Як впливає вид модифікатора на якість сплаву?

Как правило, введение в расплав модификаторов способствует кристаллизации структурных составляющих в округлой форме, их значительному измельчению, равномерному распределению и, как следствие, существенному повышению механических свойств.

Поэтому модифицирование относят к мощным средствам улучшения свойств сплавов, особенно для отливок. При этом модифицирование позволяет в ряде случаев повысить степень легирования. Примером могут служить серые чугуны, высокие марки которых (выше СЧ20 до СЧ35) получить без модифицирования практически невозможно, особенно если учесть увеличение возможностей их легирования с применением модифицирования. Аналогичные результаты после модифицирования достигаются и для других материалов: сталей, алюминиевых, магниевых, медных и других сплавов.

См. вопр. 24

При использовании дуплекс-процессов для получения стали применяют конвертер малого бессемерования и электрическую печь как приспособленные к поточному производству и наиболее экономичные по расходу электрической энергии. Применение такого дуплекс-процесса с заливкой в электропечь жидкого полупродукта позволяет удвоить производительность дуговой печи, вдвое снизить удельный расход электроэнергии и электродов. При этом появляется возможность увеличить производство электростали при недостатке высококачественного железного лома. Сталь выплавлялась дуплекс-процессом ( основная - кислая мартеновская печь) кремневосстановительным методом.

Удаление вредных примесей из железоуглеродистых сплавов

Десульфурация (обессеривание) железоуглеродистых расплавов

Сера, являющаяся, как известно, вредной примесью для литейных сплавов на основе железа, имеет неограниченную растворимость в жидком железе. Удаление серы из расплава железа затруднено тем, что ее сродство к кислороду меньше, чем у основного металла — железа. Кроме того, концентрация серы в металле значительно меньше, чем основного металла. Поэтому при вводе кислорода в расплав окисляется не сера, а железо. Таким образом, термодинамические предпосылки для удаления серы из расплавов железа путем окислительного рафинирования отсутствуют.

Для десульфурации железоуглеродистых сплавов необходимо получить соединения серы, прочные и нерастворимые в железе, переходящие в шлак. Этого можно добиться двумя путями: 1) диффузионным способом и 2) осаждением.

В первом случае, при диффузионном способе процесс десульфурации протекает на границе металл—шлак. В качестве реагента, обеспечивающего получение прочного соединения серы, нерастворимого в металле, используется оксид кальция — СаО, дешевый и недефицитный материал (известь).

В плавильных печах процесс сводится к взаимодействию шлака, содержащего избыток СаО, с металлом

Учитывая, что активности веществ пропорциональны их концентрациям, анализ позволяет сформулировать два важнейших условия успешного развития процесса десульфурации в простейшем для понимания и практического использования виде:

-высокая концентрация СаО в шлаке, или в металлургических терминах — высокая основность шлака;

-низкая концентрация FeO в металле и шлаке.

Однако полнота протекания процесса десульфурации зависит не только от термодинамических факторов. В значительной мере она определяется кинетикой взаимодействия веществ, поскольку эти процессы далеки от равновесных. Исследования, подтвержденные практикой, показали, что процесс десульфурации в большинстве случаев лимитируется диффузией в шлаке исходных веществ и продуктов реакции. Скорость диффузионных процессов в шлаке возрастает со снижением вязкости шлака, с повышением его температуры. Из этого следует третье важнейшее условие успешного протекания процесса десульфурации:

3) высокая температура шлака.

Чрезвычайно важно отметить также, что высокотемпературный режим плавки интенсифицирует процесс раскисления металла, способствуя выполнению второго условия из названных — снижению окисленности шлака и металла.

Это объясняется тем, что, как уже отмечалось (см. подразд. 8.3, вывод 9), восстановительная способность углерода с повышением температуры возрастает. Поэтому с повышением температуры концентрация FeO в металле и шлаке уменьшается

Во втором случае при десульфурации осаждением реагент, образующий не растворимое в металле соединение серы, вводят в расплав металла. Таким реагентом обычно является марганец, имеющий большее сродство к сере, чем железо.

На рис. 2 показана зависимость содержания серы в чугуне и стали от содержания марганца при разных температурах. Из графиков видно, что эффективность десульфурации осаждением уменьшается с повышением температуры процесса.

Кроме того, активность FeS в растворе металла увеличивается при увеличении концентрации в нем углерода и кремния.

При плавке стали температура ванны всегда выше, а содержание углерода и кремния ниже, чем при плавке чугуна, поэтому эффективность десульфурации осаждением стали меньше, чем для чугуна.