Окисление металла газами шлаками

Окисление металла при сварке 154 Окисление металла газами 155 Окисление металла шлаками 156 Окисление металла окислами 156 Ограниченно сваривающиеся стали 186 [c.638]

Закономерности формирования химического состава металла шва изложены в разд. III Физико-химические и металлургические процессы при сварке . Материал первых двух разделов дает описание тех физических и температурных условий, которые создаются над поверхностью металла и в самом металле в процессе сварки. В этом плане материал первых двух разделов представляет собой как бы описание того физического фона, от которого зависит протекание реакций, переход различных легирующих элементов в металл шва или их удаление и окисление. Вопросы защиты металла шва и массообмена на границе металл— шлак и металл — газ — центральные в разд. III. Эти процессы предопределяют химический состав металла шва, а следовательно, во многом и его механические свойства. Однако формирование свойств сварного шва, а тем более сварного соединения, определяется не только химическим составом металла. Характер кристаллизации шва во многом влияет на его свойства. Свойства околошовной зоны и в определенной мере металла шва существенно зависят от температурного и термомеханического циклов, которые сопровождают процесс сварки. Для многих легированных сталей и сплавов эта фаза формирования сварного соединения предопределяет их механические свойства. Процесс сварки может создавать в металле такие скорости нагрева и охлаждения металла вследствие передачи теплоты по механизму теплопроводности, которые часто невозможно организовать при термической обработке путем поверхностной теплопередачи. Образование сварного соединения сопровождается пластическими деформациями металла и возникновением собственных напряжений, которые также влияют на свойства соединений. Эти вопросы рассматриваются в IV, заключительном разделе учебника — Термодеформационные процессы и превращения в металлах при сварке . [c.6]

Плавка красной меди ведётся в пламенных печах с рафинированием окислительным пламенем для удаления из меди примесей свинца, сурьмы, олова, железа, цинка, никеля и серы. Окисляясь, некоторые примеси всплывают в шлак, другие удаляются в виде газов. Плавка состоит из операций 1) загрузки металла в печь 2) расплавления металла 3) скачивания шлака 4) окисления металла 5) восстановления окислов ( дразнения ) 6) разливки металла. Густой шлак разжижают добавкой песка. [c.191]

Для получения в первом периоде плавки окислительного шлака в печь засыпают известь и железную руду (около 1 % от массы шихты). Через 10. .. 15 мин после загрузки руды скачивают 60. .. 70 % шлака с ним удаляется значительная часть фосфора, преимущественно в виде фосфата железа. Затем в печь вновь засыпают известь (1. .. 1,5 % от массы металла), полностью расплавляют и нагревают расплав, при этом периодически порциями засыпают железную руду и известь. По мере повышения температуры усиливаются окисление углерода и кипение ванны, что способствует удалению растворенных в металле газов и неметаллических включений. Для ускорения окисления углерода [c.42]

Флюсы при газопламенной сварке применяют для разрушения окислов на поверхности свариваемого металла, для его защиты от окисления и для удаления из металла сварочной ванны окислов и других химических элементов, отрицательно влияющих на свойства сварного шва. Флюсы применяют в виде порошков или паст, подавая их на свариваемые кромки в процессе сварки или нанося заранее. К сварочным флюсам предъявляется ряд технологических и металлургических требований. Флюс должен быть более легкоплавким, чем основной и присадочный металл. Расплавляемый флюс должен хорошо растекаться по нагретой поверхности металла, обладать высокой жидкотекучестью. Он не должен выделять в процессе сварки ядовитые газы и не должен способствовать коррозии сварного соединения. Флюс должен иметь высокую реакционную способность, активно раскислять окислы, переводить их в легкоплавкие соединения или растворять их так, чтобы процесс удаления окислов из металла заканчивался до затвердевания сварочной ванны. Образующийся во время сварки шлак должен хорошо защищать металл от окисления и от взаимодействия с газами окружающей атмосферы, а также хорошо отделяться от металла после остывания. Плотность флюса должна быть меньше плотности основного и присадочного металла, чтобы шлак всплывал на поверхность сварочной ванны, а не оставался в металле шва. [c.58]

