Активность оксида в шлаке

Здесь в отличие от реакции с выделением оксида в виде самостоятельной конденсированной фазы активность оксида в шлаке а( о ) меньше единицы и может принять любые значения в зависимости от конкретных условий в ванне начальной концентрации элемента в металле, относительного количества шлака (количества шлака, отнесенного к единице массы металла), его состава и т. п. Следовательно, упрощение зависимости [c.49]

Это означает, что даже при постоянной температуре в зависимости от активности оксида в шлаке данному содержанию кислорода в металле [О] могут соответствовать различные концентрации примеси [ ]. Следовательно, система получает дополнительную степень свободы, что легко показать, пользуясь уравнением Гиббса. [c.49]

Рнс. 8, Зависимость остаточного содержания примеси в металле [ ] от концентрации кислорода в нем [О] и активности оксида в шлаке (при постоянной температуре) [c.50]

Степень окисления или восстановления элемента будет зависеть от его свойств, которые в уравнении (1) характеризуются константой равновесия Ке- Для элементов, имеющих высокое сродство к кислороду в стандартных условиях, значение Ке велико и реакция достигает равновесия только при большой активности (концентрации) оксида в шлаке. Для элементов с малым сродством к кислороду Ке является малой величиной и равновесие наступает при незначительном содержании оксида в шлаке. Это можно показать на примере поведения марганца и никеля в мартеновской ванне. Согласно расчетам, при температуре ванны 1600° С, содержании в металле 0,01% кислорода и по 0,5% марганца и никеля равновесное содержание их оксидов в шлаке составит -15% МпО и 2,5-10-4% N 0. [c.17]

Ко второй группе относятся примеси, которые, имея сродство к кислороду меньшее или близкое к сродству железа, практически не окисляются или окисляются незначительно (не более чем на 5%), из оксидов восстанавливаются полностью и находятся в основном в металлической фазе Си, N1, Со, 5п, Мо и Аз — в кислом и основных процессах Р и 5 — в кислом процессе. Коэффициент распределения у этих элементов очень мал, так как для достижения равновесия необходима очень малая концентрация (активность) их в шлаке. [c.23]

Если оксид в шлаке не образует прочных соединений с другими компонентами, то его активность зависит главным образом от его концентрации (чем больше концентрация оксида, тем выше его активность). Кон- [c.50]

Насыщение шлака кремнеземом приводит к его загущению. Поэтому, как правило, не допускают этого. Шлак систематически разжижают, присаживая различные основные оксиды (железа, марганца, кальция) в виде железной или марганцевой руды, извести. При этом активность ЗЮг в шлаке снижается, что неизбежно ведет и к уменьшению остаточного содержания кремния до 0,05—0,15%. [c.194]

Восстанавливающийся марганец будет растворяться в железе, а получающийся оксид железа будет уходить в шлак, но в зависимости от состава и характера шлака активность компонентов может изменяться в значительных пределах. [c.363]

Большинство слитков железоникелевых сплавов, предназначенных для использования в деформированном состоянии, подвергают вакуумному электродуговому переплаву (ВДП) с расходуемым электродом или электрошлаковому переплаву (ЭШП) это позволяет повысить однородность и улучшить структуру слитка. В настоящее время слитки железоникелевых сплавов после процесса ВДП имеют диаметр от 305 до 711 мм и массу до 6804 кг. Процесс ЭШП в последние годы становится более популярным, поскольку дает улучшенную поверхность слитка при большем полезном выходе и обладает преимуществом шлакового рафинирования, т.е. вывода в шлак таких вредных примесей, как сера, нитриды и оксиды [47, 48]. Главный недостаток процесса ЭШП заключается в его способности выводить в шлак химически активные легирующие элементы, особенно Ti, и это требует тщательного управления химическим составом шлака. [c.234]

