ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Резервы улучшения качества и механических свойств углеродистых сталей из "Качество углеродистой стали " Проблема получения качественного конвертерного металла сводится к разработке методов борьбы с газонасыщенностью стали (азотом, кислородом), а также к уменьшению содержания в ней вредных примесей (фосфора и серы). В настоящее время это решается применением кислородного дутья и переводом конвертеров на работу с основной футеровкой. [c.127] Высокая концентрация кислорода в зоне контакта струи со шлаком или металлом и удаление из системы плавки азота определяют большую скорость окисления примесей и частично железа, а также сильный перегрев металла или шлака в зоне реакции окисления газообразным кислородом. Энергичная циркуляция ванны в результате воздействия кислородной струи переносит окислы железа и тепло в глубинные слои, способствует прогреву всего объема ванны и развивает в ней окислительные процессы, осуществляемые при помощи закиси железа. [c.128] Процесс продувки металла кислородом протекает с выделением большого количества тепла, поэто му необходимо охлаждать ванну. Перегрев ванны приводит к увеличению поглощения азота и большому угару железа. [c.128] Исследования А. Н. Морозова [45] и В. И. Явойского [46] показали, что содержание азота например в мартеновских печах большой емкости не превышает 0,004% по расплавлении и снижается в процессе рудного и чистого кипения до 0,0015— 0,0025%, т. е. до значений, которые принято считать предельно низкими. Степень растворимости газа в металле зависит от давления и температуры. Источниками газов являются чугун (твердый и жидкий), руда, известняк и известь, раскислители, синтетические порошковые смеси и продукты реакции. Эти металлы, содержащие газы, влагу и водяные пары, соприкасаясь с раскисленным или жидким металлом, передают азот, водород и кислород. [c.128] В плавках на кипящую сталь, когда в конце процесса углерод перестает быть регулятором окисленности металла, содержание водорода снижается, так как при окисленном металле растворимость водорода падает. [c.128] При выплавке стали, предназначенной для глубокой вытяжки, следует осторожно употреблять раскислители, дающие стой- сие нитриды. Выделение азота в газах в период затвердевания стали действительно будет устранено, но большая его часть будет находиться в виде нитридов. Например, известно, что в стали, успокоенной алюминием, количество оставшихся газов в два раза больше, чем в неуспокоенной стали. [c.128] Обычно в основной раскисленной стали содержание кислорода 0,01—0,015%, а в основной кипящей стали — 0,01—0,025%. [c.128] Изменение механических свойств стали, насыщенной азотом, известно из целого ряда исследовательских работ. С увеличением содержания азота пластические свойства металла снижаются, а прочность увеличивается. [c.128] При применении кислородного дутья для прямого окисления металла образуется локальная зона с особым распределением температур и концентраций, отличающимся от обычного процесса. [c.128] При решении практических задач, связанных с качеством металла, следует исходить из того, что дымообразование, насыщение стали газами и другие важные для качества металла явления, связанные с продувкой, в большей степени зависят от зональных, чем от общих условий, и при анализе таких явлений неправильно исходить из параметров, характеризующих состояние металлической ванны в целом. [c.129] Создание количественной теории процессов, происходящих в конвертерной ванне, затруднено прежде всего недостаточностью экспериментальных данных о существующих в этой зоне условиях. [c.129] Процесс окисления примесей чугуна чистым газообразным кислородом существенно зависит от гидродинамического состоя- ния гетерогенной смеси в зоне реакции. [c.129] Окисление железа и его примесей сопровождается выделением большого количества тепла. Температура образующихся окислов, определяемая из равенства их теплосодержания тепловому эффекту реакции, очень высока. Так, при окислении чистого железа с начальной температурой 1800° К кислородом, имеющим температуру 300° К, последняя составляет около 4740°К (без учета испарения РеО). Один процент кремния повышает ее примерно на 85° К, марганца — на 10° К, а один процент углерода снижает на 10° К. По сообщению Л. М. Ефимова, эти данные не могут претендовать на большую точность, так как при определении теплосодержания жидких металлов и окислов в большинстве случаев приходится прибегать к экстраполяции зависимостей, относящихся к низким температурам, а иногда и к другому агрегатному состоянию вещества [48]. Высокотемпературный очаг реакции при продувке кислородом находится в среде с высоким значением коэффициента теплопроводности и с большей теплоемкостью. Металлическая ванна интенсивно перемешивается струей кислорода и образующейся окисью углерода. Воспользоваться выводами теории для вычисления величин теплового потока через реакционную поверхность в настоящее время невозможно, ибо отсутствуют необходимые для расчетов сведения. [c.129] ЖИДКОГО металла, а также о влиянии внешних границ системы на характер движения жидкости и т. п. Однако известно, что ввод в металл газообразного кислорода сопровождается обра-йованием и непрерывным обновлением реакционной поверхности. Часть кислорода увлекается в виде пузырьков циркуляционным потоком в участке, расположенном далеко от места ввода струи. На поверхности газовых пузырьков происходит одновременно поглошение и выделение кислорода. Об разова-ние окиси углерода не лимитируется физическими условиями, как в случае возникновения новой фазы в толще жидкости, а определяется истинной кинетикой реакции на поверхности в каждый момент скорость реакции является функцией только концентраций реагирующих веществ и температуры поверхности. [c.130] Современная теория металлургических процессов базируется на сведениях, полученных при исследовании относительно низкотемпературных процессов сведений этих недостаточно для количественной интерпретации новых процессов, связанных с применением кислорода. [c.130] Вернуться к основной статье