Практикум по выполнению домашних заданий по курсу «Современные проблемы металлургии и материаловедения», страница 6

Для варианта № 0 примесным элементом является свинец в количестве 0,3%. Массовый параметр взаимодействия . Коэффициент распределения фосфора в этом случае:

.

Количество шлака для получения конечного фосфора 0,005%:

.

Таким образом, при попадании в жидкую сталь свинца в количестве 0,3% необходимо изменить массу шлака на 8,38 – 8,44 = –0,06% ≈ 0. Растворенный в жидкой стали свинец, несмотря на то, что является вредной примесью, на процесс дефосфорации практически никак не влияет.

Отметим, что большинство легирующих элементов (Cr, Mn, Si и т.д.) являются раскислителями, понижающими окисленность металла, и за счёт этого затрудняют удаление фосфора.

Выполненные в домашнем задании №1 расчеты показывают, что успешной дефосфорации способствуют окислительные условия (высокая активность FeO в шлаке), относительно низкие температуры (чем выше Т, тем ниже L_P) и большое количество шлака (чем выше λ, тем выше η_Р). Легирующие и примесные компоненты жидкой стали по-разному могут влиять на процесс дефосфорации, при этом характер влияния зависит от знака и величины параметра взаимодействия, а также от сродства к кислороду.

2 ОБЕЗУГЛЕРОЖИВАНИЕ ЛЕГИРОВАННЫХ РАСПЛАВОВ

Технология производства легированных марок стали, например коррозионностойких, включает окислительное рафинирование жидкого металла. При этом требуется окислить значительное количество углерода и получить заданное его содержание в стали. Коррозионностойкие марки стали содержат значительное количество хрома (13…30%) и никеля (10…30). Никель обладает низким сродством к кислороду и во время продувки практически не окисляется, в отличие от хрома, угар которого обычно неизбежен, если требуется получить низкое содержание углерода в металле. Для предотвращения угара хрома при продувке кислородом необходимо рассчитывать термодинамические пределы обезуглероживания легированных расплавов и оценивать влияние различных условий процесса (температура, давление, продувка инертным газом и т.д.) на равновесное содержание углерода.   

Домашнее задание № 2

Исходные данные – начальная температура и основные компоненты жидкого полупродукта коррозионностойкой стали  – приведены в приложении Б. Для выполнения домашнего задания по теме «Обезуглероживание легированных расплавов» требуется:

1) Определить равновесную концентрацию углерода, которую можно получить в жидком полупродукте коррозионностойкой стали заданного состава при продувке только кислородом в ДСП до начала интенсивного окисления хрома при заданной температуре.

2) Определить равновесную концентрацию углерода, которую можно получить в жидком полупродукте коррозионностойкой стали заданного состава при продувке кислородом в агрегате вакуум-кислородного рафинирования (VOD) до начала интенсивного окисления хрома при заданных температуре и Р_СО.

3) Определить минимальную температуру, при которой следует заканчивать продувку жидкого полупродукта коррозионностойкой стали кислородом в ДСП, чтобы получить в металле 0,10% углерода.

4) При продувке жидкого полупродукта коррозионностойкой стали кислородом в ДСП содержание углерода понизилось на 0,1% по сравнению с исходным значением, рассчитанным в пункте 1. Определить количество хрома (%), которое окислилось во время окислительного рафинирования при неизменном содержании никеля. Принять, что в течение окислительной продувки углерод находится в равновесии с оксидами хрома в шлаке при постоянной заданной температуре и , Р_СО = 1 атм.

5) при продувке жидкого полупродукта коррозионностойкой стали смесью кислорода и аргона содержание углерода в металле уменьшается. Определить расход аргона, требуемый для получения в металле 0,1% углерода. За начальное содержание принять содержание углерода, рассчитанное в пункте 1.

Решение варианта № 0.

При окислительном рафинировании жидкого полупродукта протекают реакции взаимодействия углерода и хрома с растворённым кислородом.

.                             (2.1)

.              (2.2)