Образование шлака. Шлакообразование активно происходит в распаре после окончания процессов восстановления железа путем сплавления флюсов, добавляемых в доменную печь для обеспечения достаточной жидкотекучести при температуре 1400. .. 1450 °С, оксидов пустой породы и золы кокса. Основные составляющие доменного шлака оксиды кремния (30. .. 45 %), оксиды кальция (40. .. 50 %), оксид алюминия (10. .. 25 %) и другие компоненты. Шлак стекает в горн и скапливается на поверхности жидкого чугуна благодаря меньшей плотности. [c.31]

Реакция образования фосфорного ангидрида протекает с выделением теплоты, поэтому в соответствии с принципом Ле Шателье для удаления фосфора из металла необходимы невысокие температуры ванны металла и шлака. Из реакций (3) и (6) следует также, что для удаления фосфора из металла необходимо достаточное со-, держание в шлаке FeO, т.е. шлак должен обладать высокой окислительной способностью - передавать кислород металлу, находящемуся с ним в контакте. Окислительная способность шлака определяется активностью содержащихся в нем оксидов железа (главным образом FeO). Так, шлаки с высоким содержанием оксидов железа передают кислород металлу, а с низким -способны извлекать его. Для повышения содержания FeO в шлаке в сталеплавильную ванну в этот период плавки добавляют окалину, железную руду, наводя железистый шлак. По мере удаления фосфора из металла в шлак содержание фосфора в шлаке возрастает. В соответствии с законом распределения удаление фосфора из металла замедляется. Поэтому для более полного удаления фосфора из металла с его зеркала убирают шлак, содержащий фосфор, и наводят новый со свежими добавками СаО. [c.34]

В процессе плавки расплав взаимодействует с воздухом, влагой, футеровкой и т.п., в результате чего он загрязняется газами (водородом, азотом и др.), нерастворимыми оксидами, частицами разрушенной футеровки, каплями шлака и флюса. Для их удаления сплавы подвергают рафинированию. Рафинирование проводят продувкой расплава инертными и активными газами, а также проводят обработку хлоридами. При рафинировании растворенный газ диффундирует в пузырь, образованный продуваемым газом или при разложении хлоридов. Газовые пузыри, проходя через расплав, захватывают встречающиеся на своем пути неметаллические включения и другие частицы и выносят их на поверхность. Эффективным способом удаления взвешенных частиц является обработка расплава флюсом или шлаком. При обработке расплава флюсом нерастворимые частицы переводятся в шлак или флюс за счет их растворения в этих веществах или за счет смачивания. [c.196]

Оксид магния в небольших количествах практически равноценен оксиду кальция. Оксид магния находится в шлаках в связанном состоянии и поэтому в отличие от портландцемента не вызывает в шлаковых цементах неравномерности изменения объема. Закись марганца понижает активность шлаков, поэтому желательно получать шлаки с возможно меньшим ее содержанием. Закись железа существенно не влияет на свойства шлаков сернистый кальций повышает их активность. [c.190]

При оценке химической активности флюсов по суммарной окислительной способности составляющих оксидов для оценки химической активности сварочных флюсов-шлаков используют суммарное количество кислорода, участвующего в окислительно-восстановительных реакциях на межфазной границе. Однако указанный кислород должен быть связан с химическим составом флюса выражением вида [c.93]

Другими словами, степень восстановления кремния и марганца при сварке под флюсом находится в прямой зависимости от активности их оксидов во флюсе. Как известно, термодинамическая активность — безразмерная величина, показывающая степень свободы элемента в химическом соединении, поэтому она не определяется однозначно концентрацией соединения во флюсе-шлаке. При термодинамических расчетах использовать концентрации соединений (элементов), входящих в систему, можно только при первом приближении. К сожалению, данных о термодинамической активности соединений или ионов, составляющих сварочные шлаки, пока мало. Это обусловлено тем, что еще нет надежных методик определения активности многих из присутствующих в шлаках соединений. [c.181]

Удаление фосфора из металла в флюс-шлак в процессе сварки требует, во-первых, его окисления, во-вторых, связывания в группы, прочно удерживающие фосфор в шлаке. При сварке окислительным реагентом служит монооксид железа, связующим веществом — основные оксиды, наиболее активным из которых является СаО. В жидкой стали фосфор присутствует, вероятнее всего, в форме соединения Fea . Поэтому обменную реакцию между флюсом-шлаком и сварочной ванной можно выразить реакциями [c.244]