Закись железа РеО — единственный источник кислорода для ванны металла, покрытой слоем шлака. Для ускорения окислительных реакций несколько раз добавляют железную руду. Характерным признаком нормального хода является кипение -" это период, в течение которого происходит энергичное окисление углерода. Кипение способствует перемешиванию металла, выделению газов и равномерному распределению тепла по всей глубине ванны. В ходе процесса несколько раз берут пробы, по которым примерно судят о составе стали. Кроме проб, проводится экспресс-анализ металла и шлака, точно определяющий химический состав стали в течение 3—5 мин. Перед окончанием плавки удаляют шлаки и вводят раскислители. Для получения легированной стали добавляют феррохром, феррованадий и т. д. [c.24]

Уже в период завалки и прогрева шихты происходит частичное окисление железа, кремния и марганца за счет кислорода дымовых газов, в период плавления — за счет кислорода окислов руды, а после расплавления — за счет кислорода окислов, содержащихся в металле и шлаке. [c.54]

Процесс получения стали из чугуна окислительный и сводится к окислению примесей чугуна до нужных пределов при помощи чистого кислорода или кислорода воздуха или руды. Получающиеся при этом окислы связываются между собой непосредственно, а также при помощи флюса и образуют шлак. В состав его включаются дополнительно части футеровки печи, плавящиеся и разъедаемые под одновременным действием высокой температуры металла и шлака. Он легко отделяется от металла и находится над ним в виде плавающего покрова вследствие меньшего удельного веса и предохраняет металл от окислительного действия дымовых газов. Другие примеси, например углерод н иногда сера, удаляются в атмосферу в виде газообразных соединений. В дальнейшем металл доводится до требуемого состава и в расплавленном состоянии выпускается в сталеразливочные ковши. [c.28]

Доводка плавки. После расплавления шихты в печи образуются три фазы, постоянно взаимодействующие между собой жидкий металл, жидкий шлак и дымовые газы от сгорания топлива, от продуктов разложения флюса и руды, от окисления металла и от засасываемого воздуха. Они двигаются над поверхностью шлака и отдают ему свой кислород, отчего он делается сильно окислительным. Высшие его окислы на поверхности соприкосновения с жидким железом восстанавливаются до закиси железа и обогащают ею металл и шлак. В металле она последовательно окисляет кремний, марганец и фосфор по реакциям (26), (27), (30), но процесс окисления идет во много раз медленнее, чем в конвертере, где металл взаимодействует с кислородом дутья, и почти все тепло от реакций идет на нагрев его, а потери в окружающее пространство малы. [c.37]

Железо и другие составляющие шихты начинают окисляться уже в период завалки и плавления, К концу плавления зеркало металла полностью покрывается шлаком, состоящим из нелетучих окислов железа и примесей флюсов. Наличие шлака прекращает непосредственное окисление примесей кислородом атмосферы. Шлак становится передаточным звеном в системе газ — шлак — жидкий металл, т. е. кислород атмосферы поступает в металлическую ванну через шлак. Переносчиками кислорода из газовой фазы в жидкий металл являются окислы железа. Примерная схема передачи кислорода шлаком приведена на рис. 48, [c.223]

Окисление углерода. Реакция окисления углерода при ведении мартеновской плавки играет важнейшую роль. Выделяющаяся в результате этой реакции окись углерода в виде мелких пузырьков проходит через металл и шлак, вызывая кипение ванны при этом ускоряется процесс нагрева ванны, выравнивается химический состав расплавленного металла. Кипение способствует также удалению содержащихся в металле газов, переходу в шлак неметаллических включений. [c.260]

Источниками окисления металла при сварке преимущественно являются газы и шлаки. В меньшей степени окисление расплавленного металла возможно поверхностными окислами (окалина, ржавчина). [c.155]

Можно также допустить, что общее количество кислорода, присутствующего в выделяющихся из металла газах и шлаке, равно суммарному количеству кислорода 2 Осв. израсходованному на окисление той доли металла, которая переходит в металл шва без учета потерь, другими словами [c.88]

