Научная статья на тему 'Использование комплексных модификаторов для повышения качества стали R7'

Использование комплексных модификаторов для повышения качества стали R7 Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
140
47
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
КОЛіСНА СТАЛЬ / ПОЗАПіЧНА ОБРОБКА / БАГАТОКОМПОНЕНТНі РОЗКИСЛЮВАЧі-МОДИФіКАТОРИ / ХіМіЧНИЙ СКЛАД / МЕХАНіЧНі ВЛАСТИВОСТі / СТАБіЛіЗАЦіЯ / КОЛЕСНАЯ СТАЛЬ / ВНЕПЕЧНАЯ ОБРАБОТКА / МНОГОКОМПОНЕНТНЫЕ РАСКИСЛИТЕЛИ-МОДИФИКА-ТОРЫ / ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ / МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА / СТАБИЛИЗАЦИЯ / WHEELED STEEL / MECHANICAL PROPERTIES / OUT-OF-FURNACE TREATMENT / MULTICOMPONENT DEOXIDIZERS-MODIFIERS / CHEMICAL COMPOSITION / STABILIZATION

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Татарко Ю. В., Кушнир М. А., Маркова И. А., Ивченко Т. И.

Purpose. Stabilizing of chemical composition and properties, decrease of detrimental impurities concentrations, amount of nonmetallics, grinding down of grain of the R7 wheeled steel by treatment of multicomponent modifiers. Methodology. Probed chemical composition and mechanical properties in accordance with UIC 812-3 and EN 13262 serial melting steel R7 and treated a multicomponent deoxidizers-modifiers are researched. Processing of data is conducted by a regressive-cross-correlation analysis. Findings. Influence of operations of out-of-furnace treatment is set on detrimental impurities concentration. Using of complex modifiers has reduced the concentration of sulfur most effectively. It is shown that in the modified melting variation of both basic alloying elements and admixtures has decreased, homogeneity and dispersion of structure have increased, what mechanical properties of wheels were stabilized due to. Originality. Influence was first set each of the stages of out-of-furnace treatment steel R7 on the detrimental impurities concentration, micro hardness, structure of hard-tempered tests. Dependences of mechanical characteristics were got of the detrimental impurities concentrations. Practical value. By treatment of multicomponent deoxidizers-modifiers, stabilization of chemical composition, sulfur concentration reducing, nonmetallic inclusions amount, grain refining and improving the homogeneity of the structure are achieved, this led to stabilizing and increase of mechanical properties level. It is shown the efficiency of multicomponent deoxidizers-modifiers usage in order to improve quality of steel R7 and reliability of wheels made of it.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Use of complex modifiers for improvement of steel R7 quality

Purpose. Stabilizing of chemical composition and properties, decrease of detrimental impurities concentrations, amount of nonmetallics, grinding down of grain of the R7 wheeled steel by treatment of multicomponent modifiers. Methodology. Probed chemical composition and mechanical properties in accordance with UIC 812-3 and EN 13262 serial melting steel R7 and treated a multicomponent deoxidizers-modifiers are researched. Processing of data is conducted by a regressive-cross-correlation analysis. Findings. Influence of operations of out-of-furnace treatment is set on detrimental impurities concentration. Using of complex modifiers has reduced the concentration of sulfur most effectively. It is shown that in the modified melting variation of both basic alloying elements and admixtures has decreased, homogeneity and dispersion of structure have increased, what mechanical properties of wheels were stabilized due to. Originality. Influence was first set each of the stages of out-of-furnace treatment steel R7 on the detrimental impurities concentration, micro hardness, structure of hard-tempered tests. Dependences of mechanical characteristics were got of the detrimental impurities concentrations. Practical value. By treatment of multicomponent deoxidizers-modifiers, stabilization of chemical composition, sulfur concentration reducing, nonmetallic inclusions amount, grain refining and improving the homogeneity of the structure are achieved, this led to stabilizing and increase of mechanical properties level. It is shown the efficiency of multicomponent deoxidizers-modifiers usage in order to improve quality of steel R7 and reliability of wheels made of it.

