационной надежности в водных хлорсодержащих средах // Проблемы черной металлургии и материаловедения. №3, 2011, - с. 65-73.

9. Родионова И.Г., Зайцев А.И., Бакланова О.Н., Семернин Г.В. и др. Современные требования к сталям повышенной эксплуатационной надежности нефтепромыслового и других ответственных назначений II Труды XI Конгресса сталеплавильщиков (г.Нижний Тагил, 3-8 октября 2010г.). 2011, с. 342-349.

10. Семернин Г.В., Зайцев А.И., Родионова И.Г. Совершенствование технологий ковшовой обработки, непрерывной разливки для обеспечения

чистоты стали по новым неблагоприятным типам неметаллических включений // Труды XI Конгресса сталеплавильщиков (г.Нижний Тагил, 3-8 октября 2010г.). 2011, - с. 349-355.

11. Зайцев А.И., Родионова И.Г., Семернин Г.В., Шапошников Н.Г. Одна из современных ключевых проблем развития металлургической технологии массовых высококачественных сталей. // Перспективные материалы, №5, 2011,-с.322.

Подписано в печать: 17.04.12 Тираж: 150 экз. Заказ № 178 Отпечатано в типографии «Реглет» 119526, г. Москва, ул. Бауманская д. 33 www.reglet.ru

61 12-5/2424

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ ИМ. И.П. БАРДИНА

СЕМЕРНИН ГЛЕБ ВЛАДИСЛАВОВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ КОВШОВОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛЕЙ ДЛЯ ТРУБ НЕФТЕПРОМЫСЛОВОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Специальность 05.16.02 - «Металлургия черных, цветных и редких

металлов»

диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор физико-математических наук, профессор Зайцев А.И.

Москва-2012

Содержание

стр.

Введение.........................................................................................................................................4

Глава 1. Аналитический обзор литературы............................................................................9

1.1 Закономерности влияния неметаллических включений на служебные свойства, отсортировку металла по различным дефектам..............................................................9

1.2 Современные тенденции развития металлургии, материаловедения и проблема неметаллических включений в стали.............................................................................13

1.2.1 Современные требования к технологиям производства массовых

высококачественных сталей...........................................................................................13

1.2.2. Существующие представления о процессах формирования и трансформации неметаллических включений в стали. Термодинамические, физико-химические

методы прогнозирования их типа и количества...........................................................14

1.2.3 Технологические параметры обработки металлического расплава, определяющие

чистоту стали по неметаллическим включениям.........................................................31

1.2.4. Существующие представления о формировании неметаллических включений на основе алюмомагниевой шпинели и их влиянии на служебные свойства металлопродукции...........................................................................................................39

1.3. Методы оценки типа и количества неметаллических включений..................................43

1.4. Постановка цели и задач работы....................................................................................45

Глава 2. Материал и методики исследования......................................................................47

2.1 Материал для исследования............................................................................................47

2.2 Методики исследования..................................................................................................50

2.2.1 Методики металлографического исследования неметаллических включений.........50

2.2.2 Методики электронномикроскопического исследования и определения составов неметаллических включений.........................................................................................50

2.2.3 Методики оценки коррозионной стойкости стали....................................................... 51

2.2.4 Методики статистической обработки полученных данных........................................52

2.2.5 Методы проведения термодинамического анализа......................................................55

Глава 3. Исследование состава и морфологии КАНВ в стали различных способов

выплавки.............................................................................................56

3.1 Исследование количества, составов и морфологии неметаллических включений методами металлографии, электронной микроскопии, энергодисперсионного микроанализа..................................................................................................................... 56

3.2 Оценка влияния содержания КАНВ в стали на ее коррозионную стойкость в водных

хлорсодержащих средах....................................................................................................74

Глава 4. Теоретический анализ условий формирования КАНВ на основе алюмомагниевой

шпинели...............................................................................................77

Глава 5. Разработка технологии ковшовой обработки углеродистых и низколегированных сталей на различных металлургических предприятиях, обеспечивающей требуемое низкое содержание КАНВ........................................................................94