Температурный режим в зоне плавления (подъем температуры до максимума с последующим спадом) приводит к тому, что в разных участках ее наряду с процессами одного направления протекают обратные. Например, наряду с восстановлением кремния и марганца из шлака при сварке под флюсом может идти их окисление в хвостовой части ванны или абсорбция жидким металлом газов в наиболее горячей части зоны плавления может сопровождаться десорбцией их в наименее нагретых участках и т. д. [c.105]

Сжигание газа с избытком воздуха а=1,4 создает в печи окислительную атмосферу. Избыточный кислород и двуокись углерода окисляют железо и его примеси уже во время плавления твердой шихты, образуя первичный железистый шлак. После расплавления окислы железа, растворенные в металле и шлаке, окисляют примеси. Для ускорения этого на шлак забрасывают еще и железную руду. Химизм окисления примесей подобен конверторному однако в неподвижной ванне те же реакции протекают сравнительно медленно и тепло реакций рассеивается. [c.535]

Для устранения подпора газов и для свободного вытекания шлака под заготовкой должно быть свободное пространство высотой 300—500 мм. При резке стали больших толщин процесс окисления металла по толщине протекает значительно медленнее, чем при резке обычных толщин. Поэтому успех резки в значительной степени определяется правильным началом врезания кислородной струи в металл. [c.128]

Источниками окисления металла при сварке преимущественно являются газы и шлаки, в меньшей степени — поверхностные окислы (окалина, ржавчина). [c.11]

В покрытиях рудно-кислого и органического типов окисление металла и ферросплавов происходит в результате их взаимодействия с окислами железа и марганца, находящимися в шлаке. В покрытии фтористо-кальциевого типа окисление ферросплавов происходит за счет взаимодействия с углекислым газом и образующимися в процессе плавления окислами железа. При сварке электродами с рутиловым покрытием в зависимости от состава покрытия возможно окисление металла и ферросплавов окислами шлаков, углекислым газом и парами воды. Процессы окисления расплавленного металла и ферросплавов шлаком можно описать следующими реакциями [c.317]

В экспериментальных работах были испытаны различные газы. Резка в водороде сопровождалась получением резов с кромками низкого качества. Так, поверхность реза алюминия была покрыта черными пятнами, а в отдельных местах образовывались глубокие вырывы. Плохую поверхность реза с большими загрязнениями в верхней части получали при использовании азота. Грубая, загрязненная поверхность реза с обильными натекам шлака на нижних кромках получается при использовании углекислого газа, В то же время при применении углекислого газа или смеси азота с кислородом достигается наиболее высокая скорость резки. Происходящее при этом частичное окисление металла вносит дополнительное тепло, перегревает ванну и делает ее более жидкотекучей. [c.53]

Процесс расплавления присадочного и кромок основного металла проводят по возможности быстрее, не допуская вредного влияния воздуха. Необходимо способствовать удалению газов до момента затвердевания шва путем перемешивания ванны нагретым присадочным прутком. Расплавленная ванна не должна отстаиваться во избежание появления газовых включений. Кислород воздуха может вызвать образование окислов, а азот — нитридов, включения окислов и нитридов ослабляют механические свойства шва. При быстром процессе сварки окисление металла и загрязнение его происходят главным образом на поверхности шва флюсом проводится поверхностная очистка ванны металла. Необходимо следить за тем, чтобы полученные от окислов (с помощью флюсов) шлаки не попадали в шов. [c.139]

В известной мере особую группу технологических материалов составляют разнообразные по природе и свойствам материалы, используемые в качестве защитных, легирующих и шлакообразующих (флюсующих) в сварочной технике и технике гайки. Основным назначением этих материалов является 1) защита расплавленного металла от соприкосновения с атмосферным воздухом, предотвращение окисления и насыщения металла газами 2) введение в состав металла сварочной ваниы различных добавок (легирующих элементов) 3) удаление в виде шлака вредных примесей (серы, фосфора) из расплавленного металла 4) улучшение смачивания припоем соединяемых пайкой поверхностей. [c.98]

