Окислительные условия ведения плавки в сталеплавильных агрегатах, наличие окислительных шлаков, а также взаимодействие металла с атмосферой при выпуске и разливке — все это является предпосылкой к тому, что кислород, растворенный в стали, к моменту ее выпуска из агрегата имеет определенную и часто повышенную активность. Технологическую операцию, обеспечивающую снижение активности кислорода до необходимых пределов, называют раскислением. Сталь, прошедшую такую обработку, называют раскисленной. Если раскисленная сталь при затвердевании в изложницах ведет себя спокойно, т. е. из нее почти не выделяются газы, то такую сталь называют спокойной. Если раскисление не проводить, то в стали при ее постепенном охлаждении в изложнице будет протекать реакция между растворенным кислородом и углеродом металла: [О] + [С] = СОГ. Образующиеся при этом пузыри монооксида углерода, выделяясь из кристаллизующегося слитка, приводят к тому, что металл в изложнице интенсивно перемешивается, поверхность его бурлит. Такую сталь называют кипящей. Иногда при раскислении из стали удаляют не весь кислород. Оставшийся растворенный кислород вызывает кратковременное кипение металла. Такую сталь называют полуспокойной.
|
|
Достигнутый при раскислении уровень активности (концентрации) кислорода называют степенью раскислен-ности. От степени раскисленности зависит структура стального слитка (рис. 14.1).
На рис. 14.2 приведены кривые, характеризующие уровень окисленности стали после ее раскисления. Согласно этой схеме раскисление кипящей стали сводится лишь к некоторому снижению содержания кислорода в металле (уровень окисленности металла остается выше равновесного с углеродом). Чаще всего это обеспечивается введением некоторого количества марганца (иногда в металл вводят также небольшие количества кремния и алюминия). Обычно в кипящей стали содержится 0,3—0,4 % Мп. При рас-
Рис. 14.1. Схематическая структура спокойного (/), полуспокойного (2), закупоренного (J) и кипящего (4, 5) слитков. Цифры у линий — концентрация кислорода в стали
Рис. 14.2. Уровень окисленности стали после ее раскисления:
1, 2, 3— при производстве соответственно спокойной, полуспокойной и кипящей стали; 4— область обычного содержания кислорода в металле перед раскислением; 5— кривая равновесия с углеродом
кислении полуспокойной стали обеспечивается снижение окисленности металла до уровня, примерно соответствующего равновесному с углеродом. Чаще всего это обеспечивается введением помимо марганца также определенного количества кремния. Обычно полуспокойная сталь содержит 0,4— 0,5% Мп и 0,08-0,12% Si. При раскислении спокойной стали уровень окисленности металла существенно ниже равновесного с углеродом. Таким образом, практически всю выплавляемую сталь подвергают раскислению в той или иной степени; при этом активность растворенного в металле кислорода снижается до требуемых пределов. Уменьшение активности кислорода в металле может осуществляться двумя способами: 1) уменьшением.содержания кислорода; 2) связыванием кислорода в прочные соединения. Существуют следующие способы раскисления стали: 1) глубинное, или осаждающее; 2) диффузионное; 3) обработкой синтетическими шлаками; 4) обработкой вакуумом; 5) электрохимическое.
|
|