5.1. Разработка технологии ковшовой обработки стали 20-КСХ на ЧерМК ОАО

«Северсталь», обеспечивающей требуемое низкое содержание КАНВ....................94

5.2. Разработка технологии ковшовой обработки стали 20-КТ на ОАО «Тагмет»,

обеспечивающей требования по низкому содержанию КАНВ.................................110

5.3. Разработка и освоение технологии ковшовой обработки стали типа 20 с гарантированно

низким содержанием КАНВ в условиях ЛПК ОАО «ОМК-сталь»............................122

Глава 6. Принципы создания технологии производства низколегированных сталей с

низким содержанием неблагоприятных типов неметаллических включений........141

Выводы.......................................................................................................................................145

Список использованных источников......................................................................................147

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Освоение богатейших месторождений углеводородного сырья в Российской Федерации происходит в сложных природно-климатических условиях Сибири и Крайнего Севера. Доля сложных месторождений нефти, а также степень минерализации транспортируемых нефтепромысловых сред за последнее время быстро возрастает. Если, еще в недалеком прошлом, транспортируемая среда, в основном, состояла из нефти (85-90%), то в настоящее время ее доля, в среднем, редко превышает 20-30%. Это существенно повысило степень агрессивности контактирующей среды и аварийность нефтепромысловых систем в результате масштабных коррозионных повреждений.

С другой стороны, прогресс в металлургической технологии привел к изменению типов неметаллических включений, структурного состояния и других факторов, определяющих качество стали для нефтепромысловых систем, водоводов, тепловых сетей и других ответственных назначений. Во многом, характер влияния новых типов неметаллических включений на коррозионную стойкость и эксплуатационную надежность стали, не установлен. Одно из важнейших последних достижений материаловедения низколегированных сталей, состоит в получении неопровержимых доказательств, что их стойкость против локальной коррозии в ряде сред контролируется присутствием неметаллических включений определенного вида, способных катастрофически ускорять коррозионные процессы и получивших название коррозионно-активные неметаллические включения (КАНВ). Их отрицательное влияние на коррозионную стойкость стали, как правило, существенно превосходит вклад положительных факторов, связанных с оптимизацией химического состава, структурного состояния металла. В результате имеет место резкое снижение эксплуатации металлопродукции до 3-12 месяцев вместо планового показателя - 8-10 лет. Аналогичная ситуация наблюдается в топливно-энергетическом комплексе, системах тепло- и водоснабжения, коммунальном хозяйстве и других областях техники и промышленности.

Отмеченные обстоятельства определяют необходимость и безотлагательность решения проблемы обеспечения нефтегазодобывающего, топливно-энергетического комплексов новыми сталями с высокими показателями коррозионной стойкости и эксплуатационной надежности, которые могут быть достигнуты, прежде всего, путем обеспечения низкого содержания КАНВ. Сформулированная задача является предельно сложной из-за быстрого расширения круга используемых материалов, технологических приемов, резкого повышения интенсивности воздействия на металл, производительности

металлургических агрегатов и может быть решена путем разработки и использования адекватных методов физико-химического прогнозирования процессов образования и эволюции неметаллических включений в условиях современного металлургического производства. Только на их основе могут быть найдены эффективные технологические приемы, позволяющие достигать заданного типа, количества и морфологии неметаллических включений, в том числе, предельно низкого их содержания.

Цель настоящей работы состояла в разработке эффективных технологий и освоении производства углеродистых и низколегированных сталей с гарантированно низким содержанием неблагоприятных типов неметаллических включений, путем создания эффективных приемов обработки металла на базе современных физико-химических методов прогнозирования и управления типом, количеством, морфологией неметаллических включений.

Для достижения поставленной цели работы необходимо было решить ряд взаимосвязанных задач:

1) Установить состав и морфологию новых неблагоприятных типов неметаллических включений.

