![](/user_photo/_userpic.png)
книги из ГПНТБ / Сергеев, А. Б. Вакуумный дуговой переплав конструкционной стали
.pdfпредставляют собой наиболее подходящее место для вы деления азота. Торец электрода, видимо, играет в этом процессе подчиненную роль в связи с понижением сред ней температуры металла на нем.
Следовательно, процесс деазотации стали при ВДП можно описать уравнением
] Mo |
KN |
(23) |
|
g [W] |
2,3w„ |
||
|
С учетом этого рассмотрим экспериментальные данные, характеризующие кинетику удаления азота в ходе ваку умной дуговой плавки в сравнении с поведением этого элемента в условиях вакуумной индукционной печи. На рис. 21 обобщены результаты ряда плавок металла раз личного химического состава. Вакуумный дуговой пере плав проводили в кристаллизаторах диаметром от 200 до 460 мм при линейной плотности тока 150—200 А/см. Емкость вакуумных индукционных печей составляла 0.5—0,8 т, температура жидкого металла 1500—1600° С. При этих условиях, судя по расположению точек на гра фике, константы скорости деазотации в обоих агрегатах близки между собой.
Дальнейшее подтверждение этого получено в опы
тах 1 с хромоникелевой нержавеющей |
сталью с титаном |
|
и без него. |
И характер зависимости логарифма степени |
|
деазотации |
от приведенного времени |
(рис. 22), и абсо |
лютные значения констант скорости деазотации (табл. 12) свидетельствуют о том, что условия удаления азота в кристаллизаторе вакуумной дуговой печи соответствуют условиям вакуумной индукционной плавки при темпера туре металла 1550—1600° С.
Уместно напомнить, что аналогичное сопоставление для марганца привело к значительно более низкой «эк вивалентной» температуре вакуумной индукционной плавки — менее 1500° С. Это может служить дополни тельным подтверждением в пользу изложенных представ лений о месте испарения марганца и выделения азота при ВДП и о различном влиянии на эти процессы дуго вого разряда.
1 Исследование на вакуумной индукционной печи проведено сов местно с Ал.. Г. Шалимовым, И. В. Халякиным, Н. П. Поздеевым, Г. Н. Окороковым.
61
Рис. 21. Влияние приведенного времени выдержки т' на степень
удаления азота |
[N]0/[N1 при вакумной индукционной (1) и |
ваку |
умной дуговой |
(2) плавке конструкционной стали различных |
марок |
lg[NJ0/CN]
О |
40 |
80 |
f20 |
160 т', с/см |
Рис. 22. Влияние приведенного времени выдержки т' на сте пень удаления азота из нержавеющей стали при вакуумной ин
дукционной плавке (1—3) |
и вакуумном |
дуговом переплаве (4): |
а — 000X18HI2 и 0Х11Н4; |
б — X18HI0T; |
/ — 1520—1540; 2 — 1600; |
|
3 — 1640° С |
|
62
Т а б л и ц а 12
Сравнение констант скорости удаления азота при вакуумной дуговой и индукционной плавке
Стали |
Способ плавки |
Параметр технологии К |
см/с |
|
|
|
N |
000Х18Н12 |
вип |
7= 1520° С |
2,6 |
|
|
7= 1600° С |
4,5 |
|
|
/=1640° С |
5,8 |
00X11Н4 |
вд п |
/=5,5 кА |
3,7 |
|
|
7 = 6 ,5кА |
4,4 |
|
|
/ = 8,0 кА |
4,0 |
Х18Н10Т |
вип |
7=1540° С |
3,5 |
|
|
/=1600° С |
4,6 |
|
|
/=1640° С |
8,2 |
|
вд п |
7=6,5 кА |
4,0 |
