Problem pozosta?o?ci pierwiastków w stali jest jednym z wa?nych problemów przemys?u metalurgicznego. W procesie wytwarzania stali surowce (m.in. surówka, z?om i ?elazostopy) b?d? wprowadza? do pieca wiele zanieczyszczeń. Niektóre zanieczyszczenia mo?na usun??, ale niektóre zanieczyszczenia pozostan? w stali, które s? zbiorczo okre?lane jako elementy resztkowe.

Te pozosta?o?ci s? jednym z g?ównych czynników powoduj?cych niestabilno?? jako?ci stali. Niektóre pozosta?o?ci s? ?atwe do segregacji, nawet je?li ich zawarto?? jest bardzo niska, b?dzie to mia?o silny negatywny wp?yw na w?a?ciwo?ci stali.

Na przyk?ad, typowym przypadkiem jest pozosta?o?? tytanu w stali ?o?yskowej. Ti ?atwo reaguje z n, tworz?c wtr?cenia o du?ej twardo?ci, co znacznie wp?ywa na ?ywotno?? stali ?o?yskowej.

1. Klasyfikacja elementów resztkowych

Niektóre znane pierwiastki resztkowe w stali mo?na podzieli? na trzy kategorie w zale?no?ci od ich potencja?u utleniaj?cego, jak pokazano w poni?szej tabeli. S? ca?kowicie zatrzymywane, cz??ciowo zatrzymywane i rzadko zatrzymywane w procesie produkcji stali.

W powy?szej tabeli potencja? utleniania pierwiastków pierwszej grupy jest ni?szy ni? ?elaza i nie uczestnicz? one w reakcji utleniania podczas wytwarzania stali, a prawie wszystkie akumuluj? si? w wyrobach stalowych. Potencja? utleniania drugiego rodzaju pierwiastków resztkowych jest zbli?ony do ?elaza. W procesie wytwarzania stali tylko cz??? z nich jest usuwana w procesie utleniania, a stopień usuni?cia zwi?zany jest z w?a?ciwo?ciami samych pierwiastków. Potencja? utleniania trzeciego rodzaju pierwiastków jest wy?szy ni? ?elaza. W procesie wydmuchiwania roztopionej stali s? one najpierw utleniane do usuwanego ?u?la, a tylko niewielka ich cz??? trafia do produktu. Dlatego w pierwszej i drugiej kategorii stali wyst?puje tylko 15 pierwiastków. W?ród nich 8 elementów to elementy ca?kowicie zastrze?one, a 7 elementów to elementy cz??ciowo zastrze?one.

2. ?ród?o pozosta?o?ci pierwiastków w stali

Chiny to kraj o du?ej liczbie przerostowych rud ?elaza, w tym V, Ti, P, as, Sn, Sb, re (pierwiastki ziem rzadkich) itp., które s? przerabiane na stal podczas wytapiania. Oprócz pierwiastków resztkowych wprowadzonych do roztopionego ?elaza przez pierwotn? rud? ?elaza, najwi?kszym ?ród?em pierwiastków resztkowych w roztopionej stali jest z?om stalowy

(1) Stal stopowa w z?omie. Obecnie nie ma ekonomicznej i efektywnej technologii oddzielania stali stopowej od zwyk?ej stali w?glowej, ale w niektórych stalach ?rednio- i wysokostopowych wyst?puje wiele rodzajów pierwiastków stopowych. W recyklingu stali te pierwiastki stopowe wejd? do stali jako pierwiastki resztkowe;

(2) Powlekanie powierzchni lub powlekanie z?omem stalowym. W?ród nich najbardziej problematyczna jest blacha cynowa, która trafia do recyklingu z?omu jako pud?o na puszki, a inne pow?oki to mied?, nikiel i chrom; blacha ocynkowana jest równie? szeroko stosowana, ale cynk mo?na zasadniczo usun?? w produkcji stali bez rozwa?enia; (3) metale nie?elazne zawini?te w z?om. Najwa?niejszy jest z?om stalowy, który zawiera kilka mikrosilników, g?ównym zanieczyszczeniem jest mied?. Na rynku najwi?ksz? zawarto?ci? pierwiastków resztkowych jest mied?, która pochodzi g?ównie ze z?omu samochodowego do pieca stalowniczego. Szacuje si?, ?e ?rednia zawarto?? miedzi w z?omie stalowym wynosi oko?o 0,3%, co zale?y od ?ród?a i udzia?u stali stopowej. Pozosta?o?ci sb i podobnie jak w stali pochodz? g?ównie z pierwotnej rudy ?elaza. gdy z?om zawieraj?cy te zanieczyszczenia jest poddawany recyklingowi, mo?na go rozcieńczy?, ale jego pozosta?o?ci b?d? stopniowo gromadzi? si? w stali. Zawarto?? H i N w stali pochodzi g?ównie z atmosfery panuj?cej w stalowni, a jej zawarto?? zale?y g?ównie od ró?nego sk?adu stali i procesu wytwarzania stali.

3. Segregacja elementów resztkowych w stali

Wiele elementów szcz?tkowych istnieje i odgrywa rol? w stali w postaci segregacji. Wi?kszo?? pierwiastków szcz?tkowych ma siln? zdolno?? segregacji w stali; proces segregacji tych pierwiastków mo?e zachodzi? nie tylko w procesie krzepni?cia ciek?ej stali, ale równie? w pó?niejszej przemianie fazy sta?ej, ale wymaga d?ugiego czasu dyfuzji. G?ównymi elementami segregacji w pionie wlewka s? s, P i C, a nast?pnie sb, N, as, h i Sn. Twardo?? tej cz??ci materia?u jest wy?sza ni? innych cz??ci wlewka po segregacji. W porównaniu z segregacj? przez krzepni?cie, pierwiastki resztkowe spowoduj? segregacj? na granicach ziaren podczas przemiany w fazie sta?ej lub ogrzewania. Na przyk?ad druga krucho?? odpuszczania stali jest spowodowana g?ównie segregacj? na granicach ziaren P, Sn, as i sb.

4. Funkcja elementów resztkowych

① Osiem w pe?ni zachowanych elementów

Ni, Co, W i Mo mog? poprawi? hartowno?? stali, które s? korzystnymi pierwiastkami. Z jednej strony Cu mo?e powodowa? krucho?? miedzi podczas obróbki na gor?co w wysokiej temperaturze, ale z drugiej strony mo?e poprawi? odporno?? stali na korozj? atmosferyczn?; pierwiastki resztkowe Sn, as i Sb s? pierwiastkami szkodliwymi, które nie tylko wzmacniaj? krucho?? miedzi w stali, ale tak?e prowadz? do krucho?ci drugiej odpuszczania stali stopowej; SN jest jednym z najbardziej szkodliwych pierwiastków resztkowych w stali, który mo?e znacznie obni?y? w?a?ciwo?ci mechaniczne stali i stopów w wysokich temperaturach.

② 7 cz??ciowych elementów retencyjnych

C. Mn, s i P to konwencjonalne elementy steruj?ce; Cr mo?e poprawi? odporno?? stali na utlenianie, zwi?kszy? odporno?? na korozj? i hartowno?? stali, ale tak?e zwi?kszy? krucho?? odpuszczania stali; n jest korzystne dla kontrolowania wielko?ci ziarna austenitu, ale mo?e równie? powodowa? starzenie zgniotowe stali; hw stali jest rodzajem szkodliwego i szkodliwego pierwiastka, który prowadzi do bia?ych plam i p?kni?? w wysokowytrzyma?ej stali niskostopowej.