Текст научной работы на тему «Использование комплексных модификаторов для повышения качества стали R7»

Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2013, вип. 3 (45)

УДК 669.141.24-048.77

Ю. В. ТАТАРКО1*, М. А. КУШН1Р1, I. А. МАРКОВА1, Т. I. 1ВЧЕНКО1

1 Каф. «Технологи виробництва», Дтпропетровський нацюнальний унiверситет iменi Олеся Гончара, пр. Гагарша, 72, 49050, Днiпропетровськ, Украша, тел. + 38 (050) 480 81 90, ел. пошта julia.tatarko@gmail.com

ВИКОРИСТАННЯ КОМПЛЕКСНИХ МОДИФ1КАТОР1В ДЛЯ П1ДВИЩЕННЯ ЯКОСТ1 СТАЛ1 Я7

Мета. Стабшзацш хiмiчного складу та властивостей, зниження концентрацiй шшдливих домiшок, кшь-косп неметалевих включень, подрiбнення зерна колено! сталi Я7 шляхом обробки багатокомпонентними модифiкаторами. Методика. Дослiджували хiмiчний склад та мехашчш властивостi за ШС 812-3 i ев-ростандартом БК 13262 сершних плавок сталi Я7 та оброблених багатокомпонентним розкислювачем-модифжатором. Обробку даних проводили за допомогою регресивно-кореляцшного аналiзу. Результата. Установлено вплив операцiй позашчно1' обробки на вмют шшдливих домiшок. Найбiльш ефективно знижу-вало концентрацiю сiрки введення комплексних модифiкаторiв. Показано, що в модифжованих плавках роз-кид як основних легуючих елементiв, так i домшок зменшився, пiдвищилась однорiднiсть та дисперсшсть структури, завдяки чому стабiлiзувались мехашчш властивосп колiс. Наукова новизна. Вперше встановле-но вплив кожного з еташв позатчно1' обробки сталi Я7 на концентращю шшдливих домiшок, мшротвер-дiсть, структуру загартованих к1вшових проб. Одержат залежносп механiчних характеристик ввд концент-рацiй шшдливих домiшок. Практична значимкть. Шляхом обробки багатокомпонентними розкислювача-ми-модифiкаторами досягнуто стабiлiзацiю хiмiчного складу, зниження концентраци сiрки, кiлькостi неметалевих включень, подрiбнення зерна та тдвищення однорiдностi структури, що сприяло стабшзацп та тд-вищенню рiвня механiчних властивостей. Показано ефективнiсть використання багатокомпонентних розки-слювачiв-модифiкаторiв для зростання якостi сталi Я7 та надшносп колiс з не!.

Ключовi слова: колена сталь; позапiчна обробка; багатокомпонентш розкислювачi-модифiкатори; хiмiчний склад; механiчнi властивостц стабiлiзацiя

Вступ

Полшшення якосп колюних сталей е одшею з важливших проблем сучасного виробництва [6]. Перспективним шляхом 11 виршення е по-затчна обробка розплав1в модифшаторами [3, 11, 12] для подр1бнення зеренно! та внутрш-ньозеренно! структури, тдвищення 11 однорщ-носп, зниження концентраци шюдливих дом> шок, кшькосп неметалевих включень.

Колют стат е багатокомпонентними системами з широким штервалом концентрацш легуючих елеменпв та домшок, що може при-зводити до нестабшьност мехашчних властивостей i не прогнозованого зниження експлуа-тацшних характеристик. Питання стабшзацп складу i властивостей розплав1в залишаеться актуальним, незважаючи на використання тех-нологш вакуумування сплавiв у рщкому сташ, впровадження безперервного лиття, обробки рщини металiв алюмiнiевою катанкою, порош-ковими проволоками тощо.

Мета

Пропоноват дослiдження мали за мету ста-бiлiзацiю х1м1чного складу та властивостей, зниження концентрацш шюдливих домшок, кшькост неметалевих включень, подрiбнення зерен колюно1 сталi Я7 шляхом обробки багатокомпонентними модифшаторами.

Методика

Матерiалом для дослщжень були ювшов1 проби тсля позапiчно1 обробки сталi Я7 та зра-зки, яю вирiзанi з готових колю з не1.

