Из изделий значительной толщины водород удаляется медленно, поэтому длительный нагрев и термическая обработка не уменьшают шиферности. Самым эффективным способом борьбы с шиферностью являются меры, направленные на понижение содержания водорода в исходной стали. Большое обжатие в двух взаимно перпендикулярных направлениях препятствует вытягиванию межкристаллической зоны и этим понижает резкость шиферного излома.
Источники поступления водорода в сталь в процессе производства.
Некоторое количество водорода содержится в металлической шихте сталеплавильных печей – скрапе и чугуне. Содержание водорода в передельных чугунах обычно невелико и изменяется от 2 до 4 мл/100 г.Имеются предположения, что чугун, выплавленный в больших доменных печах, вследствие высокого давления дутья в горне печи, должен иметь повышенную концентрацию водорода.
В случае полного разложения водяных паров дутья (1 %) парциальное давление водорода в горне доменной печи объемом 1300 м3 около 0,025 атм. (давление газов в горне 1,5 атм.), а в горне доменной печи объемом 300 м3 – около 0,016 атм. . При этих парциальных давлениях и температуре 1530° в жидком железе может раствориться 3,8 и3,0 мл водорода на 100 г. Температура чугуна в горне ниже, а растворимость водорода в железоуглеродистых сплавах уменьшается с увеличением содержания углерода. Поэтому жидкий чугун в горне печи способен растворить еще меньше водорода.
В стальном ломе, поступающем в сталеплавильную печь, содержание водорода определяется химическим составом и способом изготовления стали, из которой лом был получен. Отходы нержавеющих и аустенитных сталей обычно содержат повышенное количество водорода (6–9 мл/100 г). Концентрация водорода в стальном ломе имеет особое значение при плавке стали в дуговых электрических печах, когда процесс ведется без окисления (переплав).
Стальной и железный лом вносят в сталеплавильную печь кроме водорода значительное количество влаги в виде ржавчины. Ржавчина разлагается при нагревании скрапа, и образующийся водород растворяется в жидком и твердом железе.
Некоторое количество влаги содержат железная руда и известняк, загружаемые в печь вместе с металлической частью шихты. Пока поверхность плавящегося металла не покрылась слоем жидкого шлака, водяные пары атмосферы печи непосредственно взаимодействуют с раскаленным и плавящимся железом, и образующийся водород поглощается металлом. Содержание влаги в атмосфере любой сталеплавильной промышленной печи не может быть ниже, чем в воздухе цеха, влажность которого колеблется от 1 до 2%. При этом содержании водяных паров жидкая сталь растворяет 2,5–3,5 мл/100 г водорода.
Водяных паров в атмосфере рабочего пространства дуговых электрических печей обычно немного, и металл во время плавления поглощает незначительное количество водорода.
Взаимодействие жидкого металла с водяными парами атмосферы печи не прекращается и после того, как образовавшийся во время плавления жидкий шлак покроет поверхность металла. Во время кипения металл может обнажаться. Это явление наблюдается обычно в основной мартеновской печи, если слой шлака невелик и шлак достаточно подвижен. В кислой печи металл обнажается в меньшей степени, так как кислый шлак лучше смачивает поверхность металла, чем основной, и кипение в кислой печи происходит менее интенсивно.
Жидкий шлак легко сдувается факелом пламени, особенно если наклон форсунок или воздушных наклонных каналов несколько велик.
Содержание водорода в жидкой стали после расплавления металла определяется скоростями двух противоположно
направленных и не зависящих один от другого процессов: удаления водорода из металла во время кипения стальной ванны и поступления водорода в металл извне. Характер первого процесса изучен и не вызывает сомнения, а именно: водород удаляется из жидкой стали путем диффузии в пузырьки окиси углерода, образующиеся в металле. Экспериментально доказано удаление водорода с газами, выделяющимися из ванны сталеплавильных печей.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.