Приведенные в табл. 12 константы скорости удаления азота из стали 00X11Н4 при различной силе тока оказа лись сравнительно близки между собой. Этот результат в известной степени противоречит предположению о вы делении азота со всей поверхности жидкой ванны, так как увеличением силы тока температура ее повышается, и, следовательно, по аналогии с индукционной плавкой, при этом можно было ожидать более существенного роста константы. Следует заметить, что такой рост наблюдал ся на стали некоторых марок, в частности, на конструкци онной стали 12Х2Н4А и 40ХН2СМА. По одному электро ду каждой марки переплавили в кристаллизаторе диамет ром 320 мм при силе тока 5,2 и 8,0 кА, при этом констан та скорости деазотации составила соответственно 2,6Х
ХЮ ~3 и 3,8-10_3 см/с для стали 12Х2Н4А и 2,2-10~3 и 11,0-10—3 см/с для стали 40ХН2СМА. Пока невозможно объяснить столь различную зависимость константы от силы тока для стали отдельных марок. Кажется малове роятным, чтобы это различие было связано только с осо бенностями состава стали, например с повышенным со держанием в нержавеющей стали хрома, снижающего, как известно, активность азота. Такому предположению
G3
противоречат прежде всего данные о влиянии температу ры при вакуумной индукционной плавке. Кроме того, из табл. 12 можно видеть, что иа поведении азота не отрази лось существенно даже присутствие столь сильного нит ридообразующего элемента, каким является титан; кон станты скорости деазотацни для стали Х18Н10Т с 0,5% Ті и двух других марок того же типа, но без титана, близки
между собой.
Сравнивая условия удаления азота при ВДП и при ВИП, можно сделать еще один важный вывод относи тельно механизма этого процесса. Поскольку в индукци онной печи самой медленной стадией деазотации являет ся массоперенос к границе раздела фаз [47, 48], то эта же стадия тем более должна лимитировать процесс при вакуумном дуговом переплаве, так как интенсивность перемешивания металла в кристаллизаторе заведомо меньше, чем в тигле индукционной печи. Рассмотрим не которые дополнительные сведения, позволяющие судить о механизме удаления азота.
Как показано в табл. 13, вращение жидкой ванны почти не влияет на скорость деазотации. Однако этот ре зультат, полученный также и па стали 15ХСМФБ [49], нельзя считать однозначным свидетельством того, что скорость массопереноса не влияет на процесс удаления азота. Возможно, что ускорение массопереноса путем вращения в значительной степени компенсируется сниже
нием в этих условиях температуры |
поверхности жидкой |
|
ванны. |
|
|
|
|
Т а б л и ц а 13 |
Влияние динамического состояния жидкой ванны |
||
|
при ВДП на значения константы скорости |
|
|
удаления азота |
|
Стали |
Вариант переплава |
TCfsj-ИЯ, см/с |
12Х2Н4А |
Без вращения |
3,3 |
|
С вращением |
3,75 |
40ХН2СМА |
Без вращения |
5,3 |
|
С вращением |
5,9 |
П р и м е ч а н и е . Кристаллизатор диаметром 320 мм, сила тока 6,5 кЛ.
64
И звестію |
[47, 5 0 ], |
что па скорость поглощ ения или |
|||||
удаления |
азота в тигле |
вакуум ной |
индукционной |
печи |
|||
оказы вает |
сущ ественное |
влияние присутствие в металле |
|||||
поверхностно |
активны х |
элем ентов, |
кислорода |
и |
серы . |
||
П р ед п о л агается , что |
такое влияние |
связан о с |
ум ен ьш е |
||||
нием числа вакансий |
на границе раздела ф аз вследствие |
обогащ ения границы этими элем ентам и .