Таким образом,упругость диссоциации оксида элемента, находящегося в растворе, — Ро,р зависит не только от природы оксида и температуры, но и от величины активности или концентрации элемента в растворе. С увеличением величины активности элемента упругость диссоциации его оксида уменьшается и прочность оксида возрастает. Поэтому, вводя в жидкий металл большее количество раскислителя, мы способствуем более полному связыванию кислорода в оксиды. Вследствие малого удельного веса и нерастворимости оксидов в жидком металле они всплывают на его поверхность, образуя шлаки. [c.202]

Если степень кислотности больше единицы, шлак считается кислым, если меньше — основным. Однако такое деление весьма условно, так как при определении величины п не учитывается активность каждого из оксидов. Возможны случаи, когда по значению п формально следует отнести шлак к кислым (п > 1), однако из-за наличия в нем слабых кислотных и сильных основных оксидов он по характеру металлургического воздействия является основным. Тем не менее, с помощью показателя степени кислотности можно ориентировочно оценить свойства шлака и его поведение при сварке. Весьма важно при этом знать, в какой форме находятся в данном шлаке различные оксиды,— в виде комплексных соединений или в свободном, диссоциированном состоянии. [c.240]

Кислые шлаки значительно хуже удаляют фосфор из металла. Имеющиеся в них основные оксиды СаО, МпО и FeO связаны в силикаты, что вызывает развитие реакций (VI.56) и (VI.57) влево. При этом увеличивается содержание фосфора в металле шва и тормозится его удаление в шлак. Константа равновесия реакций (VI.56) и (VI.57) с ростом температуры уменьшается, что свидетельствует об интенсификации реакции перехода фосфора нз шлака в металл. Поэтому при пониженных температурах следует ожидать более активного перехода фосфора в шлак. В этом отношении короткие шлаки эффективнее длинных. [c.267]

В условиях сварки наблюдают активное взаимодействие расплавленного металла с окружающей газовой средой и флюсами, нагретыми до высоких температур. Процессы взаимодействия проходят с большими скоростями. Однако в связи с кратковременностью существования расплава и вступлением во взаимодействие все новых порций реагирующих фаз большинство реакций в сварочной ванне не получает полного завершения, состояние равновесия не достигается. Не происходит полного очищения металла шва от различных неметаллических включений, оксидов и газов, которые из-за быстрого затвердевания расплава не успевают удаляться в шлак и образуют дефекты. [c.61]

Рис. 15. Зависимость коэффициента активности оксидов железа в шлаке от его основности при 1600° С (по А. д. Крамарову)

В реальной сталеплавильной ванне в конце плавки очень трудно получить шлак, содержащий оксидов железа более 40—45%. Поэтому максимальное содержание кислорода в металле составляет 0,10—0,12%, и минимальное остаточное содержание углерода не бывает меньше 0,02%. Получение такого низкого содержания углерода в металле в результате повыщения активности оксидов железа в щлаке и кислорода в металле является нежелательным, так как приводит к резкому снижению выхода годного ввиду чрезмерного окисления железа и повышенному износу футеровки агрегата. [c.151]

Однако в общем случае определение коэффициентов активности оксидов марганца и железа в шлаке является сложной задачей, так как они зависят от температуры и состава шлака. [c.201]

Влияние основности шлака может быть двояким. Если повышение основности шлака не приводит к получению гетерогенного малоактивного шлака, то с повышением основности шлака величина Lp возрастает, и наоборот. Если при повышении основности получаются гетерогенные малоактивные шлаки, то это, как правило, приводит к снижению Lp. Поэтому повышение основности шлака целесообразно лишь до тех значений, при которых еще возможно получение гомогенного активного шлака. Получение гомогенных высокоосновных шлаков в первую очередь зависит от температуры и содержания оксидов железа в шлаке чем выше значения этих параметров, тем легче получить такой шлак. [c.215]