2) Определить условия и механизмы образования новых типов неметаллических включений, технологические параметры, их контролирующие.

3) Разработать научные основы, создать и освоить технологии производства высококачественных углеродистых и низколегированных сталей для труб нефтепромыслового назначения с гарантированно низким содержанием неблагоприятных типов неметаллических включений для разных способов выплавки полупродукта (мартеновского, конвертерного и электросталеплавильного) и технологических схем обработки металла.

Научная новизна. В результате выполненных теоретических и экспериментальных исследований в рамках настоящей работы получены следующие новые результаты:

1. Установлено, что, независимо от способа выплавки металлического полупродукта, низкое содержание КАНВ в стали достигается при использовании технологии обработки металла в ковше, построенной на единых принципах. Ее ключевой особенностью является оригинальный способ изменения концентрации алюминия в металле, доводимой с малых значений до марочной только на завершающей стадии ковшовой обработки стали.

2. Установлено, что одним из типов включений, выявляемых как КАНВ, являются композиции на основе М^О-АЬОз с сульфидной составляющей из Са8 и/или МпБ. При этом основной причиной их образования в процессе ковшовой обработки и непрерывной разливки стали, раскисленной алюминием, является взаимодействие металлического расплава с футеровкой и шлаком. Трансформация включений на основе ЗУ^О-А^Оз в КАНВ происходит в результате отложения на их поверхности СаБ и/или МпБ, благодаря кристаллографической близости решеток, в процессе кристаллизации стали, охлаждения непрерывнолитой заготовки и при дальнейших переделах (нагрев под горячую прокатку, прокатка, термическая обработка).

3. Установлено, что важным условием получения низкого содержания КАНВ является шлаковый режим. Состав шлака должен обеспечивать его гомогенность в диапазоне температур ковшовой обработки с учетом возможного снижения температуры при проведении операций доводки. При использовании покровного шлака системы СаО-АЬОз-БЮг-А^О с содержанием (1^0) = 5-12% и (БЮг) = 6-16% основным условием, обеспечивающем его оптимальные функциональные характеристики и эффективное удаление КАНВ, является соблюдение отношения (Са0)/(А120з) в диапазоне 1,5-2,4.

4. Впервые показано, что оптимальный диапазон продолжительности обработки расплава аргоном в промывочном режиме, который позволяет обеспечить чистоту по всем типам КАНВ, ограничивается 6-10 минутами. Ее снижение не гарантирует достаточное удаление из металла КАНВ на основе алюминатов кальция. При увеличении продолжительности обработки более 10 минут возможно повышение содержания в стали КАНВ на основе композиций М^О-А^Оз, вызванное длительным совместным присутствием в стали алюминия и кальция.

Практическая значимость работы состоит в следующем:

1. Для разных способов выплавки металлического полупродукта разработаны и освоены эффективные технологии производства сталей марок 20, 20-КСХ, 20-КТ с гарантированным низким содержанием КАНВ (не более 2 вкл/мм2) для эксплуатации в экстремальных условиях нефтепромысловых систем Западной Сибири и Крайнего Севера. Разработанные технологии использованы для производства заготовок, проката и труб по заказам ОАО «Сургутнефтегаз» в условиях мартеновского цеха (ОАО «Тагмет»), конвертерного производства (ЧерМК ОАО «Северсталь») и электросталеплавильного производства (литейно-прокатный комплекс ОАО «ОМК-сталь», филиал в г. Выкса). Всего произведено и поставлено более 30 тысяч тонн металлопродукции.

2. Разработаны научные основы и созданы универсальные эффективные технологические приемы, обеспечивающие требуемое низкое содержание в стали неблагоприятных типов неметаллических включений в условиях современного сталеплавильного производства. На основании результатов физико-химического моделирования и расчета, выпуска опытных партий сталей 20-КТ и 20-КСХ, обоснован необходимый расход кальцийсодержащих материалов при производстве углеродистых и низколегированных сталей с обеспечением требований к чистоте по КАНВ.