Проведено анатз х1м1чного складу, мехаш-чних властивостей та структур, як були визна-ченi за и1С 812-3 ! евростандартом БК 13262, сершно1 та оброблено1 багатокомпонентним розкислювачем-модифiкатором [7, 8] колюно1 сталi марки Я7. Обробку даних проводили за допомогою регресшно-кореляцшного аналiзу. Дослiджували вмют шюдливих домшок, м1к-ротвердiсть та структуру загартованих зразюв ювшових проб тсля кожного з етатв позатч-но1обробки.

Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2013, вип. 3 (45)

Результати

Для оцшки впливу концентрацш шюдливих домшок у результат регресшно-кореляцшного анал1зу масив1в даних сершно! стал визначет коефщенти кореляци мехашчних властивостей з вмютом с1рки та фосфору (таблиця 1). На рис. 1 показано граф1чн1 та анаттичт залежно-ст характеристик мщносп i роботи удару вщ концентраци сiрки в колесах зi сталi R7.

Таблиця 1

Коефщенти кореляци мехашчних властивостей та концентрацш шквдливих домiшок

Мехашчш властивостi Коефщенти кореляцй

S P

Границя мщносп ободу -0,27 -0,09

Границя текучостi ободу -0,20 -0,23

Вдаосне подовження ободу -0,09 -0,18

Робота удару при 20 °С ободу -0,38 -0,26

Робота удару при мшус 20 °С -0,21 -

Границя мщносп диску -0,38 0,03

Вiдносне подовження диску 0,03 -0,14

Як виходить з наведених даних, границя мiцностi обода i диска, твердють, робота удару при позитивних та негативних температурах обода зменшувались при зростанш вмiсту шр-ки, значення вщносного подовження майже не залежали вiд И концентраци. Пiдвищення вмю-ту фосфору викликало зниження характеристик пластичност ободу i диску, роботи удару ободу, майже не впливаючи на мщшсть. Таким чином, слщ очiкувати, що зниження концентрацш шюдливих домiшок буде сприяти шдвищенню границi мiцностi та роботи удару при позитивних та негативних температурах.

Дослщжено змiну вмюту сiрки i фосфору в процес позатчно! обробки колюно! сталi Я7 сершно! та оброблено! комплексними модиф> каторами (таблиця 2). Склад багатокомпонент-них модифiкаторiв розроблено з урахуванням термодинамiчних, технологiчних, фiзичних, фь зико-хiмiчних властивостей компонентiв. Вони вiдрiзняються дискретшстю структури, мають певну вагу для проходження в метал через шлак. Це забезпечуе !х високоефективну взае-модiю з розплавом у всьому об'емi, що збта-еться з дослщженнями, викладеними С. В. Кор-неевим та iн. [9].

Таблиця 2

Змша концентрацiй арки та фосфору на рiзних етапах позашчноТ обробки

Рис. 1. Залежшсть механiчних властивостей обода вiд концентраци сiрки: а - границя мщносп, б - робота удару при позитивних та негативних температурах

№ ета Етап Вмiст сiрки, % Вмют фосфору, %

пу сершн. модиф. сершн. модиф.

1 Шсля мартену 0,020 0,034 0,010 0,008

Шсля вве-

дення шла-

2 коутворю-чих, феросп-лавiв, нiкелю 0,018 0,028 0,010 0,005

Перша стадiя

3 розкислення (Al проволока, SiCa) РМШ* 0,016 0,017 0,012 0,005

Вакуумуван-

4 ня, доведен-ня хiмiчного складу 0,010 0,006 0,012 0,005

Друге розки-

5 слення (Al проволока, SiCa) РМШ* 0,010 0,004 0,012 0,005

■ пльки для модифшованих плавок

а

б

Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2013, вип. 3 (45)

З наведених даних видно, що жодна з опе-рацiй позатчно1 обробки майже не мала впливу на вмют фосфору. Незначне зниження його концентраци вiдбувалося пiсля введення каль-цieвмiсних технологiчних добавок, незначне зростання пiсля введення технологiчних добавок, яю могли мiстити фосфор.