Д л я проверки роли поверхностно активны х элементов в удалении азота при В Д П в 10-т дуговой электропечи
3,0
4 |
8 |
12 |
Гб |
20 |
24 |
28 |
32 |
|
|
|
[S3, % -ГО3 |
|
|
|
Р и с . 23. В л и я н и е с о д е р ж а н и я се р ы н а |
у д а л е н и е а з о т а из |
п и з к о у гл е р о д и с т о г о ж е л е з а п ри в а к у у м н о м д у г о в о м п е р е п л а |
ве в к р и с т а л л и з а т о р е д и а м е т р о м 400 м м |
(с и л а т о к а 7,5 к А ) |
при р а з н о м с о д е р ж а н и и к и сл о р о д а |
в э л е к т р о д а х : |
/ — 0,003— 0,005% ; |
2 |
— 0,006— 0,009% ; |
3 — |
0,01— 0,020% |
|
|
вы плавили серию п л авок ж ел еза для р асхо д уем ы х элект-
родов с |
содер ж ан и ем кислорода о т 0,003 до 0,020% |
и серы |
|||||||||||
от 0,006 до 0 ,03 2 % . Электроды |
были переплавлены в кри |
||||||||||||
сталли заторе ди ам етром 400 |
мм при |
силе тока 7,5 кА . |
|||||||||||
В результате этих опытов |
бы ла |
подтверж дена |
о б н а |
||||||||||
руж ен н ая |
и в предварительном исследовании [49] |
|
зав и |
||||||||||
сим ость |
степени |
деазотации |
м еталла |
от |
содер ж ан и я |
в |
|||||||
нем серы |
(рис. |
2 3 ). |
П р и |
изменении |
последнего в преде |
||||||||
л а х от 0,006 до |
0,024— 0,026% |
среднее значение констан |
|||||||||||
ты скорости удален и я азота |
ум еньш илось |
с 5 ,6 -1 0 |
_3 |
до |
|||||||||
1 ,4 -10 |
_3 |
см/с. П р и |
более |
вы сокой |
концентрации |
|
серы |
||||||
|
|
удалени е азота ничтож но и, по-видим ом у, соизм ерим о с точностью определения его в стали .
В то ж е время влияние сод ер ж ан и я кислорода в д а н
ном сл учае обн аруж и ть не |
уд ал ось . |
О бъ ясн яется это тем , |
|
что исходны й м еталл |
всех |
плавок |
был раскислен крем |
нием и алю м инием и, |
следовательно, концентрация к и с |
5— 995 |
65 |
лорода в растворе бы ла невелика. О сн о в н ая м а сса его была связан а в нем еталлические вклю чени я, которы е при
переплаве либо |
восстан авли вали сь , либо |
вы делялись на |
|
поверхность ж идкой ванны . |
описы ваю щ его процесс |
||
И з основного |
уравнения (23), |
||
деазотации при |
В Д П , следует, |
что для |
м аксим ального |
снижения содерж ания азота необходим о применять мини
м альную скорость наплавления слитка |
w„. |
О д н а к о , эта |
|||
рекомендация |
с учетом |
вы сказанны х |
вы ш е соображ ен и й |
||
н уж д ается в |
серьезной |
оговорке: для |
некоторы х сталей |
Р и с . |
24. |
Р а с п р е д е л е н и е |
а з о т а |
по сеч е н и ю с л и т к а д и а |
м е т р о м |
400 |
м м |
с т а л и 0Х11Ы 4 (н а |
оси |
а б с ц и с с — в ы со т а с л и т к а , |
с м ): |
У — к р а й ; |
2 — |
се р е д и н а р а д и у с а ; |
3 — |
ц ен тр с л и т к а |
|
|
и сплавов наиболее полное удаление азота м ож ет о б е с печиваться при повышенной силе тока в результате то го, что уменьш ение времени деазотации ком пенсируется
ростом константы скорости этого п роцесса. |
|
ог |
||||||||||
Т а к ж е , как и для м ар ган ц а , |
сущ ествует ещ е одно |
|||||||||||
раничение при использовании ф орм улы (23). С |
ее |
по |
||||||||||
мощ ью м ож но предсказы вать эф ф ект деазотации |
только |
|||||||||||
при установивш ем ся процессе |
плавки . В ниж ней |
и в ер х |
||||||||||