Химическая кинетика сталеплавильных процессов тесно связана с а.эро-и гидродинамикой расплавленной металлической ванны, шлакового слоя и газовой атмосферы печи. Например, в мартеновской печи перемешивание металла пузырями СО значительно увеличивает массоперенос, ускоряет процессы окисления углерода, удаление газов и неметаллических включений. Подача кислорода при продувке металла в конвертере увеличивает поверхность контакта, ускоряет транспортировку (массопере-ясс) реагирующих веществ, способствует перемешиванию металла и шлака и, следовательно, ускоряет про-дессы окисления примесей. [c.102]

Условием течения процесса окисления углерода является наличие или образование газовой фазы в ванне расплавленного металла. Это могут быть пузыри газа, газы в порах подины или поры в материалах, применяемых в технологии плавки. Чтобы пузырь СО мог образоваться в металле, он должен преодолеть атмосферное давление, давление столба металла и шлака над ним (гидростати-яеское давление) и капиллярное давление (преодоление сил поверхностного натяжения) [c.106]

Окислительный период плавки начинают присадкой железной руды, которую дают в печь порциями. В результате присадки руды происходит насыщение шлака FeO и окисление металла по реакции (FeO)=Fe (+ + [0]. Растворенный кислород взаимодействует с растворенным в ванне углеродом по реакции [С] + [0] = = С0. Происходит бурное выделение пузырей СО, которые вспенивают поверхность ванны, покрытой шлаком. Поскольку в окислительный период на металле наводят известковый шлак с хорошей жидкоподвижностью, то шлак вспенивается выделяющимися пузырями газа. Уровень шлака становится выше порога рабочего окна и шлак вытекает из печи. Выход шлака усиливают, наклоняя печь в сторону рабочего окна на небольшой угол. Шлак стекает в шлаковню, стоящую под рабочей площадкой цеха. За время окислительного периода окисляют 0,3—0,6 % С со средней скоростью 0,3—0,5 % С/ч. Для обновления состава шлака одновременно с рудой в печь добавляют известь и небольшие количества плавикового шпата для обеспечения жидкоподвижности шлака. [c.184]

Период окисления примесей длится около 3 ч, после чего продувку прекращают и производят удаление растворенных в металле газов, так называемое дразнение на плотность (после удаления шлака в металл погружа- [c.45]

Другой особенностью этого процесса является защита поверхности металла от окисления слоем кремнеземистого шлака, почти непроницаемого для дымовых газов, и самораскисление металла кремнием, восстанавливающимся по реакциям (13) и (35) [c.39]

Плавление шихты — самый длительный период плавки, хотя принимают все меры к тому, чтобы он проходил наиболее интенсивно. В этот период активно окисляются примеси чугуна от обильного окисления углерода выделяется шoгo газов, что вызывает бурление (кипение) металла и шлака. Эго, в свою очередь, усиливает процесс окисления металла и шлакообразования, что вызывает необходимость скачивания первичного шлака через 10—20 мин после заливки в печь чугуна. Шлак вытекает из печи через шлаковое отверстие в задней стене и через порог загрузочного окна в специальные чаши. Вместе со шлаком из ванны удаляется значитель- [c.60]

Плавку с окисление м примесей ведут при. отсутствии чистой отборной шихты. Она начинается с окислительного периода плавки с целью понижения в металле содержания кремния, марганца, фосфора и избыточного углерода. Д.ля этого еш,е до полного расплавления пшхты в печь загружают железную руду и к концу полного расплавления в металле значительно умень-Ц ается количество примесей, а образующиеся окислы формируют пенистый окисленный шлак, который затем удаляется через порог загрузочного окна. На поверхность металла забрасывают известь для образования нового шлака, а зате.м повторяют добавку руды. В современных условиях с целью интенсификации процесса окисления используют газообразный кислород. Удаление окисленного шлака, добавку извести, а затем руды (или введение кислорода) повторяют два или три раза, чем достигается уменьшение фосфора в металле до 0,01/6. Содержание углерода при этом также уменьшается. Кипение ванны способствует удалению из металла газов и гсплыванию неметаллических включений. Когда содержание углерода уменьшается на 0,1% менее заданного, кипение заканчивается 1 шлак удаляется. Если содержание углерода оказалось еще ниже, то производят науглероживание металла электродным боем или другими материалами. [c.65]

