ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.10.2024
Просмотров: 111
Скачиваний: 0
примерно до 3% устанавливалось равновесие на уровне, завися щем от чистоты кислорода:
Чистота кислорода, % |
Содержание азота |
|
в стальной ванне, % |
||
|
9 4 .0 ........................... |
0,0055 |
9 7 .0 ........................... |
0,0040 |
9 9 .0 ........................... |
0,0026 |
9 9 ,5 ............................. |
0,0020 |
Эти величины очень мало изменяются до тех пор, пока содержа
ние углерода не уменьшится до 0 ,1 0 —0 ,1 2 %, |
после чего при чи |
|||||
стоте кислорода менее 98% количество |
азота |
в |
ванне |
начинает |
||
|
N,% |
|
|
|
|
|
|
0,0085 |
|
|
|
|
|
|
0,0075 |
|
|
|
|
|
|
0,0055 |
|
|
|
|
|
|
0,0050 |
|
|
|
|
|
|
0,0040 |
|
|
|
|
|
|
0,0025 |
|
|
|
|
|
|
0,0020 |
|
|
|
|
|
|
0,0016 |
|
|
|
|
|
|
О |
1 |
2 |
|
J |
С, % |
Рис. 115. Изменение парциального |
Рис. 116. |
Содержание |
азота |
в |
металле |
|
давления азота Ар в отходящих |
в зависимости от |
чистоты кислорода при |
||||
газах при продувке томасовского |
различном содержании углерода в ме |
|||||
чугуна воздухом, обогащенным кис |
|
талле |
|
|
||
лородом до различной концентрации |
|
|
|
|
|
|
увеличиваться, а при чистоте выше 98,5% уменьшается. При содержании углерода примерно 0,04% в стали содержится сле
дующее количество азота |
(рис. |
116): |
Чистота кислорода, |
% |
Содержание азота |
i стальной в а н н е ,% |
||
94.0 ............................. |
|
0,0085 |
97.0 ............................. |
|
0,0055 |
99.0 ............................. |
|
0,0025 |
99,5 ............................. |
|
0,0016 |
До тех пор пока происходит бурное выделение окиси углерода, содержание азота, в ванне пропорционально содержанию азота
вкислороде. Когда кипение прекращается и кислород поглощается окисляющимся железом, единственным газом, находящимся в кон такте с металлом, является азот, который поглощается. Исключе ние составляют плавки, продуваемые кислородом высокой чи стоты (99,5—99,8%). В последнем случае содержание'азота в тех ническом кислороде все еще ниже равновесного с азотом в металле, поэтому происходит небольшое уменьшение количества азота
вванне (см. рис. 116).
288
Содержание азота быстро падает в период энергичного окисле ния углерода. При низком содержании углерода в металле коли чество выделяющихся из конвертера газов начинает уменьшаться, что облегчает инжекцию атмосферного воздуха кислородной струей в полость конвертера. С уменьшением содержания углерода ниже определенного предела (менее 0,1%) создаются все более благо приятные условия для поглощения азота из полости конвертера и уменьшается его десорбция из пузырьков выделяющейся окиси углерода.
В определенный момент времени скорость первого процесса начинает превалировать и содержание азота в металле возрастает.
0,13 |
0,15 |
0,17 |
0,19 |
90 50 60 70 80 |
90 100 |
Скорость одезуелероживания, |
|||||
|
% /мин |
|
Расход сыпучих, нг/т |
||
Рис. 117. Влияние скорости обез |
Рис. 118. Зависимость содержания азота |
||||
углероживания на содержание азота |
в металле от расхода сыпучих материалов |
||||
|
в металле |
|
на 1 т металлошихты (цифры у |
точек — |
|
|
|
|
|
число плавок) |
|
Содержание азота в металле к концу продувки при концентрации углерода в нем ниже 0,05% повышается. Увеличение средней скорости обезуглероживания облегчает задачу получения' мало азотистой стали. Почти линейная зависимость между скоростью окисления углерода и конечным содержанием азота в малоугле родистой стали установлена на заводе «Мидзуэ» в Японии
(рис. 117):
Скорость обезуглероживания, % С/мин |
0,14 |
0,16 |
0,19 |
|
Содержание азота |
в конце продув |
0,0015 |
0,0010 |
0,0007 |
ки, % .............................. |
: ..................... |
|||
С уменьшением содержания азота в дутье до минимального можно ожидать и заметного уменьшения концентрации азота в металле перед раскислением при столь большом увеличении скорости выгорания углерода. Большое влияние на интенсивность кипения металла оказывает руда. При больших добавках руды содержание азота в металле уменьшается.
При присадке извести, и известняка в конвертерную ванну может заноситься азот воздуха, содержащегося .в порах этих ком понентов. По данным ДонНИИчермета, с увеличением суммарного расхода сыпучих содержание азота в металле незначительно уве личивается (рис. 118). Поэтому известняк и известь нужно при саживать в те моменты, когда еще велик «вымывающий эффект».
