 |
3) Методы раскисления.. 4) Раскисление алюминием.
|
|
|
|
3) Методы раскисления.
Способы раскисления стали:
1) Осаждающее раскисление;
2) Диффузионное раскисление;
3) Специальные способы раскисления (обработка синтетическими шлаками; раскисление в вакууме).
Осаждающее раскисление
Такой способ раскисления, как осаждающее раскисление осуществляется при помощи элементов, обладающих большим сродством к кислороду, чем Fе. В зависимости от ситуации в качестве раскислителей применяют марганец, кремний, алюминий или комплексные раскислители.
Диффузионное раскисление
Выражение " диффузионное" не вполне соответствует существу процесса этого способа раскисления. Более точный термин - " экстракционное раскисление". При диффузионном раскислении содержание кислорода снижается за счёт раскисления шлака. Раскислителями могул быть С, Si, Аl. Основная задача - снижение FеО в шлаке, что усиливает диффузию кислорода из металла в шлак (правило распределения Нернста).
Этот способ раскисления применяется только в дуговых печах, где нет горящих газов.
Обработка синтетическими шлаками (способ раскисления)
Широко применяется в практике обработка расплава железа синтетическими шлаками. В дуговой печи наводят шлак из Аl2O3 и СаО; шлак заливают в ковш, туда же с высоты 3-6 м выливают струю металла из печи. Этот способ раскисления позволяет снизить содержание кислорода и серы.
Электрошлаковый переплав (способ раскисления)
Основная цель электрошлакового переплава (ЭШП) - очистка стали от серы и неметаллических включений в процессе расплавления исходного материала в разогретой шлаковой ванне. Кроме того, за счёт затвердевания в водоохлаждаемом кристаллизаторе можно управлять структурой слитка.
|
|
|
Вакуумное раскисление
Вакуумное раскисление основывается главным образом на реакции обезуглероживания, так как в вакууме раскислительная способность углерода значительно возрастает.
4) Раскисление алюминием.
Алюминий является очень сильным раскислителем, его применяют при производстве спокойных сталей. Присадки алюминия в металл позволяют полностью успокоить сталь и избежать возникновения пористости слитков и отливок вследствие окисления углерода и выделения пузырьков окиси углерода.
Раскислительная способность алюминия явилась предметом изучения многими исследователями. Они встретились с рядом трудностей, обусловленных главным образом очень малыми равновесными концентрациями алюминия и кислорода, меньшими, чем допускаемые ошибки анализа. Однако тщательно проведенные исследования ряда авторов позволили достаточно надежно определить термодинамические данные реакции раскисления алюминием. Можно, например, отметить результаты обстоятельного исследования Гоксена и Чипмана. Чистое железо они расплавляли в алундовом тигле из чистой окиси алюминия в индукционной печи при непрерывном пропускании газовой смеси водяного пара и водорода контролируемого состава. Таким образом, указанные авторы применили обычную методику для определения термодинамических данных реакций взаимодействия растворенного в металле раскислителя с водяным паром или, наоборот, продукта раскисления Al2O3 с водородом.
Комбинируя полученные данные с данными реакции взаимодействия водорода с растворенным в металле кислородом получили константу равновесия реакции раскисления алюминием:
Al2O3(тв) = 2[Al] + 3[О],
Исследования показали, что величина произведения /аг/о близка к единице и приближенное значение константы равновесия можно получить, применяя вместо активностей алюминия и кислорода их концентрации. При этом
|
|
|
lg КAl lg [%Al]2 [%О]3 = -64 000/Т + 20, 63.
Это уравнение позволяет рассчитать раскислительную способность алюминия. Например, при 1600° С [%Al]2 [%О]3 = 3, 5 Х 10-14. Следовательно, уже при содержании в металле 0, 005% Al в равновесии содержится всего 0, 0011% О, а при содержании 0, 01% Al содержание кислорода понижается до 0, 0007%. В этих условиях возможность реакции окисления углерода исключается. Описанные результаты исследований относятся к случаю образования глинозема. Однако образование Al2O3 в процессе раскисления алюминием происходит лишь при избытке алюминия в зоне протекания реакции. Как показало изучение продуктов раскисления алюминием, при избытке кислорода может происходить образование герцинита (FeO X Al2O3) или расплава FeO + Al2O3 переменного состава. Образование герцинита может быть описано реакцией:
FeO-Al2O3(тв) = [Fe] + 4 [О] + 2 [Al],
lg K = lg [%O]4 [%Al]2 = -71 730/T + 23, 25,
Комплексное раскислени 
|
|
|