ОТ чего происходит его нагревание и плавление. Съемный свод 5 печи предохраняет металл от потери тепла и активного поглощения газов из атмосферы. Шихтовые материалы тщательно подбирают по химическому составу. Чаще всего переплавляют отходы легированных сталей. Плавка в индукционной печи протекает быстро после расплавления шихты берут пробу для определения содержания углерода и марганца или углерода и кремния, остальные элементы учитывают гю расчету шихты. Большинство легирующих добавок (ферровольфрам, ферромолибден, феррохром, никель) загружают вместе с основной шихтой. Когда последние куски шихты гюгрузятся в жидкий металл, загружают флюс (в кислой печи — битое стекло и др., в основной — известняк, плавиковый шпат). Образующийся шлак уменьшает окисление металла, снижает потери тепла и защищает металл от насыщения газами нз атмосферы. В процессе плавки происходит интенсивное движение металла под действием электромагнитного поля индуктора. Поэтому все процессы (окисле- [c.68]

Во второй зоне в верхней ее части на границе зон / и // начинается плавление металла от нагревания его горячими газами. Расплавленный металл, стекая каплями вниз и проходя между кусками раскаленного кокса, перегревается. Известь шлакует песок, попавший в вагранку вместе с щихгой, золу кокса и различные окислы, образовавшиеся в результате окисления элементов чугуна. Кроме того, известь ошлаковывает футеровку, которая оплавляется под действием высоких температур в плавильном поясе вагранки, В этой же зоне происходит горение топлива и температура достигает максимального значения протекают реакции окисления металла особен- [c.311]

Окисление металла защитным газом при дуговой сварке. Дуговая сварка в окисли-тельиых газах СО.,, Аг—СО.,, Аг—СО.,—О.,. СО.,—О., сопровождается заЕ етнымн потерями ряда легирующих элементов и при.месей переплавляемого дугой металла, образующих в результате взаимодействия с кислородом шлаки (МпО, 5]0.,, Т10.2, АКОд и др.) или газы (СО.,, СО, ЗО и др.). [c.74]

Плавка цветных металлов сопровождается сложными металлур гическими процессами. Ей сопутствут окисление металлов, погло щение газов, взаимодействие расплава со шлаком и футеровкой печи раскисление, дегазация и модифицирование сплавов. [c.40]

Температурный режим зоны плавления (подъем те.мпературы до максимального значения и последующий спад) приводит к тому, что в различных участках ее наряду с процессами одного направ.пения могут протекаи, взаимно-обратные процессы, как, например, абсорбция жидким металлом газов и последующее их выделение восстановление некоторых элементов из флюса (шлака) и последующее их окисление и др испарение отдельных составляющих жидкого металла и последующая их конденсация. [c.55]

При поверхностной кислородной резке практически все тепло реакции окисления металла концентрпруется на обрабатываемой поверхности, тогда как при разделительной резко значительная часть тепла сразу же удаляется из разреза отходящи.мп газами и шлаком. [c.358]

Хотя при электрошлаковой сварке непосредственного контакта металла в реакционной зоне с газами нет, однако состав газов над шлаково1 ван1ю1 1 может оказать существенное воздействие на окисление металла. Так, применительно к влиянию газовой фазы над шлаковой ванной на рис. У.27 показано изменение содержания марганца (АМп %) при наличии над шлаком воздуха (без защиты) и аргона или азота. Во втором случае степень выгорания марганца значительно меньше, хотя флюс (шлак) в обоих случаях по своему исходному составу является одинаковым. [c.253]

С целью получения качественных соединений в таких случаях применяют флюсы. Флюсы — это вещества, которые вводятся в реакционное пространство при выполнении сварки или пайки для предотвращения окисления кромок твердого металла, извле-чс11ия из жидкого металла окислов и неметаллических включений, а иногда и для частичного ввода в расплавленный металл благоприятно действующих элементов. Расплавленные флюсы, являясь в основной своей части нерастворимыми в металле, образуют на поверхности металла пленку шлака, предохраняющую его от непосредственного воздействия газов пламени и воздуха. [c.89]

