Кристаллизация

III. ПОЛУЧЕНИЕ СТАЛЬНЫХ СЛИТКОВ.

Легирование стали

Физико-химические процессы

1. Окисление железа и примесей.

Обеспечивает:

- расплавление шихты и нагрев ванны жидкого металла.

- удаление примесей в шлак

Кислород выполняет функцию по удалению примесей из металла следующим образом. В первую очередь под действием кислорода начинается интенсивное окисление железа, так как его концентрация во много раз выше концентрации примесей:

2Fe+O₂ =2FeO+ Q

Процессы окисления сопровождаются выделением большого количества тепла.

Образовавшийся оксид железа, при высоких температурах процесса, более активно, чем чистый кислород, взаимодействует с примесями чугуна.

Si+2FeO= SiO₂+2Fe;

Mn+FeО=MnO+Fe;

2P+5FeO+4CaO (из флюса: CaСO₃ известь= CaO+СО) = (CaO)₄P₂O₅+5Fe.

2. Кипение металлической ванны - основной этап.

Обеспечивает:

- удаление серы в шлак,

- окисление углерода,

- удаление углерода, газов и неметаллических включений с пузырями СО.

При повышении температуры:

FеS + СаО=СаS + FеО

FeS+ MnO= MnS+FeO

Образующиеся сульфиды СaS и MnS практически не растворяются в металле, но хорошо растворяются в шлаке, поэтому сера удаляется в шлак.

Повышение температуры позволяет интенсивно протекать реакции окисления углерода, происходящая с поглощением теплоты:

C+FeO=CO+Fe - Q

«Кипение ванны» - выделение пузырков СO из жидкого металла.

3. Раскисление стали (удаление кислорода)

Обеспечивает:

- восстановление оксида железа путем введения растворимых раскислителей (ферромарганца, ферросилиция, алюминия)в жидкую сталь или шлак.

При плавке повышение содержания кислорода в металле необходимо для окисления примесей, но в готовой стали кислород – вредная примесь, так как понижает механические свойства стали, особенно при высоких температурах. Его содержание необходимо снизить. Раскислители обладают бóльшим сродством к кислороду, чем железо, поэтому оно восстанавливается.

FeSi+2FeO=3Fe+ SiO₂

Fe Mn+FeO=2Fe+ MnO

2Al+3FeO=3Fe+ Al₂O₃

Оксиды SiO₂, MnO, Al₂O₃ имеют меньшую плотность, чем сталь, и удаляются в шлак.

Обеспечивает:

- получение сталей с особыми свойствами.

Осуществляется введением ферросплавов или чистых металлов в необходимом количестве в расплав.

Схема: Печь – Ковш – Изложницы

- Кристаллизаторы (НРС)

Изложницы — чугунные формы для изготовления слитков.

Сталь затвердевает в виде кристаллов древовидной формы – дендритов. Размеры и форма кристаллов зависят от условий от условий их роста: в основном, от скорости и направления отвода теплоты.

Общая схема строения слитка

Нарисовать деление на зоны (общий вид слитка без кристаллов)

Рис. Схема строения стального слитка

А - наружная зона мелких равноосных кристаллов;

Б - зона крупных столбчатых кристаллов (дендритов);

1 - зона крупных равноосных кристаллов

2 - усадочная раковина

3 – пузыри

а - спокойная сталь

б - кипящая сталь

в - полуспокойная сталь

Дата добавления: 2014-01-20