ней части слитка |
концентрация |
|
азота |
отличается |
от |
|||||||
средней |
(рис. 2 4 ), |
и это |
связано |
с |
изменением |
объема |
||||||
ванны и времени пребы вания |
м еталла в ж и дком |
со сто я |
||||||||||
нии. |
Н ап ом н и м в связи с этим , |
что отсутствие названны х |
||||||||||
ф акторов в |
ф орм уле (23) |
вовсе |
не озн ачает, что |
они |
не |
|||||||
влияю т |
на процесс удалени я азота: |
их |
удал ось |
и скл ю |
||||||||
чить |
из |
ф орм улы лиш ь бл агодаря |
стационарности п р о |
|||||||||
ц есса |
п ереплава — постоянству формы |
ж и дкой ванны |
и |
|||||||||
скорости |
ее |
перем ещ ения |
вдоль |
сли тка. И зм ен ен и е л ю |
||||||||
бого из этих |
ф акторов влечет за |
собой |
соответствую щ ие |
|||||||||
отклонения концентрации азота. |
|
|
|
|
|
|
66
Р ассм а т р и в а я процесс деазотации конструкционной стали , мы сознательно ограничились анали зом только о д ного вари ан та осущ ествления этого п р оцесса : вы деления азота из раствор а . П р и этом как бы игнорировалось то обстоятельство, что во многих сл учая х значительная часть азота свя зан а в р асходуем ы х электр о дах в стойкие туго плавкие вклю чения, наприм ер в нитриды ти тан а. В ы д е ление этих вклю чений на поверхность р асп л ав а в принци пе м ож ет налож ить заметны й отпечаток на кинетику д е
азотаци и . |
О д н ак о , как было п оказан о , д а ж е для |
н е р ж а |
||
вею щ ей стали д о бавк а 0,5% |
Т і почти |
не ск аза л а сь на |
||
скорости |
этого п роцесса. Тем |
меньш его |
влияния |
нитри |
д о о бр азую щ и х м ож но ож и дать для конструкционной ст а
ли . |
П р и обы чны х для |
нее со д ер ж ан и ях азота и титана |
|
или д р уги х элем ентов, |
о бл ад аю щ и х |
повыш енны м ср о дст |
|
вом |
к азоту, плавление электрода |
со п р о вож д ается , по- |
видим ом у, бы стрым разлож ен и ем нитридов и переходом их в раствор . В результате присутствие в электроде нит
ридных |
вклю чений |
не сказы вается |
|
на |
конечном |
эф ф екте |
|||
деазотац ии . |
УДАЛЕНИЕ ВОДОРОДА |
|
|
водорода |
|||||
И ссл ед ован и е |
законом ерностей |
|
поведения |
||||||
в процессе |
вакуум ного дугового переплава |
сопряж ен о со |
|||||||
значительны ми трудностям и . П о |
сущ еству |
невозм ож но |
|||||||
организовать отбор и закали ван и е |
проб |
из |
р асп л ав а |
||||||
без значительны х |
потерь вы деляю щ егося в |
вак у у м е во |
|||||||
д о р о д а , |
в |
то ж е время |
результаты |
ан али за |
проб, вы ре |
||||
занны х |
из |
р асхо д уем ы х |
электродов |
и из переплавлен н о |
|||||
го м ет ал л а , часто |
оказы ваю тся несопоставим ы м и всл ед |
||||||||
ствие различий в схем е передела м еталл а. |
|
получен |
|||||||
Т ем |
не |
менее, |
основы ваясь на |
р езул ьтатах , |
ных в преды дущ и х р азд ел ах при анали зе поведения м а р
ганца |
и азота , м ож но попы таться сделать некоторы е вы |
воды |
относительно удалени я водорода в усл ови ях В Д П . |
И зм енение его концентрации в результате переплава |
м ож н о , по-ви дим ом у, |
с достаточны м основанием |
описать |
||||
ф орм улой , аналогичной (23): |
Кп |
|
|
(24) |
||
|
]g |
ГНІо |
2 .3 и*, |
|
|
|
И звестн о , что |
|
[H] |
|
|
водорода |
|
ди ф ф узи онная подвиж ность |