Металлы и сплавы окисляются при контакте с кислородосодержащими газами. Интенсивность окисления увеличивается с возрастанием концентрации кислорода в газе и с повышением температуры. В технически чистом кислороде (чистотой 98—99%) при некоторой начальной температуре реакции интенсивность окисления становится очень большой и переходит в горение. Если продукты сгорания не будут изолировать далее расположенные слои от места контакта металла с окисляющей газовой фазой и эти слои будут иметь соответствующую температуру, то горение будет распространяться и на них. Для непрерывности процесса горения необходимы следующие условия 1) контакт окислителя с неокисленным металлом поверхности 2) подогрев неокисленного металла до температуры воспламенения 3) достаточно высокая концентрация кислорода в газовой фазе, взаимодействующей со сжигаемым металлом, непосредственно или через тонкую пленку расплавленного шлака, передающего окисление металлу диффузией кислорода. [c.158]

В кислых печах получают более качественную сталь, так как РеО остается в металле в незначительном количестве. Так же ничтожно и количество растворенных газов (азот, водород) так как этому препятствуют кислые шлаки. Процесс производства стали в кислых печах более длительный вследствие того, что он протекает при пониженном содержании закиси железа в металле. Процесс окисления примесей в основной печи идет быстрее, примеси выгорают в значительной степени, но по окончании плавки в металле все еще остается большое количество РеО. Несмотря на последующее раскисление, кислород все же не удаляется полностью и находится в металле наряду с друшми газами — азотом к водородом. В процессе кристаллизации металла эти газы выделяются и образуют газовые раковины. Не выделившиеся из металла газы, и особенно водород, вызывают целый ряд дефектов, таких как хрупкость и трещи-нообразование (флокены). [c.193]

Наличие жидких металлической и шлаковой фаз является важнейшим, но недостаточным условием нормального проведения физико-химических процессов регулирования содержания примесей в металле. Дополнительным обязательным условием является интенсивное перемешивание металла и шлака, которое обеспечивает требуемые скорости массо- и теплоПЕЕрШса. Это перемешивание обычно обеспечивается выделением газов, образующихся при окислении углерода. Если бы этого перемешивания (турбулентной диффузии) не было, то в неподвижном металле и шлаке процессы в результате обычной (молекулярной) диффузии протекали бы с очень малыми скоростями, не приемлемыми для сталеплавильных процессов. [c.33]

Перемешивание (кипение) ванны обусловлено выде-чением газообразных продуктов реакции окисления углерода. При окислении углерода образуются jfO и СОа, объем которых в тысячи раз превышает объе1 -м тал ча Выделение такого количества газа обеспечивает энергичное перемешивание металла и шлака, облегчает массо- и теплопередачу, создавая условия для ускорения других физико-химических и физических процессов и форсирования плавки в целом. Например, нагрев, дефосфорация и десульфурация металла в мартеновской печи практически невозможны без перемешивания ванны, вызываемого выделением продуктов окисления углерода. Аналогична роль этого перемешивания и в других агрегатах. [c.143]

Во второй половине доводки (во время чистого кипения) углерод окисляется только кислородом газовой фазы печи, поступление которого в ванну, как и в остальные периоды плавки, сильно ограниченно, причем это ограничение связано не столько с тепловыми явлениями, сколько с другими кинетическими факторами — парциальным давлением кислорода над ванной, экранирующим действием выделяющейся из ванны восстановительного газа СО, трудностями преодоления межфазного барьера газ—шлак и т. п. Ввиду неизбежности изменения этих факторов не только от плавки к плавке, но и в течение одной и той же плавки, поступление кислорода из газовой фазы изменяется, причем ни общее количество поступающего кислорода, ни его изменение в тот или иной период плавки не поддается ни точному регулированию, ни прямому измерению. Поэтому процесс окисления углерода в период чистого кипения становится малоуправляемым, например нельзя изменять скорость окисления углерода так легко, как при продувке кислородом. В этот период приходится приспосабливаться к тому режиму окисления углерода, который при данных условиях наблюдается. Кроме того, определение скорости окисления углерода и остаточного содержания его в металле по количеству поступающего в ванну кислорода исключается. В связи с этим обычным способом обеспечения требуемого со-.держания углерода в металле в конце плавки является периодическое взятие пробы металла и определение впей содержания углерода (если надо, то и других примесей). [c.175]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...