Доменное пр-во
Электрометаллургия
Конвертерное пр-во
Разливка стали
Популярные материалы

Диффузионное раскисление металла. Раскисление шлаком

В практике сталеплавильного производства применение получило и раскисление шлаком. Основано оно на законе распределения, согласно которому применительно к рассматриваемому случаю в условиях равновесия при данной температуре отношение активностей кислорода (окиси железа) в шлаке и металле — величина постоянная:

  • aFeO/aO = L

При плавке стали в дуговых печах равновесие не достигается, но переход кислорода осуществляется лишь в направлении равновесного распределения.

Если содержание окиси железа в шлаке высоко, то он является по отношению к металлу окислительным, и происходит переход кислорода из шлака в металл. Если же содержание FeO в шлаке низко, то она является по отношению к металлу восстановительной, и кислород удаляется из металла в шлак, т. е. происходит раскисление. Так как такое раскисление осуществляется путем диффузии, оно получило название диффузионного раскисления.

Для диффузионного раскисления необходимо получить низкое содержание FeO в шлаке (менее 1%). Это достигается присадками в шлак раскислителей (С, Si), восстанавливающих окись железа.

Следует, однако, иметь в виду, что при диффузионном раскислении в печи наряду с диффузией кислорода из металла в шлак происходит диффузия раскислителей в обратном направлении. В результате этого в металле повышается содержание углерода и кремния и образуются продукты раскисления последним из них.

Диффузия, элементов удаляющих кислород, в металл имеет решающее значение при выплавке высокоуглеродистых сталей (например ШХ15), когда активность кислорода в металле не больше, чем в шлаке (при 0,3— 0,6% FeO), и он из металла не диффундирует. При выплавке малоуглеродистой стали вследствие высокой активности в ней кислорода он диффундирует в восстановительный шлак.

Крупный недостаток диффузионного раскисления заключается в большой продолжительности процесса вследствие медленной диффузии. Продолжительность диффузионного раскисления превышает 1,5—2 ч, понижая производительность дуговых печей.

Положительная сторона диффузионного раскисления заключается в том, что во время его проведения раскислители в металл не присаживают и продукты раскисления образуются в небольшом количестве лишь вследствие диффузии их из шлака (обычно Si) и преимущественно в верхних слоях металлической ванны. Но при диффузионном удалении кислорода не удается достаточно полно удалить кислород из стали, и в конце плавки приходится дополнительно применять глубинное раскисление ферросилициемм и алюминием.

Исследования ряда советских ученых показали, что при глубинном раскислении в начале восстановительного периода получается сталь, не уступающая по степени очистки от окисных включений металлу, полученному при диффузионном раскислении. Восстановительный же шлак необходим для предупреждения вторичного окисления и для лучшей десульфурации. Такой метод раскисления получил широкое применение при выплавке конструкционной стали в дуговых печах.

Основной недостаток диффузионного раскисления в печи — очень медленное протекание процесса — может быть устранен при обработке стали синтетическим шлаком в ковше. Такая обработка была рассмотрена при изучении процесса внепечной десульфурации. Следует лишь добавить, что при использовании упомянутого известково-глиноземистого шлака, содержащего не более 0,5% FeO, также происходит диффузионное раскисление металла. Но вследствие образования огромной поверхности контакта металла со шлаком это раскисление протекает очень быстро и завершается за время опускания капель стали через шлак. Содержание кислорода при этом понижается до 0,003—0,009%.

Для более глубокого раскисления сталь во время обработки шлаком дополнительно раскисляют ферросилицием, а после обработки алюминием, присаживаемыми в металл в небольших количествах. Вследствие высокого содержания Al2O3 в шлаке и низкого содержания FeO алюминий мало окисляется, а иногда даже немного восстанавливается. Поэтому усвоение присаживаемого в металл алюминия достигает 100% и более.

Обработка стали в ковше восстановительным известково-глиноземистым шлаком, обеспечивающая раскисление и десульфурацию стали, позволяет существенно сократить восстановительный период плавки или по существу отказаться от него.

Источник [4] → список литературы.


Вернуться в начало раздела: Физико-химические основы плавки стали
Вернуться на главную: Черная металлургия