Металлургия

Удаление серы (десульфурация металла)

Удаление серы (десульфурация металла)
Удаление серы (десульфурация металла)



Сера является самой вредной примесью, снижающей механическую прочность и свариваемость стали, а также ухудшающей ее электротехнические, антикоррозионные и другие свойства.
Во время кристаллизации и при дальнейшем охлаждении металла весь избыток серы выше указанных пределов выделяется в виде сульфида железа FeS совместно с FeO. Чистый сульфид железа имеет температуру плавления 1190°С, а оксисуль-фидный расплав имеет эвтектику с температурой затвердевания ~985°С, т. е. значительно ниже температуры плавления металла (обычно ~1500°С). Это при кристаллизации металла приводит к выделению сульфида и оксисульфида железа в жидком виде. Выделяющиеся неметаллические включения располагаются по границам зерен в виде тонких пленок. Образование таких пленок резко снижает прочность металла при температурах (>1000°С), поскольку они при этих температурах, находясь в жидком или размягченном состоянии, ослабляют меж-зеренную связь в металле. Это явление называют красноломкостью стали. Красноломкость вызывает: 1) образование так называемых горячих трещин на слитках, литых заготовках и изделиях (деталях); 2) появление рванин, трещин и других поверхностных дефектов на прокате; 3) плохое сваривание внутренних усадочных пустот металла во время прокатки, вследствие чего головная обрезь от слитков возрастает при повышении содержания серы.
Не меньшее отрицательное влияние сера оказывает на служебные, прежде всего на прочностные свойства стали, особенно при низких температурах < (-30°С). Следовательно, повышенное содержание серы вызывает и красноломкость, и хладноломкость стали.
Подробнее

Окисление и восстановление фосфора

Окисление и восстановление фосфора

В рудах фосфор всегда сопутствует железу, часто в больших количествах. В процессе восстановительной плавки рудного материала весь фосфор шихты переходит в чугун. Минимальное содержание фосфора в чугуне составляет 0,1-0,2%, максимальное 2-2,5%.
Повышенное содержание фосфора снижает пластичность металла (особенно ударную вязкость), также ухудшает прочность (предел прочности), пластичность и свариваемость нагретого металла.
В подавляющем большинстве случаев фосфор является вредной примесью стали, его содержание в металле особо ответственного назначения должно составлять не более 0,005-0,010%.
В шихту сталеплавильных печей фосфор попадает в основном из чугуна. Некоторое количество фосфора может попасть в шихту из лома, а также из ферросплавов.
Подробнее

Окисление и восстановление марганца

Окисление и восстановление марганца
Окисление и восстановление марганца
Марганец в сталеплавильных процессах может образовывать различные химические соединения: наиболее важными из которых являются MnO, MnS и Мn3С. Марганец в готовой стали в большинстве случаев является полезной примесью, служащей для раскисления и легирования.
Марганец как раскислитель в количестве 0,25-0,50% содержится в кипящей, полуспокойной и спокойной углеродистой стали.
Основное положительное влияние марганца на свойства стали состоит в уменьшении вредного влияния серы за счет связывания ее в сульфид MnS, который при кристаллизации металла выделяется в виде твердых, случайно расположенных включений, приносящих во много раз меньше вреда, чем FeS. Для выделения серы в виде менее вредных твердых включений необходимо иметь в стали следующее отношение содержания марганца и серы: [Mn]/[S]≥20-22.
Марганец как легирующий элемент.
Марганец резко уменьшает критическую скорость закалки, поэтому марганцовистая сталь прокаливается значительно глубже, чем простая углеродистая. Растворяясь в феррите, марганец повышает прочность стали, но несколько снижает пластичность стали (относительное удлинение и ударную вязкость). Марганец также повышает износостойкость и упругость стали.
Подробнее

Окисление и восстановление кремния

Окисление и восстановление кремния
Окисление и восстановление кремния
Кремний при производстве стали используется в качестве раскислителя и легирующего элемента. Сталь, легированная кремнием, обладает более высокими значениями предела текучести, упругости, ударного сопротивления, хорошей прокаливаемостью, жароупорностью, способностью в закаленном состоянии сохранять твердость при относительно высоких температурах и др.
Кремний, содержащийся в металлической шихте, во время плавки окисляется и теряется практически полностью. На ход плавки наличие кремния в шихте как правило, влияет положительно:
1. Это выражается в улучшении теплового баланса плавки, поскольку среди обычных примесей металлической шихты кремний окисляется с выделением наибольшего количества тепла.
2. Кремнезем, получающийся в результате окисления кремния в ванне, активнее вносимого в готовом виде и ускоряет процесс формирования шлака.
Подробнее

Окисление углерода

Окисление углерода
Окисление углерода
Углерод в стали - это ее самая распространенная полезная примесь. Содержание углерода как полезной примеси в стали обычно изменяется от 0,05-0,10 до 1,0-1,2%.
Углерод в твердом железе способен образовать пересыщенный раствор, т.е. оставаться в растворе в количествах, значительно превышающих растворимость. В результате атомы углерода занимают некоторые узлы в кристаллической решетке железа (феррита), что вызывает ее искажение и приводит к возникновению в ней напряжений, способствующих повышению прочности и твердости железа.
Углерод, содержащийся в исходной металлошихте, в основном в чугуне, оказывает решающее положительное влияние на ход и результаты окислительного рафинирования металла в любом агрегате. Это связано прежде всего с тем, что в течение всего этого периода углерод окисляется.
Во-первых, при окислении углерода выделяются газы СО и СО2. Это газовыделение обеспечивает интенсивное перемешивание ванны (металла и шлака), без которого сталеплавильные процессы в существующих вариантах нереализуемы. Кроме того, пузыри СО, проходя через жидкий металл, способствуют удалению из него газов и неметаллических включений.
Во-вторых, процесс окисления углерода газообразным кислородом протекает с выделением тепла, которое используется для нагрева ванны.
В-третьих, реакция окисления углерода [C]+(FeO)={CO}+[Fe] защищает железо от чрезмерного окисления во время его окислительного рафинирования, т.е. способствует уменьшению неизбежных потерь железа из-за его окисления.
Подробнее

Скорость окисления примесей металла.