19 м. п . Квитко |
289 |
Весьма нежелательны присадки сыпучих при содержании углерода в металле менее 0 ,1 0 —0 , 1 2 %.
Очевидно, снизить расход извести ниже определенного пре дела, обусловленного заданной основностью, нельзя. Но при повышении качества извести, ее реакционной способности и при менении искусственных приемов, позволяющих ускорить ее рас творение в шлаке, расход извести уменьшается, что должно бла готворно сказаться на снижении содержания азота в металле.
При изучении вопроса о содержании азота в металле необхо димо также учитывать возможность насыщения металла азотом во время выпуска, легирования и разливки. Во время выпуска азот поглощается металлом тем больше, чем дольше контакт ме талла с атмосферой. Имеет существенное значение высота слива металла и характер истечения струи. При веерообразном истече нии струи металла из летки контакт с воздухом атмосферы дольше
и |
можно ожидать большего азотирования. |
в |
За время выпуска низкоу’глеродистой стали содержание азота |
металле увеличивается примерно на 0,0007% и не зависит от |
марки выпускаемой стали. Это свидетельствует о том, что азот адсорбируется на металле в струе.
При разливке спокойных легированных алюминием и кипящих сталей поведение азота различно. Если кипящий металл за время разливки частично дегазируется (содержание азота снижается на 0,0005%), то спокойная сталь, легированная алюминием, адсор бирует некоторое количество азота. Поскольку с ферросплавами вносится некоторое количество азота, этот фактор также влияет на увеличение содержания азота в стали. Так, в кипящей стали количество азота увеличивается на 0,0006%, в полуспокойной — на 0,0009% и в спокойной — на 0,0015% [105].
Из приведенных данных видно, что степень раскисления стали влияет на содержание азота. Высокая температура выпуска ме талла также способствует повышенному поглощению азота. Не обходимо отметить, что при повышенных температурах выпуска для разливки стали на УНРС и переливе металла в промежуточ ный ковш содержание азота в готовом металле может существенно возрасти.
Легирующие элементы не влияют на количество азота, если они не содержат его. Науглероживание способствует увеличению содержания азота. При применении углей с низким содержанием летучих на каждую 0,1% С, вводимого с углем, содержание азота возрастает на 0 ,0 0 1 %.
Каждый из рассмотренных выше факторов приводит к измене нию содержания азота в небольшой степени (без учета степени чистоты кислорода), но при неблагоприятном сочетании этих факторов содержание азота в металле может существенно воз расти. Этим объясняется тот факт, что содержание азота в металле часто оказывается выше 0,005% при чистоте кислорода 99,4% и более.
290
Таким образом, наибольшее влияние на содержание азота в конвертерной стали оказывает количество азота в дутье. Получе ние стали с низким содержанием азота возможно при чистоте ки слорода не менее 99,5%.
Содержание водорода в кислородно-конвертерной стали
Водород приводит к ухудшению пластических свойств металла.
Влияние |
водорода проявляется уже при |
его концентрации 1— |
2 см3/ 1 0 0 |
г, с дальнейшим повышением |
концентрации водорода |
пластичность и сопротивление металла разрушению пропорцио нально снижаются. При 5—-10 см3/100 г пластичность металла ми нимальна и не изменяется с дальнейшим-повышением содержания водорода.
Водород поступает в металл по ходу плавки с шихтовыми ма териалами и различными добавками (рис. 119).
Водород и азот в молекулярном состоянии (Н2, N2) в металле не растворяются. Поэтому до растворения молекулы должны диссоциировать на атомы. Процесс растворения водорода в стали можно выразить следующим равенством:
[Н] = KHV~Piu-
Отсюда вытекает, что содержание водорода в стали тем выше, чем выше парциальное давление их в конвертерных газах.
Переход водорода в сталь из водяных паров описывается урав нением
|Н 20}газ = 2[Н] + [0].
Константа равновесия этой реакции
уMHO]
Рн2о
Содержание водорода в стали увеличивается с ростом парциаль ного давления паров воды в конвертерных газах, что обусловли вается в основном влажностью дутья, и уменьшается с увеличением окисленности стали. Кислород сильно понижает растворимость водорода в стали. Значительное количество водорода вносится
вконвертеры ржавчиной стального лома и' стружки.
Вжидком чугуне, поступающем в конвертерные цехи, содержа ние водорода зависит от парциального давления водорода в горне доменной печи, которое определяется влажностью дутья и коли чеством подаваемого в печь мазута или природного газа. Если ма зут или природный газ не подается и печь работает на дутье по стоянной влажности (10—30 г/м3) при общем давлении в горне 2,25 ат, то парциальное давление водорода изменяется от 0,010
до 0,030 ат.
19* |
29 i |