Литература

1. Поволоцкий Д.Я., Кудрин В.А., Вишкарев А.Ф. Внепечная обработка стали. М: МИСиС, 1995.

Практическая работа 3

Расчет процессов коагуляции и удаления

из расплава первичных продуктов раскисления расплавленной стали

3.1. Общие сведения об образовании и удалении

неметаллических включений

Добавка раскислителей или легирующих, обла­дающих высоким сродством к кислороду, в расплав, подвергнутый ва­куумной обработке, т.е. раскисленный углеродом, ведет к образованию первичных оксидных частиц. Жидкие или твердые частицы могут за счет коагуляции объединяться в более крупные. Ход этого процесса (кроме природы оксидов и их числа) определяется в значительной степени пере­мешиванием металла. Чем оно сильнее, чем быстрее частицы переме­щаются друг относительно друга, тем выше вероятность того, что они столкнутся, соединятся за счет сил межфазного натяжения и образуют более крупное включение. Последнее обладает большей, чем малые ча­стицы, подъемной силой из расплава. При этом крупные частицы захваты­вают малые, если войдут с ними в соприкосновение при подъеме. Резуль­татом совместного действия процессов коагуляции и всплывания являет­ся снижение концентрации неметаллических включений в стали.

О роли перемешивания металла в ковше в процессе удаления примесей говорится во многих литературных источниках [1, 2]. Г. Кнюппель [2] приводит данные об опытах в 300-кг индукцион­ной печи с раскислением металла кремнием. Они показали, что при исклю­чении перемешивания ванны за время выдержки 12 мин не происходит изменения содержания неметаллических включений. При индуктивном перемешивании, напротив, уже через 3 мин достигнуто наименьшее содер­жание включений.

В экспериментах, проведенных в 3-т дуговых печах [2], металл раскисляли различными раскислителями, которые присаживали под струю при выпуске стали. Во время выпуска, при котором создаются мощные турбулентные потоки, содержание включений, характеризуемых суммар­ной концентрацией кислорода, снижается особенно сильно. Подобное яв­ление наблюдается и при разливке стали по изложницам.

Н а рис. 3.1. показаны результаты раскисления металла алюминием в 30 и 140 т ковшах с индуктивным перемешиванием [2]. По оси ординат отложена мощность перемешивания в Вт/м³, а по оси абсцисс - время t_1/2 , в течение которого из металла удаляются после присадки алюминия количество кислорода, равное половине его возможного понижения, т.е. в течение которого выражение (С – С_∞)/( С₀ – С_∞), где С, С_∞ и С₀ - суммарное содержание кислорода в расплаве в момент времени соответственно t, t = ∞ и t = 0, снижается наполовину. Как видно из рисунка, величина t_1/2 падает с возрастанием мощности перемешива­ния. Так, при обработке металла в 30-т ковшах повышение мощности перемешивания со 160 до 810 Вт/м³ приводит к снижению t_l/2 с 4,8 до 1 мин. При обработке металла в 140-т ковшах увеличение мощности перемешивания с 30 до 160 Вт/м³ сокращает t_1/2 более чем в 10 раз - с 6,7 до 0,6 мин.

Мерой процессов перемешивания служит величина так называемой диссипации (рассеяния) энергии ε [2]. Она характеризует энергию перемешивания, которая потребляется единицей массы расплава в единицу времени, т.е. преобразуется за счет трения в тепловую энергию.