У сершних плавках концентрацiя шрки зме-ншувалась на кожному етат позапiчноï обробки, що особливо пом^но пiд час вакуумування, загалом вiд 0,020 % до 0,010 %, див. табл. 2, що збнаеться з даними [10]. Найбшьш ефективно знижувало концентрацiю сiрки введення ком-плексних модифiкаторiв. Як видно з табл. 2, ïï вмют зменшувався з 0,034 % шсля мартену до 0,004 % шсля завершення позапiчноï обробки.

Паралельно з хiмiчним складом на рiзних етапах позапiчноï обробки модифiкованоï сталi вимiрювали мiкротвердiсть металу кiвшевоï проби ni ел я гартування (рис. 2).

850

| 800

5

а 650

Рис. 2. Змiна мiкротвердостi зразшв у процесi позатчно! обробки

Виявилося, що шсля введення комплексних модиф1катор1в мшротвердють металу зростала. Металограф1чне дослщження загартованих зра-зюв показало формування бшьш однорщно! та дисперсно! структури шсля третього та п'ятого еташв. Таким чином, обробка багатокомпонент-ними розкислювачами-модифшаторами не тшьки сприяла видаленню шюдливих домшок, а й впливала на формування структури. Це давало тдставу очшувати шдвищення границ м1цносп, твердосп та ударно! в'язкосп [1, 13, 14].

Проведено пор!вняльш дослщження х1м1ч-ного складу, структури, мехашчних властивос-тей колю, виготовлених з сершного та модиф> кованого металу.

Даш з розкиду концентрацш компоненпв стал Я7 м1ж плавками та в межах одше!' плавки наведено в табл. 3.

Таблиця 3

Розкид вмкту хiмiчних елементiв у сталi R7

Еле-менти Розкид концентрацш елементш, % за масою

мiж плавками в межах плавки

сершна модифж. сершна модиф.

C 0,06 0,04 0,03 0,01

Mn 0,11 0,01 0,04 0,03

Si 0,08 0,05 0,03 0,015

P 0,013 0,011 0,004 0,003

S 0,012 0,002 0,004 0,002

Cr 0,06 0,05 0,02 0,015

Ni 0,04 0,11 0,01 0,01

Mo 0,008 0,016 0,005 0,005

V 0,020 0,006 0,004 0,002

З таблиц виходить, що в модифшованих плавках розкид як основних легуючих елемен-т1в, так { домшок, як м1ж плавками, так { в межах одше! плавки, мав менш1 значення. Слщ вщзначити, що в результат! обробки комплекс-ними модифшаторами суттево знизилась кон-центращя с1рки. Це обумовило зменшення кшькост неметалевих включень, у тому числ1 сульфщв, як тонких, так 1 товстих (рис. 3).

и 1

С,9

ц °>8

(3 0,7 0,6 0,5 0,4

Рис. 3. Зменшення шлькосп сульфщв пiд впливом модифiкування в плавках сталi Я7

Змшились також розм1ри, форма та розта-шування неметалевих включень, сформувалися др!бш глобулярш неметалев! включення, а не гострокутов! бшьших розм1р1в, як у сершнш стал [5]. Це дозволить зменшити негативний вплив неметалевих включень як концентратор1в напружень на мехашчш властивосп [4].

У результат металограф1чних дослщжень встановлено шдвищення однорщносп та подр> бнення зеренно! структури тд д1ею комплексних модиф1катор1в. На рис. 4 представлено п-стограму розподшу розм1р1в зерен у сершних та модифшованих плавках.

Er-aruf dEirabif

□ сершннй S згаодифшаягшш

Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету зашзничного транспорту, 2013, вип. 3 (45)

Рис. 4. Розподш розм1р1в зерен у сершних та модифжованих плавках стал1 Я7

Як видно з рис., 27 % сершних плавок мали розмiр зерна 6,0...6,5 бали, 73 % - 7,0...8,0 бали, в модифiкованих же плавках бшьш дрiбне зерно (7,0...8,5 бали) мали 94 % плавок i тшьки 6 % - 6,0...6,5 бали, тобто зеренна структура модифшованого металу була бiльш однорiдною та дрiбною. Це обумовлено розвитком криста-лiзацil на багатьох субмiкроскопiчних центрах. Вони частково вносяться самим модифшато-ром, частково утворюються в розплавi при вза-емодп компонентiв модифшатора i розплаву.