||||||
в расплавленной |
стали значительно |
вы ш е, чем , |
н ап р и |
|||
м ер, у м ар ган ц а |
или |
азота. |
В связи |
с этим |
константа |
5* |
67 |
скорости удаления |
|
водорода |
из |
р асп л ав а |
при |
прочих |
|||||||||||||||||||||||
■ равных у сл ови ях |
дол ж н а |
|
быть |
|
значительно |
вы ш е |
соот |
||||||||||||||||||||||
ветствую щ их |
|
констант |
для |
др уги х |
элем ентов. |
П о |
д а н |
||||||||||||||||||||||
ным, приведенным в работе |
[4 8 ], |
|
при |
тем п ер атур е |
р а с |
||||||||||||||||||||||||
плава |
1600°С |
|
константа |
|
скорости |
удален и я |
водорода |
||||||||||||||||||||||
составляет |
2 |
, |
0 |
/ -ІО |
-2 |
|
см/с. |
Е сл и |
сопоставить |
другие |
ре |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
зультаты |
из той |
ж е работы , |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
то о к аж ет ся , |
что |
при |
тем п е |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ратуре |
1550— 1600° С |
|
и |
при |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
идентичности |
|
остальн ы х |
у с |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ловии |
|
плавки ж ел еза |
и х р о |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мистой |
стали |
6константа для |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
водорода |
в |
|
— 7 раз |
|
бол ь |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ш е, |
чем для азота. |
Р ан ее это |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
было отмечено А . Н . |
М о р о |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
зовым |
|
[4 7 ]. |
|
удаления |
во |
||||||||
|
|
Количестбоиспытании |
|
|
|
|
О |
степени |
|||||||||||||||||||||
|
(наполненная частота),% |
|
дорода при вакуум н ом д у го |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вом переплаве м ож но |
кос |
||||||||||||
м ягк о м |
ж е л е з е |
при |
|
в а к у у м н о й |
и н |
|
венно |
|
судить |
по |
со д е р ж а |
||||||||||||||||||
|
|
нию его в м еталле, |
получен |
||||||||||||||||||||||||||
Р и с . |
25. |
С о д е р ж а н и е |
в о д о р о д а |
в |
|
ном этим |
методом |
и п осред |
|||||||||||||||||||||
двойу к ц и(2)о н нполйа в к(/)е |
(ист автаиксту уимчнеско йи еддуагно |
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
ны е по |
50 п л а в к а м ) |
|
|
|
|
|
ством |
|
вакуум ной |
индукци |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
онной |
|
плавки . |
В |
тех |
|
и д р у |
|||||||
тию |
|
мягкого |
|
|
ж ел еза . |
|
|
гих |
печах |
вы плавили |
|
п а р |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
П о сл е |
|
деф орм ации |
|
сл и т |
||||||||||||||||||||
ков |
от |
них |
|
отобрали |
пробы |
для |
определения |
со д е р |
|||||||||||||||||||||
ж ан и я |
водорода. |
П риведенное время дегазаци и ^ - т |
для |
||||||||||||||||||||||||||
В И П |
и — |
для |
|
В Д П ) |
|
в |
обоих |
|
сл у ч ая х |
было |
примерно |
||||||||||||||||||
одинаковы м , |
|
поэтому |
сравнение |
конечных |
концентраций |
||||||||||||||||||||||||
могло характери зовать соотнош ение |
м еж ду константами |
||||||||||||||||||||||||||||
скорости для двух процессов. |
|
по сущ еству одинаковы |
|||||||||||||||||||||||||||
Эти |
концентрации |
