 |
1. Реакция обезуглероживания.+константа равновесия
|
|
|
|
1. Реакция обезуглероживания. +константа равновесия
Процесс может протекать:
- Взаимодействовать с газообразным кислородом в процессе продувки\[C]+1/2O2={CO}
-взаимодействовать с кислородом раствв мет [C]+(FeO)={CO}+Fe
-взаимодействие с окислительным шлаком[C]+[O]={CO}.
Окисление углерода в стали происходит по реакциям [C]+2[O]={CO2}; [C]+[O]={CO}; [C]+(FeO) = {CO}+ Fe
Вторая реакция имеет значение лишь при [%C] менее 0, 05, а при [%C]> =0, 1 практически не протекает (P(CO2) в смеси газов СО+СО2 составляет при 1600*С менее 2*103 Па).
Для первой реакции, по данным Чипмена:
Gt= -22350-36. 63 T Дж/ моль
lg K[C]= 
при этом 
при %C< =2
Тепловой эффект реакции 1 меньше теплового эффекта окисления растворенного в ванне углерода газообразным кислородом. Это обусловлено тем что при растворении газообразного кислорода в железе выделяется большое количество теплоты:
При 1600 С:
Суммарно по закону Гесса Q=- H=+22. 4 кДж/моль
Kp повышается если T падает, Pco падает, a[o] растет, a[c] растет
2. Чем определяется скорость окисления углерода в металле.
- Значением коэффициента массопереноса К
- Значением удельной поверхности (F/V)
- Разницей концентраций углерода на поверхности и в обьеме.
На ускорение выгорания кислорода влияют следующие факторы:
-увеличение а(FeO) ( присадка руды при нормальном перегреве металла)
- Продувка ванны кислородом или воздухом.
- Сочетание интенсивного подвода кислорода с энергичным перемешиванием ванны
-Увеличение химического потенциала кислорода в газовой фазе.
-Сохранение перегрева металла выше линии ликвидуса не менее чем на 40 С
-Обеспечение нормальных условий для зарождения пузырьков СО.
- продувка малоуглеродистых сталей нейтральным газом или кислородом в вакуумной камере.
|
|
|
3. Поверхностное и донное кипение металла
Различают поверхностное и донное кипение металла. В первом случае пузыри образются на границе щлак-металл, во втором на футеровке металла.
При донном кипении обрбо`льшие пузырьки и они выносят из ванны при разрыве корольки металла в шлак.
1. Спонтанное кипение металла (выделение СО) вызывает снижение величины Pco
2. Протекание реакции обезуглероживания в пузырьках инертного газа
3. Реакция обезуглероживания в каплях металла выбрасываемого в шлак и над поверхностью расплава
4. Задачи которые решает обезуглероживание.
- уменьшение количества углерода в стали
- снижение содержания [O]
- происходит частичное рафинирование металла от неметаллических включений за счет кипения ванны во время продувки.
- перемешивание ванны
…..
5. За счет чего может протекать реакция обезуглероживания
- перемешивание ванны приводит к интенсификации процесса обезуглероживания
-выделение оксида углерода из расплава Fe-c возможно на шероховатой поверхности футеровки ванны, твердых частицах размером больше критического радиуса, готовых газовых пузырьках и полостях.
- Скорость окисления углерода обусловлена в основном интенсивностью ввода кислорода в ванну и зависит от содержания [C] в металле лишь при [%C] ниже критического (0, 2,,, 0, 3%)
Дефосфорация.
1. Влияние форфора на свойства стали.
Фосфор является вредной примесью в стали, поскольку, находясь в ней, он придает ей хрупкость и сильно повышает склонность к хрупкому излому. Фосфор также повышает порог хладноломкости, т. е. температуру резкого падения ударной вязкости
-фосфор сосредоточен по границам зерен
-фосфор растворяется в твердом аустените до 0, 2%,
-фосфор значительно расширяет интервал между линией ликвидуса и солидуса в двухфазной области, а так же значительно сужает γ область
|
|
|
-это приводит к значительной первичной ликвации, результатом чего является:
- Фосфидные сегрегации по границам зерен
- Сульфидная эвтектика в центре слитка
- Сульфидные сегрегации снижают пластические свойства металла особенно при низких температурах
- Вредное влияние фосфора усиливается с повышением концентрации углерода
- Вред фосфора выражается в зернограниченой хрупкости, при этом в разных марках стали фофор ведет себя по разному
- В среднеуглеродистых сталях происходит охрупчивание металла после высокого отпуска при медленном остывании изделия.
- В высокоуглеродистых сталях зернограничная хрупкость вызывается сегрегацией фосфора в аустените.
- В агрессивных средах фосфор усиливает образование водородных флокенов
- Фосфор выделяется по границам зерен
- Фосфор влияет на анизотропность структуры. Образуется дендридная ликвация фосфора ( полосы обогащенные фосфором)
2, Нейтрализация вредного влияния фосфора
Вредное влияние фосфора можно нейтрализовать при помощи молибдена (не более 0, 5%), связывая в феррите фосфор в слабо подвижные пары Mo-P.
Другим способом является введение в сталь церия до 0, 01% с образованием прочных фосфидов церия.
|
|
|