Формування однорщно! структури з дрiб-ним зерном мало сприяе стабшзацп властивос-тей металу [2], шдвищенню мiцностi та ударно! в'язкосп. Так середнi значення границ мщнос-тi в серiйних плавках складали 881 МПа, а в модифшованих - 899 МПа, вщповщш значення роботи удару були 23,8 та 26,9 Дж.

Розкид мехашчних властивостей колiс, ви-готовлених з одше! та рiзних плавок сершно! сталi Я7 i оброблено! багатокомпонентними модифшаторами, наведено в таблицi 4.

Таблиця 4 Розкид мехашчних властивостей у сталi Я7

Розкид мехашчних властивостей

Сталь Я7 обода колю

Ов, МПа От, МПа 3, %

Ки, Дж

У межах одте! плавки

Сершна 60 51 6 5,9

Модифжована 56 46 3 1,2

М!ж плавками

Сершна 96 129 8,6 11,4

Модифжована 25 41 1,4 5,8

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

З таблиц виходить, що всi характеристики механiчних властивостей мали бшьш стабшьш значення у випадку обробки багатокомпонент-ними модифiкаторами.

Формування однорщно! структури обумо-вило шдвищення виходу придатно! продукци (колiс) з одного зливку.

Наукова новизна та практична значимкть

Вперше встановлено вплив кожного з етатв позапiчно! обробки на концентращю шкiдливих домiшок, мшротвердють, структуру загартова-них кiвшових проб стал Я7.

Доведено, що використання розроблених комплексних модифiкаторiв сприяло розвитку об'емно! кристалiзацi!.

Визначено залежнють механiчних характеристик вiд змши концентрацiй сiрки i фосфору в межах, припустимих технiчною документащ-ею.

Практична значимiсть отриманих результата полягае в пiдвищеннi якостi колюно! сталi Я7 за рахунок стабшзаци хiмiчного складу та механiчних властивостей, зменшення концент-раци шкiдливих домшок та кiлькостi немета-левих включень шляхом використання розроб-лених за участю авторiв багатокомпонентних розкислювачiв-модифiкаторiв. Це дало можли-вiсть виготовляти з одного зливку на 5.10 % колю бшьше, шж за традицшною технологiею.

Висновки

Доведено ефективнiсть використання багатокомпонентних розкислювачiв-модифiкаторiв для шдвищення якосп сталi Я7 за рахунок реа-лiзацi! об'емного механiзму кристатзаци. Це сприяло рiвномiрному розподiлу компонента та формуванню однорiдно! структури у всьому об'емi зливку, що обумовило стабшзащю хiмi-чного складу та мехашчних властивостей в межах кожно! плавки та мiж плавками.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Вакуленко, Л. И. Повреждаемость при эксплуатации катаных железнодорожных колес повышенной прочности / Л. И. Вакуленко, В. Г. Анофриев // В1сник Дшпропетр. нац. ун-ту зал1зн. трансп. 1м. акад. В. Лазаряна. - Д., 2012. - Вип. 40. -С. 231-234.

2. Вплив структурного стану вуглецево! стал на процес утворення аустенггу при нагрш в двофазну (а+у)-область / I. О. Вакуленко, Б. I. Кшдрацький, С. О. Яковлев, I. £. Крамар, О. I. Шаптала // В1сник Дншропетр. нац. ун-ту зал1зн. трансп. 1м.

Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2013, вип. 3 (45)

акад. В. Лазаряна. - Д., 2011. - Вип. 36. -С. 218-221.

3. Голубцов, В. А. Теория и практика введения добавок в сталь вне печи / В. А. Голубцов. - Челябинск, 2006. - 422 с.

4. Губенко, С. И. Особенности развития пластической деформации вблизи неметаллических включений / С. И. Губенко // Строительство, материаловедение, машиностроение. - 2013. -Вып. 67. - С. 46-50.

