Odtlenianie stali.

Odtlenianie stali stanowi bardzo ważny etap w procesie produkcyjnym. Ponieważ procesy stalownicze mają utleniający charakter, stąd po zakończeniu świeżenia domieszek pozostaje sporo tlenu w kąpieli metalowe. W podziale stali znajdzie Pani, iż w zależności od stopnia odtlenienia stal dzieli się na:
– [b:1mgs7a03]nieuspokojoną[/b:1mgs7a03] – może zawierać do 0,27 % C i odtleniana jest w taki sposób, że zawartość w niej tlenu rozpuszczonego jest znacznie wyższa niż to wynika z równowagi zdaną zawartością węgla.
– [b:1mgs7a03]półuspokojona[/b:1mgs7a03] – może zawierać do 0,27 % C i odtleniona w ten sposób iż O=C (równowaga).
-[b:1mgs7a03] uspokojona [/b:1mgs7a03]– do 2 % C zawartość O mniejsza niż to wynika z równowagi z daną zawartością C.

[u:1mgs7a03]Procesy odtleniania dzielimy na:[/u:1mgs7a03]
1.[b:1mgs7a03]Osadowe[/b:1mgs7a03] – polega na wprowadzeniu do kąpieli metalicznej stopu, którego główny składnik ma większe powinowactwo do tlenu niż Fe. Jest to standardowa zdolność odtleniająca, której miarą jest aktywność tlenu będącego w równowadze z daną aktywnością odtleniacza. Dany odtleniacz będzie miał większą zdolność odtleniającą im mniejsza będzie aktywność O.
2.[b:1mgs7a03]Ekstrakcyjne.[/b:1mgs7a03]
3.[b:1mgs7a03]Próżniowe.[/b:1mgs7a03]

[u:1mgs7a03]Mechanizm osadowego odtleniania stali wygląda następująco:[/u:1mgs7a03]
1.Rozpuszczanie dodanego odtleniacza.
2.Jednoczesne z rozpuszczaniem przebieg reakcji łączenia się odtleniacza z tlenem rozpuszczonym w kąpieli metalicznej.
3.Tworzenie się trwałego zarodka produktu odtleniania i powstawanie nowej powierzchni podziału faz metal – faza tlenkowa.
4. Transport tlenu i odtleniacza do utworzonej powierzchni podziału dalszy przebieg reakcji chemicznej i wzrost zarodka.
5.Wypływanie produktów odtleniania połączone z przebiegiem na ich powierzchni reakcji odtleniania oraz wzrostem ich rozmiarów drogą koagulacji.
6.Wydzielenie się produktów odtleniania do żużla.

Witam Pana ” title=”Uśmiech” /> Pod pojęciem gazów w stali rozumiemy H oraz N, przy czym tylko niewielka ilość O jest rozpuszczona w stali, większość jest związana w postaci tlenkowych wtrąceń niemetalicznych. N i H rozpuszczają w Fe i jego stopach zgodnie z prawem Sievertsa. Wprowadzenie do Fe innych pierwiastków powoduje zmianę rozpuszczalności w nim N i H. Pierwiastki które będą zwiększały współczynnik aktywności gazu będą zmniejszały zawartość gazu w metalach i obniżenie prężności, a więc stworzenie próżni będzie również obniżało zawartość gazu w metalach.

Stadia procesu osadowego odtleniania stali wyglądają następująco:
1. Rozpuszczanie się odtleniacza w ciekłej stali.
2. Zarodkowanie produktów odtleniania.

Zarodkowanie – jest to proces tworzenia nowej fazy. Rozróżniamy:
Homogeniczne zarodkowanie – tworzenie wewnątrz całkowicie homogenicznej cieczy pozbawionej obcych ciał i faz. Obejmuje utworzenie jednocześnie nowej powierzchni faz.
Heterogeniczne zarodkowanie – tworzenie się nowej fazy zachodzi na istniejących już w cieczy powierzchni podziału faz (np. na będących już w kąpieli WN). Nie ma tu tworzenia się nowej powierzchni podziału, lecz tylko dalszy jej wzrost.
Heterogeniczne zarodkowanie zachodzi przy nakładzie pracy o połowę mniejszym niż zarodkowanie homogeniczne.

3. Wzrost produktów odtleniania.
Może się odbywać:
– przez dyfuzję tlenu i odtleniacza do powierzchni zarodków, gdzie przebiegała reakcja odtleniania (tzw. wzrost dyfuzyjny). Dyfuzyjnie wzrastający zarodek ma tym większe rozmiary im mniejsza jest liczba zarodków oraz im większa zawartość reagentów w metalu czyli im większe jest przesycenie.
– przez koalascencję dyfuzyjną. W wyniku dyfuzyjnego wzrostu produktów odtleniających tworzą się cząstki różnych rozmiarów. Wokół tych cząstek ustalają się różne wartości równowagowych stężeń tlenu. Wokół cząstek małych ustala się znacznie większa różnica stężeń równowagowych niż przy cząstkach większych. Zjawisko to prowadzi do zwiększania się rozmiarów cząstek większych kosztem cząstek mniejszych drogą tzw. koalescencji dyfuzyjnej.

4. Wzrost wypływających wtrąceń niemetalicznych.
Produkty odtleniania po osiągnięciu rozmiarów, przy których ich wielkość można zmierzyć przy użyciu zwykłych metod optycznych, nazywają się wtrąceniami niemetalicznymi.
Rozmiar wtrąceń niemetalicznych wynosi – od kilku do kilkunastu [nm]. Wzrost wtrąceń niemetalicznych odbywa się dyfuzyjnie lub przez koalugację albo przez koalescencję.
Koagulacja – to zlewanie się lub zlepianie dwóch lub więcej cząstek stałych. Warunkiem koagulacji jest bezpośrednie zetknięcie się wtrąceń niemetalicznych.
Koagulacja perykinetyczna – zderzenie wtrąceń niemetalicznych przy siłach działających jednakowo we wszystkich kierunkach. Taki charakter sił występuje przy zderzeniu się małych wtrąceń niemetalicznych pod wpływem ruchów Browna.
Koagulacja ortokinetyczna- koagulacja odbywa się pod wpływem sił uprzywilejowanych w określonym kierunku np. sił wyporowych lub turbulencji.

5. Wypływanie wtrąceń niemetalicznych
Powstające wtrącenia niemetaliczne są nierozpuszczalne w stali i w skutek ich małej gęstości w porównaniu z metalem uzyskują tendencję do wypływania. Prędkość wypływania kulistych wtrąceń niemetalicznych określa prawo Stokesa.

Mam nadzieje, że powyższe informacje będą Panu przydatne ” title=”Uśmiech” />