Скорость окисления примесей металла.
Плавка стали в любом агрегате сопровождается большим числом разнообразных химических реакций, но наибольшее практическое значение имеют реакции окисления примесей металла во время его окислительного рафинирования.
Под скоростью окисления примесей металла понимают уменьшение их концентрации е единицу времени. Обычно принимают размерность скорости %/мин для конвертерных (высокоскоростных) процессов и %/ч для подовых процессов. Различают истинную и среднюю скорость окисления примесей.
Истинная скорость окисления примеси - это уменьшение ее концентрации за бесконечно малый отрезок времени или величина скорости в данный момент времени. Математически это понятие выражается так:
Скорость окисления примесей металла.
Подробнее

Механизм окисления примесей металла кислородом твердых окислителей

Механизм окисления примесей металла кислородом твердых окислителей
Механизм окисления примесей кислородом твердых окислителей наиболее прост. Этот процесс состоит в основном из двух стадий: 1) растворение Fe2O3 в шлаке с частичным окислением железа; 2) окисление примесей металла на границе шлак-металл кислородом оксидов железа (Fe2O3 и FeO) шлака. Часть твердых окислителей может непосредственно контактировать с металлом и могут протекать реакции Fe2O3(T) + 3[С] = 3{СО} + 2[Fe], Fe2O3(T) + 3[Mn] = 3(MnO) +2[Fe] и т. д., т. е. окисление части примесей носит одностадийный характер.
Для процессов окисления примесей кислородом твердых окислителей характерными являются низкие тепловые эффекты экзотермических реакций окисления примесей (Si, Mn, P и др.) и резкая эндотермичность реакции окисления углерода, поэтому скорости окисления чаще всего определяются не доставкой к месту реакции кислорода, а поступлением тепла.
Подробнее

Физические свойства шлаков определяют поведение шлаков в процессе плавки.

Физические свойства шлаков определяют поведение шлаков в процессе плавки
1. Температура плавления шлаков
Физические свойства шлаков определяют поведение шлаков в процессе плавки.I – основной процесс;
II – кислый процесс

Рисунок 1 – Зависимость температуры плавления мартеновских шлаков от содержания в них SiO2





Температура плавления шлаков (шлаки имеют многокомпонентный состав и плавятся в интервале температур, т.е. имеют начало и конец плавления. Здесь и в дальнейшем имеется в виду температура конца плавления шлаков) является их основной физической характеристикой, определяющей другие важные физико-химические свойства. Это связано с тем, что в любом сталеплавильном агрегате в каждый период плавки температура металла и шлака изменяется в узких пределах, поэтому перегрев шлаков выше температуры плавления в основном определяется температурой плавления. Степень перегрева шлака определяет поведение шлака, его физические свойства (вязкость, электрическую проводимость) и химическую активность (рафинирующее действие на металл, поглощение газов из газовой фазы и т.д.). На температуру плавления шлака может влиять любой его компонент. Однако, как показывают исследования, для обычных окислительных шлаков первостепенное значение имеет изменение содержания SiO2 (см. рисунок 1).
Подробнее

Механизм окисления примесей металла кислородом газовой фазы агрегата.

Механизм окисления примесей металла кислородом газовой фазы агрегата.
Окисление примесей металла кислородом газовой фазы наблюдается в подовых агрегатах и получает самое большое развитие в мартеновских печах. В газовой фазе подовых агрегатов всегда содержится свободный кислород (обычно не менее 2-5%), поскольку он непрерывно вносится в рабочее пространство воздухом, подсасываемым через неплотности и подаваемым с некоторым избытком для сжигания топлива и выделяющегося из ванны СО (в мартеновских и двухванных печах). Кроме того, небольшую роль окислителя играют СO2 и Н2O, образующиеся в результате сжигания топлива и выделяющегося из ванны СО. Характерная особенность
Механизм окисления примесей металла кислородом газовой фазы агрегата.
Подробнее

Состав шлаков. Химические свойства шлаковю

Состав шлаков. Химические свойства шлаковюСостав шлаков
Строение шлаков и их основные физико-химические свойства определяются содержанием в них различных оксидов, которое условно принято называть химическим составом шлака.
Шлаки, в которых преобладают основные окислы (CaO, MgO, MnO, FeO), называют основными шлаками, а шлаки, в которых преобладают кислотные окислы (SiO2, P2О5)— кислыми шлаками. В зависимости от характера шлаков и процессы называют основными или кислыми (например, основной мартеновский процесс, кислый мартеновский процесс). Если футеровка выполнена из кислого (кремнеземистого) материала, то шлак должен быть также кислым, т. е. главным компонентом должен быть SiO2, иначе разрушающее действие шлака на футеровку может оказаться очень значительным. В агрегатах, имеющих основную (магнезитовую или доломитовую) футеровку, плавку можно вести только под основными шлаками, главным компонентом которых является CaO.
Подробнее
←  вернутся 1 ... 5 6 7 8 9 10 11 12 13 ... 20 дальше →

РЕКЛАМА

Видео металлургия

Счетчики