розкислення стали

При осаджувати раскислении в металевий розплав вводять елементи-раскислители, що володіють великим хімічним спорідненістю до кисню, ніж залізо. В результаті протікання реакції між рас-творіння киснем і розкислювачем утворюється практично не розчинний в залозі оксид, щільність якого менше щільності рідкої сталі, т. Е. Розчинений кисень перекладається в нерастворившихся-мий оксид і в розплаві утворюється своєрідний «осад» з нерас-творяться оксидів. Отриманий «осад» спливає або яким-небудь іншим способом видаляється в шлак. Звідси і назва способу - облягати розкислення. Так як раскислители зазвичай вводять (або пи-тають вводити) в глибину металевого розплаву, то даний спосіб розкислення іноді називають глибинним раскислением. У загальному вигляді облягати розкислення можна зобразити наступною схемою:

де R - елемент-раскіcлітель.

У металургійній практиці для облягати розкислення стали найчастіше використовують (як найбільш дешеві й доступні) марганець у вигляді феромарганцю, кремній у вигляді феросиліцію, алюміній, уг-лерод в різному вигляді. Іноді для розкислення стали використовують більш дорогі сплави лужноземельних металів (частіше кальцію) і рідкоземельних металів (з переважанням церію). Всі реакції розкислення такими раскислителями йдуть з виділенням тепла, тому глибина протікання реакції розкислення збільшується при нижче-ванні температури (рівновага реакції розкислення зсувається вправо, в бік освіти додаткової кількості оксиду раскислителя). Оксиди елементів-розкислювачів, які утворюються в процесі розкислення, у вітчизняній спеціальній літературі прийнято називаються вать продуктами розкислення. Продукти розкислення, що утворюються в рідкому металі в процесі технологічної операції розкислення, прийнято називати первинними продуктами розкислення. Протягом всього часу існування науково обгрунтованих технологій сталеплавильного виробництва фахівці прагнули проводити осажен-дає розкислення так, щоб первинні продукти розкислення можливо більш повно і можливо швидше віддалялися з металу. Цій проблемі були присвячені багато досліджень, результати яких дозволили металургам швидко і майже повністю видаляти з металу первинні продукти розкислення. Але в процесі кристалів-зації стали при зниженні температури реакції облягати розкислення продовжують йти, при цьому утворюються «нові» (вторинні) продукти розкислення, які вже практично не можуть уда-литися з кристалізується дуже вузького металу і залишаються в стали. Тому після облягати розкислення готова сталь завжди містить деяку кількість неметалічних включень - про-дуктів розкислення, що і є головним недоліком даного спо-соба розкислення. Але завдяки простоті здійснення операції і великій швидкості видалення розчиненого кисню з металу оса-ждающего розкислення залишається основним способом розкислення стали.

Для зменшення кількості і розмірів вторинних (кристалізується-ційних) продуктів розкислення дуже важливо знизити концентрацію розчиненого кисню при раскислении рідкого металу до мож-ли більш низьких значень. Залишкова концентрація розчиненої-го кисню в металі залежить від температури, концентрації елементів-та раскислителя і раскислительной здатності елемента-раскислителя. Раскислительной здатністю елемента-раскислителя прийнято називати концентрацію розчиненого кисню [O] р (або активність кисню a [O]), відповідну конкретної концентрації-ції елемента-раскислителя, при якій він знаходиться в рівновазі з киснем при даній температурі. Дані про раскислительной спо-можності різних розкислювачів отримують в лабораторних дослід-нях, так як в виробничих умовах досягти рівноваги реакцій розкислення не вдається. Зазвичай порівняння раскислительной здатності раскислителей проводять при температурі 1600 ° С. Для практичних потреб найзручніше використовувати дані про раскислительной здатності, представлені графічно в координатах [O] р - [R] або a [O] - [R], lga [O] і т.д. Слід отме-тить, що дані про раскислительной здатності тих чи інших розкислювачів, отримані різними дослідженнями, часто сильно відмінності-ються. Це пояснюється тим, що застосовується різне устаткування, різні методики дослідження; а також різної вихідної кон-центрацией розчиненого кисню і різним складом продуктів розкислення.

Кисень - постійний супутник заліза і сталі. Максимальна розчинність кисню в рідкій сталі при температурі її плавлення не перевищує 0,22%. З підвищенням температури розчинність кисню в рідкій сталі збільшується. Кисень в стали частково знаходиться у вигляді розчину, входячи, головним чином, до складу неметалевих включень: оксидів - FeO, MnO, SiO2. Al2 O3. CaO і ряду їх з'єднань між собою і сіркою (так звані силікати, алюмінати, шпінелі, оксісульфіда та ін.).

Кисень погіршує механічні властивості стали, знижує її ударну в'язкість при низьких температурах, зменшує тимчасовий опір (міцність на розрив), підвищує неоднорідність металу. Комбіновані кисневі і сірчисті з'єднання утворюють легкоплавкі неметалеві включення, розташовані по межах зерен. В процесі обробки тиском (прокатка або кування) в такому металі при високих температурах можливе утворення тріщин і рванина (явище красноломкості).

Сучасні великовантажні дугові печі обладнають високопродуктивними установками для відсмоктування і очищення газів, що відходять, які при роботі створюють інтенсивний газообмін в робочому просторі.

З огляду на це відновлювальний шлак необхідних складу, консистенції і розкисленням наводять на рідкій ванні в печі за 15-20 хв до випуску плавки в ківш шляхом інтенсивної присадки порошків коксу, феросиліцію і алюмінію. Період доведення металу (коригування хімічного складу стали, нагрів металу і ін.) Проводять протягом мінімального часу під вапняним шлаком з основностью 3-4.

Дифузійний спосіб рафінування металу дозволяє істотно знизити забрудненість стали розкислення - неметаллическими включеннями, так як взаємодія відбувається в шлаку і на поверхні розділу метал-шлак. Однак процес малопроизводителен. Формування відновного основного шлаку до моменту випуску плавки з великовантажної печі дозволяє істотно підвищити ефективність взаємодії фаз в момент зливу шлаку і металу і тим самим забезпечити високу ступінь рафінування сталі від кисню і сірки.

Розкислення стали шляхом безпосереднього введення в рідкий метал розкислювачів у вигляді шматків або порошку називають глибинним або осадовим. Воно має місце в металі на різній глибині в залежності від питомої ваги матеріалу-раскислителя, розмірів його шматків і способу введення в метал. Ефект осадового розкислення металу зростає зі зменшенням температури плавлення речовин-розкислювачів і з підвищенням їх розчинності в залозі. Поєднання процесів осадового розкислення металу з дифузійним взаємодією елементів-розкислювачів з киснем відносять до комбінованих методів.