5. Исследование состава и идентификация неметаллических включений, выявляемых при контроле железнодорожных колес // А. И. Бабаченко, П. Л. Литвиненко, А. А. Кононенко, А. В. Рослик // Металлургия и горнорудная промышленность. -2011. - № 5. - С. 45-48.

6. Напрямки шдвищення надшносп використання залзничних колю / I. О. Вакуленко, О. М. Перков, Б. О. Перков, А. Е. Камишний // Проблеми та перспективи розвитку зал1зн. трансп. : тези до-поввдей 67 м1жн. наук.-практ. конф. / Дшпро-петр. нац. ун-т зал1зн. трансп. 1м. акад. В. Лазаряна. - Д. : ДНУЗТ, 2007. - С. 244-245.

7. Пат. 91633 Украна, МПК7 С22С 35/00 С21С 7/04. Розкислювач-модифжатор для обробки розплав1в сталей та сплав1в / Шаповалова О. М, Шаповалов В. П., Шаповалов О. В., Кушшр М. А., Татарко Ю. В. (Укра1на) ; заявник та патен-товласник Дншропетр. нац. ун-т 1меш Олеся Гончара. - № а 2009 00952 ; заявл. 09.02.2009 ; опубл. 10.08.2010, Бюл. № 15. - 6 с.

8. Сировинш композита для обробки сталей та без-розплавна технолопя ix виготовлення /

0. В. Шаповалов, О. П. Бабенко, Т. I. 1вченко,

1. А. Маркова // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2012. - № 6. - С. 48-50.

9. Технологические особенности модифицирующей обработки стали / С. В. Корнеев, В. А. Розум, И. А. Трусова, С. П. Заруцкий // Литье и мета-лургия. - 2011. - № 4. - С. 115-121.

10. Шаповалова, О. М. Влияние формы слитка и ва-куумирования на содержание серы в колесной стали КП-2 / О. М. Шаповалова, А. В. Дейнега // Вкник Дншропетр. нац. ун-ту залзн. трансп. т. акад. В. Лазаряна. - Д., 2009. - Вип. 28. -С. 175-179.

11. Шуб, Л. Г. О целесообразности модифицирования стального литья / Л. Г. Шуб, А. Ю. Ахмадеев // Металлургия машиностроения. - 2006. - № 5. - С. 38-41.

12. Chaob, Z. Transformation Conditions - Microstructures - Mechanical Properties Relationship in 0,60 % C Hypoeutectoid Steel / Z. Chaobi, L. Yazheng, Z. Leyu // Steel Pes. Int. - 2011. -Vol. 82, №. 10. - Р. 1207-1212.

13. Lin, K. Effects of modification on microstructure and ultrahigh carbon (1,9 % C) steel / K. Lin, X. Dun, J. Lai // Mater Science and Engineering A. -2011. - Vol. 528, № 28. - P. 8263-8268.

14. Mirsada, O. Alloys with modified characteristics // O. Mirsada, R. Milenko, B. Omer / Materials in technologies. - 2011. - Vol. 45, № 5. - Р. 483-485.

Ю. В. ТАТАРКО1*, М. А. КУШНИР1, И. А. МАРКОВА1, Т. И. ИВЧЕНКО1

1 Каф. «Технологии производства», Днепропетровский национальный университет имени Олеся Гончара, пр. Гагарина, 72, 49050, Днепропетровск, Украина, тел. + 38 (050) 480 81 90, эл. почта julia.tatarko@gmail.com

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОМПЛЕКСНЫХ МОДИФИКАТОРОВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА СТАЛИ Я7

Цель. Стабилизация химического состава и свойств, снижение концентраций вредных примесей, количества неметаллических включений, измельчение зерна колесной стали Я7 путем обработки многокомпонентными модификаторами. Методика. Исследован химический состав и механические свойства согласно И1С 812-3 и евростандарту ЕМ 13262 серийных плавок стали Я7, обработанных многокомпонентным раски-слителем-модификатором. Обработка данных проведена с помощью регрессионно-корреляционного анализа. Результаты. Установлено влияние операций внепечной обработки на содержание вредных примесей. Наиболее эффективно снижает концентрацию серы введение комплексных модификаторов. Показано, что в модифицированных плавках разброс как основных легирующих элементов, так и примесей уменьшился, повысилась однородность и дисперсность структуры, благодаря чему стабилизировались механические свойства колес. Научная новизна. Впервые установлено влияние каждого из этапов внепечной обработки стали Я7 на концентрацию вредных примесей, микротвердость, структуру закаленных ковшевых проб. Получены зависимости механических характеристик от концентраций вредных примесей. Практическая значимость. Путем обработки многокомпонентными раскислителями-модификаторами достигнута стабилизация химического состава, снижение концентрации серы, количества неметаллических включений, измельчение зерна

Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2013, вип. 3 (45)

и повышение однородности структуры, что способствовало стабилизации расплава и повышению уровня механических свойств. Показана эффективность использования многокомпонентных раскислителей-модификаторов для улучшения качества стали R7 и надежности колес из нее.

Ключевые слова: колесная сталь; внепечная обработка; многокомпонентные раскислители-модифика-торы; химический состав; механические свойства; стабилизация

J. TATARKO1*, M. KUSHNIR1, I. MARKOVA1, T. IVCHENKO1

1 Dep. «Technologies of production», Dnipropetrovsk National University named after Oles Gonchar, Gagarin Av., 72, 49050, Dnipropetrovsk, Ukraine, tel. + 38 (050) 480 81 90, e-mail julia.tatarko@gmail.com

USE OF COMPLEX MODIFIERS FOR IMPROVEMENT OF STEEL R7 QUALITY

Purpose. Stabilizing of chemical composition and properties, decrease of detrimental impurities concentrations, amount of nonmetallics, grinding down of grain of the R7 wheeled steel by treatment of multicomponent modifiers. Methodology. Probed chemical composition and mechanical properties in accordance with UIC 812-3 and EN 13262 serial melting steel R7 and treated a multicomponent deoxidizers-modifiers are researched. Processing of data is conducted by a regressive-cross-correlation analysis. Findings. Influence of operations of out-of-furnace treatment is set on detrimental impurities concentration. Using of complex modifiers has reduced the concentration of sulfur most effectively. It is shown that in the modified melting variation of both basic alloying elements and admixtures has decreased, homogeneity and dispersion of structure have increased, what mechanical properties of wheels were stabilized due to. Originality. Influence was first set each of the stages of out-of-furnace treatment steel R7 on the detrimental impurities concentration, micro hardness, structure of hard-tempered tests. Dependences of mechanical characteristics were got of the detrimental impurities concentrations. Practical value. By treatment of multicomponent deoxidizers-modifiers, stabilization of chemical composition, sulfur concentration reducing, nonmetallic inclusions amount, grain refining and improving the homogeneity of the structure are achieved, this led to stabilizing and increase of mechanical properties level. It is shown the efficiency of multicomponent deoxidizers-modifiers usage in order to improve quality of steel R7 and reliability of wheels made of it.

Keywords: wheeled steel; out-of-furnace treatment; multicomponent deoxidizers-modifiers; chemical composition; mechanical properties; stabilization

REFERENCES

1. Vakulenko L.I. Povrezhdayemost pri ekspluatatsii katanykh zheleznodorozhnykh koles povyshennoy prochnosti [Damage probability during exploitation of rolled railway wheels of extra-strong] Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho universytetu zaliznychnoho transportu imeni akademika V. Lazariana [Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan], 2012, isssue 40, pp. 231-234.

2. Vakulenko I.O., Kindratskiy B.I., Yakovlev S.O., Kramar I.Ye., Shaptala O.I. Vplyv strukturnoho stanu vuhletsevoi stali na protses utvorennia austenitu pry nahrivi v dvofaznu (a+y)-oblast [Influence of the structural state of carbon steel on the process of formation of austenite at heating in dysphasic (a+y) - range]. Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho universytetu zaliznychnoho transportu imeni akademika V. Lazariana [Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan], 2011, issue 36, pp. 218-221.

3. Golubtsov V.A. Teoriya i praktika vvedeniya dobavok v stal vne pechi [Theory and practice of introduction of additions in steel out of stove]. Chelyabinsk Publ., 2006. 422 p.

