Электрошлаковый переплав: Учебное пособие (Принцип электрошлакового переплава, технология процесса наплавки слитка, физико-химические процессы при ЭШП, плавление и кристаллизация металла), страница 43

7.4.2 Поведение фосфора

Дефосфорация при ЭШП является окислительным процессом, т.е. она протекает при ЭШП так же, как и при обычной плавке стали. Распределение фосфора между шлаком и металлом пропорционально содержанию кислорода в металле (т.е. чем выше кислородный потенциал шлака), тем больше степень удаления фосфора. Высокий кислородный потенциал шлака достигается при высоком содержании окислов железа и кремния; следовательно, дефосфорация и удаление кислорода при ЭШП несовместимы.

Следует отметить, что не имеется такого механизма удаления фосфора из шлака в газовую фазу, какой существует для серы, поэтому шлак насыщается фосфором до такого уровня, при котором дальнейшее удаление фосфора становится невозможным.

В связи с насыщением шлака фосфором, а также необходимостью иметь шлак с высоким кислородным потенциалом дефосфорацию при ЭШП обычно не производят.

7.4.3 Поведение водорода

Водород является вредной примесью, вызывающей образование в металле пористости, кристаллизационных трещин, флокенов. Особенно вреден он в легированных никелем конструкционных сталях. Содержание водорода в металле зависит от его растворимости в нем при данной температуре и парциального давления водорода над металлом или покрывающим его шлаком.

Известно, что основные шлаки способны растворять в себе значительное количество водорода и в отличие от кислых шлаков плохо защищают металл от поступления водорода из газовой фазы.

В процессе ЭШП водород не удаляется. Возможно, что применение вибрации может побудить атомарный водород к образованию пузырьков молекулярного водорода, который мог бы затем выделиться из системы.

Если при ЭШП не предпринимается предупредительных мер, то содержание водорода в металле может легко возрасти. Водород образуется при реакции воды с горячим металлом:

[Fe]   +  (H₂O)  Û   (FeO)   +   2 [H].

Источником воды при ЭШП могут быть сырые шлаковые материалы, смесь стружки с экзотермическим материалом, раковины в литых электродах, поверхность электродов, конденсация, атмосфера и утечки к кристаллизаторе и поддоне.

Из обычных материалов для получения шлаков (фтористый кальций, известь, окись магния, глинозем) наиболее серьезным источником воды является известь. Даже свежеобожженная известь содержит приблизительно 2 % воды; обычно содержание воды составляет 2,5 - 3,0 %. Вода может быть удалена из шлака предварительным его расплавлением.

Можно предполагать, что удалению водорода при ЭШП в значительной мере способствует направленный характер кристаллизации слитка, создающий хорошие условия для выделения, обособления и всплывания пузырьков водорода.

7.4.4 Поведение азота

Содержание азота в слитках ЭШП меняется в широких пределах. В общем балансе включений доля нитридов в хромистых сталях доходит до 70 %. Поведение азота не поддается простому математическому описанию и зависит от активности азота в исходном металле, состава газовой и шлаковой фаз, режима переплава. Конечное содержание азота в металле определяется его исходной концентрацией в переплавляемом электроде. В случае ЭШП сталей, стабилизированных ниобием и титаном, азот практически не удаляется. Азот из менее стойких нитридов алюминия и хрома удается снизить в 2 - 3 раза.