Теория ковшевого рафинирования. Свойства агрегата ковш-печь Фирмы "Фаи Фукс". Механическое оборудование печи-ковша, страница 11

Для равновесного состояния это отношение выражается следующим уравнением:

aO *aC =− 1168 − 2.07 log

p_CO                     T(°K)

В Таблица 3 приведены константы равновесия для разных температур, а на  Рисунок 13 показана связь между кислородом и  углеродом в стали.

Таблица 3: Реакция C-O по Вейчеру и Гамильтону

Таким образом, по последнему анализу углерода в жидкой стали перед выпуском можно заранее рассчитать минимальное содержание кислорода. Количество раскислителя адаптируется под данный анализ.

Рисунок 13: Диаграмма Вейчера и Гамильтона

В электродуговых печах за счет пенистого шлака почти достигаются равновесные состояния. Но есть отклонения, особенно при низком содержании углерода, при этом активность и поглощение кислорода в стали довольно высоки.

При производстве стали в конвертере содержание кислорода в стали значительно выше, то есть [%C]*[%O]=0,004%.

Как известно, другие элементы, например, марганец, хром и так далее также оказывают влияние на содержание кислорода, но их влияние значительно ниже.

Другие источники кислорода - привнесенные печные шлаки, остатки шлака в ковше и кислород из атмосферы, который при выпуске взаимодействует с жидкой сталью.

Если оксидные шлаки нельзя удержать в печи, то это необходимо учесть  в шлаковой технологии в ковше и при раскислении.

Свободное содержание кислорода в шлаке также связано с содержанием углерода в стали.

Таблица 4 показано содержание кислорода, которое необходимо учитывать:

Таблица 4: Кислород в шлаке как функция углерода в стали

3.2 Раскисление и включения

Содержание кислорода в стали в конце ее производства зависит от различных факторов (состав стали, температура, содержание FeO в шлаке, скорость рафинирования в конце процесса, способ изготовления).

Цель раскисления заключается в рафинировании/сокращении кислорода, растворенного в жидкой стали.

Количество кислорода можно уменьшить за счет присадки элементов, обладающих соответствующим химическим родством с кислородом (раскисление твердыми присадками) или за счет шлаков, которые при приближении к распределенному равновесию поглощают кислород из плавки (диффузионное раскисление). Возникающие при раскислении продукты реакции могут повлиять на качество стали и поэтому перед затвердеванием их отделяют. При диффузионном раскислении включения почти не наблюдаются.

С точки зрения момента образования продуктов раскисления различают разные включения. Включения, образующиеся в плавке сразу же после присадки раскислителей, называются первичными продуктами раскисления и их надо отделить.

Из-за зависимости реакции раскисления от температуры при охлаждении до температуры ликвидуса образуются вторичные включения. Так как кислород почти не  растворяется в твердой стали, то он уменьшается не позже стадии  затвердевания, то есть  при образовании других неметаллических включений. Включения, образующиеся между температурой ликвидуса и солидуса, называются третичными продуктами. При этом следует обратить внимание на то, что кислород является сильно вытапливаемым элементом. Вторичные и особенно третичные продукты, выступающие сопутствующими с сульфидами, очень трудно осаждаются или практически не осаждаются и поэтому оказывают влияние на качество стали.