1. Реакция обезуглероживания.+константа равновесия

Процесс может протекать:

- Взаимодействовать с газообразным кислородом в процессе продувки\[C]+1/2O2={CO}

-взаимодействовать с кислородом раствв мет [C]+(FeO)={CO}+Fe

-взаимодействие с окислительным шлаком[C]+[O]={CO}.

Окисление углерода в стали происходит по реакциям [C]+2[O]={CO2}; [C]+[O]={CO}; [C]+(FeO) = {CO}+ Fe

Вторая реакция имеет значение лишь при [%C] менее 0,05, а при [%C]>=0,1 практически не протекает (P_(CO2) в смеси газов СО+СО2 составляет при 1600*С менее 2*10³ Па).

Для первой реакции, по данным Чипмена:

G_t= -22350-36.63 T Дж/ моль

lg K[C]=

при этом при %C<=2

Тепловой эффект реакции 1 меньше теплового эффекта окисления растворенного в ванне углерода газообразным кислородом. Это обусловлено тем что при растворении газообразного кислорода в железе выделяется большое количество теплоты:

При 1600 С:

Суммарно по закону Гесса Q=- H=+22.4 кДж/моль

Kp повышается если T падает, Pco падает, a[o] растет, a[c] растет

2. Чем определяется скорость окисления углерода в металле.

• Значением коэффициента массопереноса К

• Значением удельной поверхности (F/V)

• Разницей концентраций углерода на поверхности и в обьеме.

На ускорение выгорания кислорода влияют следующие факторы:

-увеличение а(FeO) ( присадка руды при нормальном перегреве металла)

- Продувка ванны кислородом или воздухом.

- Сочетание интенсивного подвода кислорода с энергичным перемешиванием ванны

-Увеличение химического потенциала кислорода в газовой фазе.

-Сохранение перегрева металла выше линии ликвидуса не менее чем на 40 С

-Обеспечение нормальных условий для зарождения пузырьков СО.

- продувка малоуглеродистых сталей нейтральным газом или кислородом в вакуумной камере.

3.Поверхностное и донное кипение металла

Различают поверхностное и донное кипение металла. В первом случае пузыри образются на границе щлак-металл, во втором на футеровке металла.

При донном кипении обрбо`льшие пузырьки и они выносят из ванны при разрыве корольки металла в шлак.

1. Спонтанное кипение металла (выделение СО) вызывает снижение величины Pco

2. Протекание реакции обезуглероживания в пузырьках инертного газа

3. Реакция обезуглероживания в каплях металла выбрасываемого в шлак и над поверхностью расплава

4. Задачи которые решает обезуглероживание.

- уменьшение количества углерода в стали

- снижение содержания [O]

- происходит частичное рафинирование металла от неметаллических включений за счет кипения ванны во время продувки.

- перемешивание ванны

…..

5. За счет чего может протекать реакция обезуглероживания

- перемешивание ванны приводит к интенсификации процесса обезуглероживания

-выделение оксида углерода из расплава Fe-c возможно на шероховатой поверхности футеровки ванны, твердых частицах размером больше критического радиуса, готовых газовых пузырьках и полостях.

- Скорость окисления углерода обусловлена в основном интенсивностью ввода кислорода в ванну и зависит от содержания [C] в металле лишь при [%C] ниже критического (0,2,,,0,3%)

Дефосфорация.

1. Влияние форфора на свойства стали.

Фосфор является вредной примесью в стали, поскольку, находясь в ней, он придает ей хрупкость и сильно повышает склонность к хрупкому излому. Фосфор также повышает порог хладноломкости, т. е. температуру резкого падения ударной вязкости

-фосфор сосредоточен по границам зерен

-фосфор растворяется в твердом аустените до 0,2%,

-фосфор значительно расширяет интервал между линией ликвидуса и солидуса в двухфазной области, а так же значительно сужает γ область

-это приводит к значительной первичной ликвации, результатом чего является:

• Фосфидные сегрегации по границам зерен

• Сульфидная эвтектика в центре слитка

• Сульфидные сегрегации снижают пластические свойства металла особенно при низких температурах

• Вредное влияние фосфора усиливается с повышением концентрации углерода

• Вред фосфора выражается в зернограниченой хрупкости, при этом в разных марках стали фофор ведет себя по разному

• В среднеуглеродистых сталях происходит охрупчивание металла после высокого отпуска при медленном остывании изделия.

• В высокоуглеродистых сталях зернограничная хрупкость вызывается сегрегацией фосфора в аустените.

• В агрессивных средах фосфор усиливает образование водородных флокенов

• Фосфор выделяется по границам зерен

• Фосфор влияет на анизотропность структуры. Образуется дендридная ликвация фосфора ( полосы обогащенные фосфором)

2,Нейтрализация вредного влияния фосфора

Вредное влияние фосфора можно нейтрализовать при помощи молибдена (не более 0,5%), связывая в феррите фосфор в слабо подвижные пары Mo-P.

Другим способом является введение в сталь церия до 0,01% с образованием прочных фосфидов церия.