Таким образом, наличие в шлаке окислов с переменной валентностью приводит к своего рода "перекачке" кислорода из газовой фазы в металл. Схематически процесс переноса можно представить себе следующим образом. На поверхности шлака образуются высшие окислы, которые благодаря интенсивному движению шлака быстро достигают поверхности металлической ванны, где происходит передача кислорода. Процесс переноса кислорода через шлаковую ванну можно описать следующими реакциями:
(FeO) + O ® (Fe2O3); (Fe2O3) + [Fe] ® 3 (FeO); (50)
(MnO) + O ® (Mn2O3); (Mn2O3) + [Mn] ® 3 (MnO); (51)
(TiO) + O ® (TiO2); (TiO2) + [Ti] ® 2 (TiO); (52)
2. Переход кислорода в шлаковую ванну в результате окисления поверхности расходуемого электрода. Этот процесс не только вносит дополнительное количество кислорода в шлаковую ванну, но и способствует переносу кислорода, так как при этом в шлаке увеличивается количество окислов переменной валентности. Не исключена возможность образования переокисленных капель электродного металла, который раскисляется в металлической ванне.
3. Растворение паров воды в шлаке по реакции
H2O + Oшл2- ® 2 (OH)шл-. (53)
Перенос аниона гидроксила через шлак приводит к окислению металлической ванны
+
___________________________________________
. (54)
Процессы переноса кислорода через шлаковую ванну интенсифицируются, если электрод плавится вблизи границы шлак-атмосфера (наибольшая температура у электрода в зоне 20 – 50 мм от поверхности шлаковой ванны и близка к температуре плавления металла). В этом случае часть электрода над шлаковой ванной разогревается сильнее и окисляется больше; повышается также температура поверхностных слоев шлаковой ванны, что облегчает процессы взаимодействия кислорода атмосферы с окислами шлака.
С повышением скорости подачи электрода (увеличением силы тока) усиливается заглубление электрода в шлак; зона высоких температур удаляется от поверхности шлаковой ванны и процессы транспортировки кислорода замедляются, т.е. увеличивается эффективность рафинирования металла от неметаллических включений.
Влияние электрического режима на содержание кислорода и окислов неметаллических включений особенно заметно при ЭШП металла, не содержащего сильных раскислителей и обладающего низкой окалиностойкостью. Увеличивая глубину погружения электрода, можно снизить загрязненность оксидами в 1,5 - 2,5 раза.
Уменьшить транспортировку кислорода через шлак можно также путем использования бесфторидных шлаков с низкой электропроводностью системы CaO - Al2O3 - MgO. При использовании этих шлаков глубокое погружение расходуемого электрода достигается на относительно малых точках, что приводит к уменьшению глубины металлической ванны и, следовательно, улучшению условий всплывания неметаллических включений. Поверхность же шлаковой ванны подстывает, что затрудняет перенос кислорода в металл.
4. Взаимодействие металла с такими основными компонентами шлака, как Al2O3. При низкой основности шлака и отсутствии свободных ионов кислорода глинозем диссоциирует по схемам:
Al2O3 ® AlO2- + Al3+ + O2- ,
Al2O3 ® 2Al3+ + 3 O2-.
В этом случае анионы кислорода и катионы алюминия могут диффундировать в металл, где алюминий может взаимодействовать с оставшимися включениями и выделяться как глинозем. При прочих равных условиях, чем выше активность глинозема, тем выше концентрация равновесного с глиноземом кислорода в металле. Помимо алюминия, регулировать содержание кислорода в стали могут и другие элементы, обладающие повышенным сродством к кислороду, такие как кремний и углерод.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.