Практикум по выполнению домашних заданий по курсу «Современные проблемы металлургии и материаловедения»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС»

Кафедра Металлургии Стали и ферросплавов

Практикум по выполнению домашних заданий по курсу

«Современные проблемы металлургии и материаловедения»

Практикум

Рекомендовано учебно-методическим советом университета

Москва 2015
УДК

Практику по выполнению домашних заданий по курсу «Современные проблемы металлургии и материаловедения» / , , . – М.: Изд.  Дом МИСиС, 2015. – 70 с.

В практикуме описаны расчеты процессов современной металлургии: глубокого обезуглероживания и рафинирования жидкой легированной стали от углерода, фосфора, кислорода, серы, водорода и азота. На примере решения четырёх домашних заданий проанализированы основные термодинамические закономерности процессов получения чистой по примесям высококачественной стали. В каждом разделе представлены теоретические положения используемых расчетных моделей, приведены выводы основных уравнений, подробно разработана схема расчетов в домашних заданиях. Приложения практикума содержат справочные термодинамические данные для основных реакций и растворов металлов и шлаков.

Практикум предназначен для подготовки бакалавров и магистрантов металлургических вузов, обучающихся по направлению «Металлургия». Рекомендуется к использованию при выполнении курсовых научно-исследовательских работ и выпускных квалификационных работ бакалавров, магистров и аспирантов, а также при проведении занятий по повышению квалификации работников высших учебных заведений, научно-исследовательских организаций и промышленных предприятий.

Оглавление

Введение……………………………………………………………………………………………..4

1 ДЕФОСФОРАЦИЯ ЖИДКОЙ СТАЛИ…………………………………………………………5

Домашнее задание № 1…………………………………………………………………………..5

2. ОБЕЗУГЛЕРОЖИВАНИЕ ЛЕГИРОВАННЫХ РАСПЛАВОВ……………………………...21

Домашнее задание № 2………………………………………………………………………….21

3 ГАЗЫ В ЖИДКОЙ СТАЛИ…………………………………………………………………….30

Домашнее задание № 3…………………………………………………………………………30

4 РАСКИСЛЕНИЕ И ДЕСУЛЬФУРАЦИЯ ЖИДКОЙ СТАЛИ……………………………….46

Домашнее задание № 4…………………………………………………………………………46

Приложение А…………………………………………………………………………………….58

Приложение Б……………………………………………………………………………………..59

Приложение В……………………………………………………………………………………..60

Приложение Г……………………………………………………………………………………...61

Приложение Д……………………………………………………………………………………..62

Приложение Е……………………………………………………………………………………..63

Библиографический список……………………... ………………………………………………..64

Введение

Современная металлургия характеризуется резким повышением требований к качеству выплавляемых сталей. Содержание вредных примесей в большинстве сталей и сплавов к настоящему времени понизилось, в ряде случаев, по требованию заказчиков до 10-50 ppm. Обеспечение столь низких концентраций примесей возможно лишь на основе создания новых технологий, базирующихся на точном описании поведения примесных элементов (углерод, кислород, сера, фосфор, азот и водород) в процессах выплавки и внепечного рафинирования сталей и сплавов.

Представленный практикум посвящён количественному описанию процессов глубокого рафинирования легированных сталей от перечисленных выше примесей. На примере выполнения четырёх домашних заданий проанализированы основные термодинамические закономерности процессов получения чистой по фосфору, кислороду, сере, азоту и водороду высококачественной стали. В каждом разделе представлены теоретические положения используемых расчетных моделей, приведены выводы основных уравнений, подробно разработана схема расчетов процессов рафинирования. В практикуме предусмотрены индивидуальные варианты выполнения домашних заданий, что повышает творческую активность студентов в процессе обучения. Приложения практикума содержат справочные термодинамические данные для основных реакций и растворов металлов и шлаков.

1 ДЕФОСФОРАЦИЯ ЖИДКОЙ СТАЛИ

Фосфор относится к наиболее вредным примесям, снижающим свойства стали. При повышении содержания фосфора увеличивается прочность стали с одновременным повышением хрупкости, порога хладноломкости и снижением вязкости и пластичности. Вредное влияние фосфора увеличивается с повышением содержания углерода в стали. Удаление фосфора из жидкого металла обычно проводят в условиях, обеспечивающих его окисление до Р₂О₅ и перевод оксида в шлак. При этом важную роль играет содержание кислорода и углерода в жидкой стали, которые определяются составом окислительного шлака. Для управления процессом дефосфорации необходимо уметь рассчитывать коэффициент распределения фосфора между металлом и шлаком в различных условиях (температура, количество и химический состав шлака, содержание цветных примесей в металле, и т.д.).

Домашнее задание № 1