Активность- продукта раскисления зависит от того, в каком виде он выделяется. Ее можно принять равной единице, если оксид выделяется в чистом виде. В случае перехода образующегося оксида в готовый шлак (шлаковое включение) или его взаимодействия с другими оксидами активность продукта раскисления меньше единицы, следовательно, раскислительная способность элемента выше. [c.263]

Чем больше глубина проникновения струи кислорода в металл, тем лучше шлак перемешивается с металлом и активнее взаимодействует с пузырями СО, т. е. тем меньше содержание оксидов железа в шлаке. Температура ванны существенно влияет на содержание оксидов железа в шлаке лишь в области перегревов над температурой плавления металла менее 40—60° С в области более высоких перегревов это влияние незначительно. В том и другом случае чем выше температура, тем ниже содержание оксидов железа в шлаке, если другие факторы остаются неизменными. [c.308]

Как правило, окисление (и переход в шлак) кремния заканчивается через 3—5 мин после начала продувки. Такое положение объясняется содержанием в шлаке извести, которая обусловливает протекание реакции (SiOs)+2(СаО) = (Са0)з5102. Образование прочного силиката оксида кальция приводит к резкому снижению активности кремнезема в шлаке и делает приведенную реакцию необратимой. Это способствует полному окислению кремния. Содержание марганца в металле после 3— б мин продувки приближается к равновесному со шлаком и в дальнейшем изменяется в зависимости от условий процесса температуры, состава шлака. Так, во второй половине плавки вследствие повышения температуры [c.129]

Вообще процессы комплексообразованпя идут в шлаке одновременно для всех оксидов, но наиболее полно и активно они протекают при взаимодействии между сильными основными и кислотными оксидами. Нельзя забывать, конечно, и о влиянии концентрации свободного оксида в шлаке на развитие процессов комплексообразования. При большой концентрации в шлаке слабого оксида степень его активности может заметно возрасти. [c.241]

При заданной температуре равновесие реакции окисления углерода определяется концентрациями кислорода и углерода в металле и парциальным давлением СО в газовой фазе. Для обычных открытых процессов 1 ат. При этом давлении и температуре 1580—1600° С раййбвёсие рассматриваемой реакции возможно, если произведение [О] [С] 0,0020—0,0025, что соответствует остаточной концентрации углерода 0,01—0,02%. Однако в условиях постоянного поступления кислорода из газовой фазы в металл и при обычных концентрациях углерода в металле (>0,1%) указанное произведение бывает гораздо выше. Поэтому реакция окисления углерода протекает непрерывно. Если бы процесс вести в закрытом объеме, когда по мере окисления углерода парциальное давление СО в газовой фазе неизбежно возрастает, аналогично увеличению активности нелетучих оксидов в шлаке, то реакция окисления углерода тоже достигала бы равновесия, причем и при высоких концентрациях углерода в металле. Однако при проведении процесса в открытых агрегатах это исключено, и энергичное Окисление углерода продолжается, по крайней мере, до содержаний 0,1%, не допуская повышения содержания кислорода, в металле выше предела, соответствующего данной концентрации углерода. [c.38]

Распределение кремния между шлаком и металлом. Кремний, входящий в состав флюсов и электродных покрытий в виде кремнезема S1O2, в составе шлака образует комплексные ионы, строение которых зависит, как это указывалось ранее, от количества ионов 0 , возникших при диссоциации металлических оксидов. Однако кремний восстанавливается на границе металл — шлак в высокотемпературной зоне сварки. Несмотря на близкую с МпО термодинамическую устойчивость, кремний восстанавливается в относительно малых количествах, что свидетельствует о его малой активности в шлаке. [c.364]

Составы кислых шлаков характеризуются их кислотностью, выражаемой отношением (Si02)/(Fe0 + Mn0). Содержание в шлаке оксидов железа, в частности FeO,. определяет его окислительную способность. Из физических свойств шлака важнейшими являются его вязкость-и плотность. Вязкость шлака зависит от химического состава и температуры. От вязкости шлака в значительной степени зависит его активность. Главным фактором, влияющим на жидкоподвижность шлака при постоянной температуре, является его основность. С повышением основности жидкоподвижность шлака уменьшается. [c.103]

