Лекция №1 Основные этапы развития сталеплавильного производства

1) всплывания нитридных неметаллических включений в сталях и сплавах, содержащих нитридообразующие элементы;

2) выделения пузырей азота, за­рождающихся в ванне (в случае высокого содержания азота в металле, при котором создаются условия, необхо­димые для преодоления сил поверхностного натяжения и ферростатического давления) на поверхности футеров­ки или неметаллических включений;

3) десорбции газа с открытой (или открывающейся при перемешивании) поверхности, к которой атомы газа перемещаются в результате диффузии или конвекции;

4) десорбции азота с поверхности пузырей СО внутрь и вынос из ванны вместе с этими пузырями;

5) десорбции азота с поверхности пузырей аргона внутрь в случае продувки металла аргоном.

Равновесие реакции 2[N] = N_2(г), подчиняющейся закону квадратного

корня [N]=k , при снижении давления сдвигается вправо, однако азот в металле менее подвижен, чем водород, коэффициент диффузии его в жидком железе на два порядка ниже, поэтому интенсивность удаления азота из расплава под вакуумом значительно ниже, чем водорода. Удалению азота препятствует также и присутствие таких элементов, как хром, ниобий, ванадий, титан, имеющих более высокое, чем у железа, химическое сродство к азоту.

Для обеспечения достаточной степени удаления азота из металла требуются более глубокий вакуум и большая продолжительность выдержки, чем в случае удаления водорода. При непродолжительном вакуумировании содержание азота снижается незначительно. Кинетика удаления азота (как и водорода) определяется условиями протекания основных стадий процесса, таких, как: 1) перенос атомов газа к поверхности раздела металл—газ; 2) диффузия через тонкий диффузионный слой, в котором отсутствует гидродинамическое перемешивание (чем интенсивнее перемешивание ванны, тем меньше толщина диффузионного слоя); 3) адсорбция атомов газа в поверхностном адсорбционном слое; 4) реакция молизации и образование молекул 2N_aдc = N₂ (для водоро­да 2H_адс=H₂); 5) десорбция образовавшихся молекул в газовую фазу; 6) отвод продуктов (молекул газа) от поверхности.

Таким образом, результирующая скорость зависит от ряда факторов, действующих часто одновременно.