МЕТАЛЛУРГИЯ ЖЕЛЕЗА – Часть 52

N2 в газовой фазе…. О 30 о’ 30

Коэффициент диффузии, см2/с, ПРИ ‘восс. 0C=

8qO……………………………….. 1,1 ‘ IO"6 2,8 " 10-« 1,9 • IO"6 6,0 • Ю-б

900 ………………………………. 4,0 • IO"6 1,6 • Ю-6 4,2 • IO"6 3,1 • 10~б

………………………………………….. 1,1 • Ю-6 5,1 • 10-« 1,6 • ю~6 9,4 • 10-6

Рост основности и повышение концентрации азота в газо­вой фазе положительно влияют на величину коэффициента диффузии углерода в металлическом железе.

Дальнейшее науглероживание связано с переводом углеро­да в расплавленный металл. В соответствии с диаграммой состояния системы Fe-C чугуны делят на доэвтектические (интервал содержаний углерода 2-4,3%), эвтектические (4,3 % С) и заэвтектические (> 4,3 % С). Содержание угле­рода в конечном металле зависит, главным образом, от па­раметров процесса и в основном от температуры процесса, так как растворимость углерода в жидком железе опреде­ляется именно температурой процесса. Для насыщенного раствора углерода в железе:

Ig Nc = " -5Jl " °.375; ‘ (158)

Ig Ус = "T1 + 0,375, (159)

Где Nc – атомная концентрация углерода в железе; кс – коэффициент активности углерода в жидком железе; T – тем­пература, К.

Для насыщенного раствора • Nc = 1. При использовании данных Ю. С.Юсфина, М. А.Альтера, по­лученных для доменных печей

[С] = -8,62 + 28,8 ^c0 „ – 18,2 [ „ Г "

‘ ‘ СО + H2 L СО + Hj

– 0,244[Si] + 0,00143*мет + 0,00278р?ог, й (160)

Где [С], [Sil — содержание соответственно углерода и

Кремния в металле, %; СО, H2 – содержание этих газов в

Печном газе; <мет – температура металла на выпуске;

_к. г_ парциальное давление СО в колошниковом газе, кПа. rCO

Активность углерода (ас), растворенного в железе, и его коэффициент активности (ус) можно рассчитать по фор­

TOC \o "1-3" \h \z мулам: –J-.. J-. –

Ec= V(1" 5V5 (161)

Ус = 1/(1 – 5Nc); ^ – (162)

Ig Ус = -0,214 + 4,27NC (для 1500 0C). (163)

Для расчета активности железа в железоуглеродистых расплавах можно использовать выражение:

Ig «„ – Ig AL + OcNi. • ‘ (164)

Re re С • ‘

Где Nfe – атомная концентрация железа в расплаве;

А = – "(1 + 4 • 104(Г – 1770)]. / (165)

Ha растворимость углерода в железе влияют примеси

<П = +0>Шм„’ ‘ • – (166)

LN^ = – OjiNs – (167)

В – OtMN ; ‘ . . ; (168)

С P г.. ,

Где OLNutl. LNSl, LNV, LN*- изменение растворимости угле – C с с с

Рода в железе в зависимости от действия соответствующей

Примеси; N, N., N, Ne – атомная концентрация соот – Mn Si P S

Ветствующей примеси.

Одновременное влияние нескольких компонентов на изме­нение растворимости углерода в жидком железе в первом приближении можно считать аддитивным, т. е.

LNc = 0,1 Nm – OJlNs. – 0,84N? N5. (170)

S 5. ВТОРИЧНОЕ ОКИСЛЕНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ЖЕЛЕЗА

Свежий твердый металлизованный продукт обладает склон­ностью к вторичному окислению. Причем это свойство прояв­ляет себя тем в большей степени, чем ниже температура восстановления шихты. В результате вторичное окисление представляет особую опасность для губчатого железа.

Окисление свежевосстановленного губчатого железа может развиваться очень бурно. Выделение тепла при окислении и разогрев массы металлизованного материала приводит к самовозгоранию губчатого железа, чреватому весьма небла­гоприятными последствиями. Мировая практика неоднократно фиксировала случаи тяжелых пожаров при транспортировке губчатого железа. Склонность к самовозгоранию называют пирофорностью.

Вторичное окисление связано с наличием избыточной энергии массы металлизованного материала, которая, глав­ным образом, связана с большой величиной поверхности кус­ков и, следовательно, высокой величиной поверхностной энергии. Большая величина поверхностной энергии характер­на для дисперсного материала, например, свежеполученного железного порошка, или измельченного угля (в этом случае высокая поверхностная энергия обусловлена малой величиной частиц материала), или губчатого железа (высокая поверх­ностная энергия обусловлена высокой пористостью кусков металлизованного материала); причина самовозгорания этих разных систем одна и та же.