оказали сь |
|||||||||||||||||||||||||||
ми (рис. 2 5), причем |
в м еталле |
больш инства |
плавок со |
||||||||||||||||||||||||||
д ер ж ал о сь |
(1-у 2 ) Х Ю -4 % |
водорода, |
т. е., |
по-видим ом у, |
|||||||||||||||||||||||||
константы |
скорости |
удаления |
его |
|
при |
вакуум н ой |
д у го |
||||||||||||||||||||||
вой и индукционной плавке близки м еж д у собой . |
сталей |
||||||||||||||||||||||||||||
Е сл и |
принять |
|
для |
В Д П |
конструкционны х |
||||||||||||||||||||||||
удельную |
константу |
|
скорости |
|
деазотации |
|
равной |
||||||||||||||||||||||
3 -1 0 |
-3 |
см/с, что |
отвечает |
|
некоторым |
усредненны м |
у сл о |
||||||||||||||||||||||
виям переплава стали разного со става , |
то константу у д а |
лений водорода м ож но без больш ой погреш ности оценить
63
величиной |
(1 ± 2 ) |
• ІО-2 |
см/с. |
П р и |
этом |
о казы вается , что |
|||||||||
в результате п ереплава |
в вакуум н ой дуговой |
печи содер |
|||||||||||||
ж ан и е водорода дол ж н о |
снизиться |
по |
сравнению |
с и с |
|||||||||||
ходны м |
более чем |
на порядок, что и н аблю дается |
в д ей |
||||||||||||
ствительности. |
|
УДАЛЕНИЕ КИСЛОРОДА |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
И ОКИСНЫХ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ВКЛЮЧЕНИЙ |
со п р о |
|||||||||||
|
П ер еп л ав м еталл а в |
вакуум ной |
дуговой |
печи |
|||||||||||
в ож д ается |
эф ф ективны м удалени ем |
ки слорода. |
С о д е р |
||||||||||||
ж ан и е |
его |
в |
электростали , |
|
применяемой |
обы чно для |
|||||||||
изготовления |
|
р асходуем ы х |
|
|
|
|
|
||||||||
электродов , |
колеблется |
в зн а |
|
|
|
|
|
||||||||
чительных п ределах и, как ви |
|
|
|
|
|
||||||||||
дно из рис. |
26, |
для больш инст |
|
|
|
|
|
||||||||
ва |
- плавок |
составл яет |
|
от |
2 |
- |
|
|
|
|
|
||||
•ІО |
3 |
до |
8 -1 0 “ 3% . Э то го |
коли |
|
|
|
|
|
||||||
чества достаточно , чтобы п о л у |
|
|
|
|
|
||||||||||
чать при м еталлограф и ческом |
|
|
|
|
|
||||||||||
контроле |
деф орм и рованного |
|
|
|
|
|
|||||||||
м еталла |
оценку нем еталли чес |
|
|
|
|
|
|||||||||
ких вклю чений по ш кал е Г О С Т |
|
|
|
|
|
||||||||||
1778— 62 на |
уровне до |
3— 4 |
|
|
Количествоиспытаний |
||||||||||
|
К онцентраци я кислорода в |
|
(истопленная частота), % |
||||||||||||
бал л ов . |
|
|
|
|
на воз |
|
|||||||||
м еталле, вы плавленном |
Р н с . |
26. С о д е р ж а н и е |
к и сл о - |
||||||||||||
д у х е , превы ш ает |
равновесную |
р о д а |
в к о н ст р у(2)к ц и о н н о й с т а |
||||||||||||
с им ею щ им ися |
в р асп л аве р а с |
п л а в л е н н о м |
со ст о я н и и |
||||||||||||
кислителям и при тем п ературах |
л и в |
и сх о д н о м (/) |
и п е р е |
||||||||||||
( ст а т и ст и70ч е скп лиаев к адма)н н ы е по |
|||||||||||||||
сталеварения |
и |
обусловлена |
|
|
|
|
|
||||||||
главны м |
образом |
присутстви |
|
|
|
|
|
ем в стали .продуктов реакций раскисления и вторичного
окисления, не усп евш и х вы деляться за время плавки , |
р а з |
||||||||||
ливки |
и затвердевания сл и тка . И сточником загрязнения |
||||||||||
стали |
сл у ж а т т ак ж е |
частицы |
ш л ака |
и огнеупоров, |
|
з а п у |
|||||
тавш иеся |
в м еталле |
в ходе' вы пуска |
и разливки . |
