Электрошлаковый переплав: Учебное пособие (Принцип электрошлакового переплава, технология процесса наплавки слитка, физико-химические процессы при ЭШП, плавление и кристаллизация металла), страница 41

5. Наличие в шлаке окислов железа, хрома, кремния и т.п. В этом случае при содержании в переплавляемом металле более активных элементов окислы шлака восстанавливаются, и кислород переходит в металл:

Al_мет + FeO ®  Fe  + Al₂O₃.

6. Окалина, не удаленная с поверхности электрода перед плавкой. Естественно, баланс по кислороду существенно изменится, если для ЭШП применить зачищенные или обточенные электроды.

В общем случае одной из основных причин окисления шлака, а следовательно, и металла при ЭШП можно считать соприкосновение шлака с кислородом окружающей атмосферы, второй, не менее важной - окисление металла при нагреве и оплавлении конца электрода. Следует отметить, что соотношение этих факторов окисления шлака при ЭШП будет определяться электрическим режимом плавки, температурой шлака и его количеством.

Из анализа источников образования окисных неметаллических включений следует, что необходимо принимать меры для защиты шлаковой ванны и конца электрода от окисляющего воздействия атмосферы. Следует отметить, что в условиях ЭШП при использовании фторидных флюсов существует "самозащита" шлаковой ванны от окисления вследствие образования над ней пленки газообразных фторидов.

Так как пленка газообразных фторидов может нарушаться, а газопроницаемость шлаков для ЭШП достаточно значительна, то необходимо защищать шлаковую ванну от окисляющего воздействия атмосферы. С этой целью можно использовать аргон, окись углерода, четыреххлористый углерод, азот и др.

7.4 Поведение некоторых элементов

Степень окисления легирующего элемента определяется как количеством поступающего кислорода, так и сродством его к кислороду, абсолютным содержанием в металле, наличием в стали других элементов с более высоким сродством к кислороду.

При ЭШП стали, не содержащей в своем составе титана, алюминия и других активных элементов, происходит окисление кремния и марганца, причем с повышением концентрации одного из них растет его абсолютный угар.

Окисление кремния приводит к накоплению в шлаке кремнезема. Наряду с повышением содержания кремнезема увеличивается содержание марганца, хрома и железа в результате окисления соответствующих элементов металла, а также уменьшается содержание фтористого кальция и увеличивается содержание окиси кальция. Последнее может быть описано реакцией

2 CaF₂  +  SiO₂  =  2 CaO  +  SiO₄ .                                                                                                            (55)

Повышение содержания кремнезема в исходном шлаке при выплавке без раскисления положительно сказывается на сохранении кремния в металле, а в случае выплавки с раскислением шлака приводит к возрастанию перехода кремния из шлака в металл.

С увеличением содержания окислов железа увеличивается окисление кремния, причем накопление кремнезема в шлаке происходит до известных пределов, а замедляется, в то время как окисление кремния не ослабляется.

В качестве примера приведем данные об окислении кремния в зависимости от шлака и подготовки поверхности электродов (таблица 9) [11], 9 и изменение состава шлака при многократном его использовании (таблица 10) [2].

Таблица 9 - Угар кремния при ЭШП стали ЭИ961 (1Х12Н2ВМФА) в зависимости от шлака и подготовки поверхности электродов