При выплавке в кислой печи процесс плавки протекает при кислом шлаке (55. .. 58 % SiOj). Количество FeO и МпО в шлаке уменьшается в результате восстановления этих оксидов. Активность FeO в кислых шлаках значительно ниже, чем в основных, и окислительное действие их слабее, т.е. создаются благоприятные условия [c.35]

Для удовлетворения этих требований в покрытие электродов вводят следующие вещества. Шлакообразующие - основная часть покрытий. Они образуют шлак на поверхности ванны и защищают капли электродного металла и сварочную ванну от непосредственного контакта с атмосферой. Газообразующие - органические вещества, разлагающиеся при нагревании с образованием газов, которые оттесняют воздух от дугового промежутка. Раскисляющие - р осппяъы, сплавы железа с активным металлом. Например, ферромарганец реагирует с растворенным в ванне кислородом, а также с кислородом оксидов и восстанавливает чистое железо, при этом марганец окисляется и уходит в шлак. Легирующие - хотя легирование через покрытие менее эффективно, чем через проволоку. Чаще легирование ведут за счет ферросплавов, вводимых с целью раскисления металла шва. Стабилизирующие - соединения элементов с низким потенциалом ионизации, облегчающие горение дуги и ее повторное зажигание на переменном токе (при переходе тока через ноль). Кроме того, в покрытие вводят пластификаторы и связующие, придающие покрытию прочность и хорошее сцепление со стержнем. [c.113]

ДО 1400 °С электропроводн.мость флюса АНФ-5 возрастает примерно с 2 до 5 См/м. Для этого флюса характерен очень узкий (короткий) температурный интервал затвердевания. Динамическая вязкость шлака АНФ-5 в интервале температур 1120—1150 °С резко падает с 0,3 до 0,03 Па-с, а при 1300 °С составляет 0,02 Па-с (рис. 5.6 и 5.7). Неизбежной при.месью в флюсе является 5102. Так как в флюсе отсутствуют основные оксиды, то коэффициент активности ЗЮа в флюсе АНФ-5 составляет 0,32. [c.379]

Теория совершенных ионных растворов позволяет просто и достаточно надежно характеризовать шлаки (например, определять активности компонентов) с высоким содержанием" оксидов, обладающих основными свойствами, и низким содержанием (до 10—12%) кремнезема. Однако, когда в шлаке появляются в больших количествах другие анионы, кроме О , свойства его начинают заметно отличаться от свойств совершенных ионных растворов. Причина этого заключается в энергетической неравноценности ионов одного знака. [c.75]

Для определения активностей компонентов (оксидов) шлака возможно использование и другого метода, разработанного В. А. Кожеуровым и называемого теорией регулярных ионных растворов. Им принята несколько другая структурная модель шлака все элементы (Ре, Мп, Са, 51 и др.) представляют собой простейшие катионы, связанные с общим анионом кислорода различием сил связи аниона с разными катионами вызвано появление неодинаковой энергии смешения. Исходя из этих основных допущений, В. А. Кожеуров предложил уравнения, в которых активности оксидов выражены в виде функции от концентрации и энергии смешения оксидов. При этом значения энергии смешения подбирают, исходя из экспериментальных данных, и таким образом, чтобы получ енные расчетом данные [c.77]

Пена, обладая большим запасом поверхностной энергии, является неустойчивой. Ее разрушение облегчается при использовании физических, химических или механических способов воздействия на шлак. Нагрев гетерогенного шлака, содержащего твердые частицы, переводит его в гомогенное состояние, при этом пленки шлака, лишенные твердой основы ( каркаса ), становятся непрочными, и пена разрушается. К химическим способам воздействия на шлак следует отнести присадки в шлак поверхностно активных соединений, не являющихся стабилизаторами пены (оксиды щелочных металлов, СаРг и др.). В мартеновском процессе повышение кинетической энергии факела, например, увеличением расхода мазута при отоплении печи газо-мазутньш топли-, вом также уменьшает вспенивание шлака. [c.99]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...