3. Впервые показано, что технологические приемы, направленные на обеспечение требуемого низкого содержания КАНВ, одновременно способствуют эффективному удалению неметаллических включений, контролирующих возникновение отсортировки по различным типам дефектов металла.

4. Полученные теоретические результаты исследования могут быть использованы при чтении курса лекций «Физическая химия и теория металлургических процессов» для студентов - дипломников и аспирантов ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П. Бардина», НИТУ МИСиС, ОАО НПО «ЦНИИТМАШ», а также для разработки широкого спектра технологий производства сталей и сплавов железа.

На защиту выносятся следующие положения:

• условия и механизмы образования и трансформации новых типов неметаллических включений на основе алюмомагниевой шпинели при обработке жидкой и твердой стали;

• закономерности влияния технологических параметров производства на тип, количество, морфологию неметаллических включений, присутствующих в стали;

• ключевые технологические параметры и приемы, контролирующие чистоту стали по неметаллическим включениям, и оптимальные их численные значения для разных (мартеновский, конвертерный, электропечной) способов выплавки и схем обработки металла;

• научные и технологические основы производства высококачественных углеродистых и низколегированных сталей с гарантированно низким содержанием неблагоприятных типов неметаллических включений;

• доказательства эффективности разработанных технологических решений и технологий.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на 8 конференциях:

- 1-й научно-технической конференции «Коррозионные марки сталей в трубной промышленности», г. Таганрог, 2009 г;

- 2-й научно-технической конференции «Коррозионные марки сталей в трубной промышленности», г. Таганрог, 2010 г;

- 2-й международной конференции «Современные требования и металлургические аспекты повышения коррозионной стойкости и других служебных свойств углеродистых и низколегированных сталей», г.Москва, 2010 г;

- XI международном конгрессе сталеплавильщиков «ТРАНСМЕТ 2010», г. Нижний Тагил, 2010 г;

2-й конференции молодых специалистов «Перспективы развития металлургических технологий», г.Москва, 2010 г.;

- российско-китайском симпозиуме «Новые материалы и технологии», г.Шанхай, 2009 г.;

- VI международной научно-технической конференции «Современные методы и технологии создания и обработки материалов», г.Минск, 2011 г.;

3-й конференции молодых специалистов «Перспективы развития металлургических технологий», г.Москва, 2011 г.

Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 11 статьях, из них 7 статей в журналах из перечня ВАК.

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю доктору физ.-мат. наук, профессору А.И. Зайцеву, д.х.н. Б.М.Могутнову, к.х.н. Н.Г.Шапошникову за помощь в проведении термодинамического анализа и расчетов, Т.И.Стрижаковой и к.х.н. К.Б.Калмыкову за помощь в проведении электронномикроскопических исследований, к.ф.-м. н. А.С.Мельниченко за помощь в проведении статистического анализа, С.И.Ябурову, Ф.И.Мезину, С.А.Мотренко и Д.В.Кудашову за помощь в проведении промышленных экспериментов. Особую благодарность автор выражает доктору технических наук И.Г.Родионовой.

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Закономерности влияния неметаллических включений на служебные свойства, отсортировку металла по различным дефектам

Видоизменение методов обработки жидкой стали в ковше привело к трансформации неметаллических включений, присутствующих в металле. В настоящее время неметаллические включения в готовой стальной металлопродукции, как правило, представляют многофазные, многокомпонентные композиции, химический и фазовый состав которых подвержен закономерному изменению в ходе ковшовой обработки, непрерывной разливки, а, в ряде случаев, и горячей прокатки стали [1]. Анализ теории и практики производства широкого сортамента углеродистых и низколегированных сталей в России и за рубежом показывает, что преобладающая часть неметаллических включений образуется в процессе ковшовой обработки при непосредственном или косвенном участии покровного шлака [2-3].

В большинстве случаев влияние таких сложных образований на служебные характеристики металла неизвестно. Например, увеличение содержания алюминатных и силикатных включений в подшипниковых сталях резко сокращает ресурс их экспл