|
|
|
|
|
|||
П о сл е п ер еп лава |
в вакуум е содерж ан и е кислорода не |
||||||||||
превы ш ает 0,003% (рис. 26) |
и в противополож ность |
азо |
|||||||||
ту сравнительно сл аб о зави сит от содер ж ан и я |
кислорода |
||||||||||
в р асхо д уем ы х эл ектр о д ах . С л ед ует зам етить, |
что в бол ь |
||||||||||
ш инстве |
вакуумны х- п л авок |
содерж и тся около |
0 |
, |
0 0 1 |
% |
|||||
к и слорода, что у ж е |
соизм ерим о с точностью его опреде |
||||||||||
ления методом вакуум -п лавл ен и я (± 0 ,0 0 0 5 % ) - |
|
|
|
|
|
69
П олучению |
столь |
низкой |
концентрации кислорода |
||
способствую т |
преж де |
всего благоприятны е усл ови я |
р а |
||
финирования |
м еталла |
и отсутствие дополнительны х |
и с |
||
точников его загрязнения при переплаве. |
у стан о в |
||||
М ногочисленны ми |
исследованиям и [51 — 53] |
||||
лено, что раф инирование стали |
от кислорода в |
в а к у у м |
ной дуговой печи происходит в основном за счет дв ух
процессов: раскисления м еталла |
углеродом и |
м ехан и че |
|||
ского |
выделения |
включений |
на |
поверхность |
р а сп л а в а . |
О б щ а я |
картина |
раф инирования достаточно сл о ж н а , так |
|||
как углерод взаим одействует |
не |
только с ки слородом , |
|||
растворенны м в м еталле, но п с нем еталлическим и вк л ю |
чениями, находящ им ися на поверхности и в объ ем е р а с плава . В озм ож ность протекания тех или ины х реакций в отдельны х зон ах зависит, конечно, от м ногих ф акто ров, однако соверш енно ясно, что вы деление вклю чений играет в больш инстве случаев сущ ественную роль в очи
щении стали |
от кислорода. |
В связи с |
этим , переходя к |
||
ан али зу его |
поведения при |
В Д П , мы |
вы нуж дены |
о тк а |
|
заться от каких-либо попыток м атем атического |
о п и са |
||||
ния, |
аналогичного приведенному в преды дущ и х р азд ел а х . |
||||
В |
твердой |
стали , со держ ащ ей сильные раскислители , |
кислород находится в основном в связанном состояни и — в виде нем еталлических вклю чений. Э то целиком отно
сится |
и к |
рассм атриваем ы м |
здесь м ар кам |
конструкц и |
онного |
м еталл а . П реим ущ ественны й м еханизм и полнота |
|||
очищ ения |
м еталла долж ны , |
следовательно, |
определять |
ся составом нем еталлической фазы в переплавляем ой стали , ее терм одинам ической устойчивостью , плотностью ,
величиной |
м еж ф азного натяж ения на границе |
раздела |
|
м еталл — вклю чение и другим и ф акторам и . |
|
||
В |
то ж е |
врем я , как п оказал и , в частности, и ссл ед ова |
|
ния |
Д . Я . |
П оволоцкого и др . [54— 5 6 ], состав |
н ем етал |
лических вклю чений д а ж е в стали одной и той ж е ком п о зиции весьм а м ногообразен и зависит от многих о бстоя
тельств, |
в том числе |
от окисленности м еталла перед |
вводом |
р аск и сл яю щ и х |
добавок , от равномерности р а с |
пределения последних в момент образования вклю чений и т. д . В усл ови ях промы ш ленной плавки именно эти ф а к торы часто х у ж е всего поддаю тся контролю .
Н ек оторое представление о составе нем еталлических вклю чений м ож н о получить из табл . 14, в которой при ведено содер ж ан и е основны х компонентов в о сад к а х вклю чений , вы деленны х из конструкционной стали ряда
70