4. Gubenko S.I. Osobennosti razvitiya plasticheskoy deformatsii vblizi nemetallicheskikh vklyucheniy [Features of development of flowage nearby nonmetallics]. Stroitelstvo, materialovedeniye, mashinostroyeniy - Construction, Metal Science, Mechanical Engineering, 2013, issue 67, pp.46-50.

5. Babachenko A.I., Litvinenko P.L., Kononenko A.A., Roslik A.V. Issledovaniye sostava i identifikatsiya nemetallicheskikh vklyucheniy, vyyavlyayemykh pri kontrole zheleznodorozhnykh koles [Researches of composition and authentication of nonmetallics, exposed at railway wheels control]. Metallurgiya i gornorudnaya promyshlennost - Metallurgy and Mining Industry, 2011, no. 5, pp.45-48.

Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2013, вип. 3 (45)

6. Vakulenko I.O., Perkov O.M., Perkov B.O., Kamishnyi A.Ye. Napriamky pidvyshchennia nadiinosti vykorystannia zaliznychnykh kolis [Directions of increase the reliability of the railway wheels use]. Tezy dopovidei 67 mizhnarodnoi naukovo-praktychnoi konferentsii «Problemy ta perspektyvy rozvytku zaliznichnoho transportu» [Proc. of the 67th Int. Scientific and Practical Conf. «Problems and prospects of the railway transport development»]. Dnipropetrovsk, 2007, pp.244-245.

7. Shapovalova O.M, Shapovalov V.P., Shapovalov O.V., Kushnir M.A., Tatarko Yu.V. Rozkysliuvach-modyfikator dlia obrobky rozplaviv stalei ta splaviv [Deoxidizer-modifier for treatment of steels and alloys fusions]. Patent UA, no. a 2009 00952, 2009.

8. Shapovalov O.V., Babenko O.P., Ivchenko T.I., Markova I.A Syrovynni kompozyty dlia obrobky stalei ta bezrozplavna tekhnolohiia yikh vyhotovlennia [Raw material composites for treatment of steels and non-melting technology of their manufacture]. Metallurgicheskaya i gornorudnaya promyshlennost - Metallurgy and Mining Industry, 2012, no. 6, pp. 48-50.

9. Korneyev S.V., Rozum V.A., Trusova I.A., Zarutskiy S.P. Tekhnologicheskiye osobennosti modifitsiruyushchey obrabotki stali [The technological features of modifying treatment of steel]. Litye i metalurgiya - Casting and Metallurgy, 2011, no. 4, pp. 115-121.

10. Shapovalova O.M., Deynega A.V. Vliyanie formy slitka i vakuumirovaniya na soderzhaniye sery v kolesnoy stali KP-2 [Influence of the ingot form and vacuuming on the sulfur content in wheel steel KP-2]. Visnyk Dni-propetrovskoho natsionalnoho universytetu zaliznychnoho transportu imeni akademika V. Lazariana [Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan], 2009, issue 28, pp. 175-179.

11. Shub L.G., Akhmadeyev A.Yu. O tselesoobraznosti modifitsirovaniya stalnogo litya [About expedience of modifying treatment of the steel casting]. Metallurgiya mashinostroyeniya - Metallurgy of Mechanical Engineering, 2006, no. 5, pp. 38-41.

12. Chaobi Z., Yazheng L., Leyu Z. Transformation Conditions -Microstructures - Mechanical Properties Relationship in 0,60 % C Hypoeutectoid Steel. Steel Pesearch International, 2011, vol. 82, no. 10, pp. 1207-1212.

13. Lin K., Dun X., Lai J. Effects of modification on microstructure and ultrahigh carbon (1,9 % C) steel. Mater Science and Engineering A, 2001, vol. 528, no. 28, pp. 8263-8268.

14. Mirsada O., Milenko R., Omer B. Alloys with modified characteristics. Materials in Technologies, 2011, vol. 45, no. 5, pp. 483-485.

Стаття рекомендована до публтацп д.т.н., проф. I. О. Вакуленко (Украта); д.т.н., проф.

М. О. Матвеевою (Украта)

Надшшла до редколегп 02.04.2013 Прийнята до друку 14.06.2013

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.