Взаимодействие чугуна с огнеупорными материалами

Взаимодействие чугуна с футеровочными материалами происходит в процессе его плавки, внепечной обработки и разливки, когда расплав непосредственно контактирует с футеровкой печей (тиглей) и ковшей. В качестве футеровочных материалов при плавке чугуна наиболее часто применяют динас (или кварцевый песок) и шамот. Поэтому процесс их взаимодействия сводитсяв основном к реакции восстановления кремния из SiO₂ футеровки углеродом чугуна:

(SiO₂) + 2 [С] = [Si] + 2 {CO}. (3.7.25)

Для данной реакции константа равновесия определяется выражением:

lg K_Si = lg = lg = - 6,96. (3.7.26)

По соотношению (3.26) можно оценить предельное содержание кремния в жидком чугуне при реализации реакции (3.25):

lg [Si] = lg K_Si – lg - 2 lg P_CO + + 2 + 2 lg [%C]. (3.7.27)

Протеканию данной реакции способствуют повышение температуры плавки и активное перемешивание расплава. Благоприятные условия для этого создаются при плавке чугуна в тигельной индукционной печи, поэтому данную реакцию называют «тигельной». При температурах свыше 1450 ⁰С углерод, имея большее сродство к кислороду, чем кремний, активно восстанавливает его из SiO₂ футеровки. Вследствие этого при длительной выдержке жидкого чугуна в печи с кислой футеровкой расплав заметно насыщается кремнием и одновременно обедняется углеродом. Изменение состава чугуна за счет тигельной реакции необходимо учитывать при затягивании во времени процесса выдачи расплава из печи, например, когда большая масса выплавленного чугуна выпускается и разливается с использованием ковшей малой вместимости.

Взаимодействие чугуна с литейной формой происходит в течение всего времени формирования в ней отливки. Оно может проявляться как в физико-химическом, так и в химическом аспектах. В первом случае расплав в той или иной степени смачивает поверхность литейной формы, а затем проникает в ее поровые каналы. Следствием такого взаимодействия является формирование шероховатости и механического пригара на поверхности отливок. Во втором случае компоненты чугуна или продукты его окисления химически взаимодействуют с компонентами формовочной (стержневой) смеси. Следствием такого взаимод6ейтсивя является формирование химического пригара (при взаимодействии оксидов), изменение состава чугуна в приповерхностном слое (при реализации процессов окисления-восстановления и растворения) или образование газовых раковин и пор (при насыщении газами).

Дата добавления: 2014-01-07