Главная страница Случайная страница Разделы сайта АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Физико-химические особенности десульфурацииСтр 1 из 2Следующая ⇒
Содержание
1. Анализ современного состояния производства колесной стали………..3 2. Физико-химические особенности десульфурации……………….……...5 3. Десульфурация колесной стали……………………………………….…..6 4. Литература ………………………………………………………………..13 Анализ современного состояния производства колесной стали
В мировой практике производства цельнокатаных колес используют углеродистые стали, содержащие углерод в широком интервале концентраций от 0, 4 до 0, 8 %, что связано с работой колес в различных условиях эксплуатации и использованием их при тяжелых грузовых и скоростных пассажирских перевозках. Техническими условиями Международного союза железных дорог (UIC) и Международной организации по стандартизации (ISO) оговорен химический состав колесной стали, выплавляемой в различных странах (таблица 5.11). Европейская система контроля колес включает испытания образцов на растяжение и удар, оценку твердости по сечению обода и характеристику загрязненности эндогенными включениями (UIC 812.3; ISO 1005.6; ГОСТ 10791-2011). В новых проектах международных стандартов (EN 13262, ГОСТ 10791-2011) на колеса существенно ужесточаются требования к их качеству. Для колес из низкоуглердистых сталей повышены требования к чистоте стали по эндогенным включениям. Загрязненность сульфидами для колес 1-ой категории уменьшена в 7 раз с 3, 5 балла до 0, 5 балла, а суммарная загрязненность оксидами - более чем в 6 раз до уровня 1, 5 балла. Для колес второй категории загрязненность сульфидами уменьшена соответственно в 2 раза, а оксидами - в 4 раза. Ужесточаются также требования к оценке и уровню значений ударной вязкости в колесах или к характеристике, оценивающей не только конструкционную прочность, но и склонность стали к хрупкому разрушению
Таблица 1.1 Химический состав колесной стали в соответствии с требованиями стандартов КО, ШС, СССР, США, Англии, Японии
Физико-химические особенности десульфурации Из практики производства электростали в дуговых печах известно, что в восстановительный период процессы раскисления и десульфурации металла протекают очень медленно, особенно в больших печах с глубокой ванной, по-этому их проводят в ковше-печи. В общем случае скорость раскисления и десульфурации при взаимодеиствии металла со шлаком выражается уравнением: (2.1) где — время, с; — коэффициент массопередачи, зависящий от скорости диффузии в металле и шлаке и мощности перемешивания металла со шлаком; F yд - удельная поверхность контакта металла со шлаком, равная отношению общей контактной поверхности F, м2, к объему металла V, м3; [С] — концентрация кислорода и серы в металле, %; [С]р — равновесные концентрации кислорода и серы, %. Равновесные концентрации рассчитываются по уравнениям: (2.2) где Ls— коэффициент распределения серы между металлом и шлаком. Коэффициенты массопереноса , диффузии D0 и Ds неразрывно связаны с вязкостью шлака и металла. По уравнению Эйнштейна, при постоянной температуре и заданном размере частиц произведение коэффициентов вязкости и диффузии D — величина постоянная ( D — const). Вязкость шлака примерно в 10—100 раз больше вязкости металла, а коэффициент диффузии в шлаке во столько же раз меньше, чем в металле. Отсюда следует, что лимитирующим звеном скорости реакции при обработке металла шлаком в ковше является скорость диффузии в шлаке. Для увеличения скорости процессов десульфурации необходимо уменьшать вязкость шлака за счет повышения: 0 == (2.3) Скорость десульфурации при взаимодействии металла со шлаком прямо пропорциональна удельной поверхности, приходящейся на единицу объема металла. Наиболее простым и эффективным методом увеличения Fyд является эмульгирование шлака при выпуске металла из печи в ковш с большой высоты. Значение Fyд резко возрастает с ростом степени эмульгирования шлака и с уменьшением радиуса частичек шлака. Радиус шлаковых капелек: (2.4) где —межфазное натяжение, мДж'м2, С — коэффициент обтекаемости шлака в жидком металле (С 1); Н — высота падения струи металла, м; — плотность металла, кг/м3. Чистота металла по шлаковым включениям зависит от скорости слияния мелких капелек шлака, скорости всплывания шлаковых включений и длительности выдержки металла в ковше. Скорость слияния двух капелек одинакового радиуса, по литературным данным, прямо пропорциональна межфазному натяжению и обратно пропорциональна вязкости шлака : (2. 5) Следует учитывать, что изменяется в один — два раза, а может изменяться в пять — десять раз, поэтому на скорость укрупнения шлаковых частиц решающее влияние оказывает вязкость шлака [1]. Скорость всплывания шлаковых частиц в металле приближенно определяется по закону Стокса: (2.6) где g — ускорение силы тяжести, м/с2; r — размер (радиус) частицы; рш — плотность шлака.
|