Окисление C, Si, Mn в мартеновской печи.

Углерод. Эффект кипения мартеновской ванны создается в результате протекания ре­акции окисления растворенного в Ме углерода и выделения образующегося при этом монооксида углерода СО. Эту реакцию часто считают основной реакцией март-го процесса. Это обусловлено тем, что в рез-те протекания реакции обезугле­рож-я и сопровождающего ее эффекта кипения выравнива­ются хим состав ванны и температура Ме, удаляются содерж-ся в металле газы, облегчается процесс всплывания и ассимиляции шлаком неМе вкл-й, увелич-ся поверх-ть соприкосновения Ме со шлаком и тем самым облегчаются условия удаления из Ме вредных примесей — S и Р, т. е. ведение мартеновского процесса без реакц окисления С и кипения невозможно. Необх-мо, чтобы в на­чале периода кипения ванна сод-ла С больше, чем требуется в готовом Ме. Для того, чтобы из­быточный С в процессе плавки окислился и ванна кипела.

Место протекания реакц окисления С может изменяться в завис-ти от условий в ванне. В начале периода плавления при скрап-рудном процессе она проте­кает преимущ-но на границе жидкий металл — тв окислители. По мере образования шлака С нач-т окисл-ся и на границе шлак—металл. К концу плавления и в начале доводки, если шлак гетерогенный, реакц в основном протекает на границе металл — шлак, т. е. наблюдается подшлаковое кипение. В это время шлак пенится, ухудшая теплопередачу от факела к металлу, поэт необх-мо, чтобы такое состояние ванны было кратковременным. По мере нагрева ванны шлак постеп-но станов-ся гомогенным и реакц окисления С переносится на границу подина — металл, нач-ся по­довое или глубинное кипение. Такой ход проц окисле­ния С характерен для периода чистого кипения, что благоприятно влияет как на нагрев ванны, так и на дега­зацию Ме и удаление из него неМе вклю­чений.

Скорость окисления С по ходу плавки измен-ся в широких пределах и зависит в основном от кол-ва О₂, поступ-го в ванну, особ-но после оконча­ния окисления Si и Mn.

Кремний в исх-й метал-й шихте сод-ся в значительных кол-х (0,5—1,0%) и в основном вносится чугуном. Сод-е Si в исходной шихте может влиять на тепловой баланс плавки.

При скрап-процессе, когда Si металла окисляется преимущественно кислородом газовой фазы и источн-м кремнезема шлака в основном яв-ся реакция окисления Si, сод-е Si в метал­лической шихте играет положительную роль.

В мартеновской ванне даже при основном процессе практически полное окисление Si еще в начале плав­ки набл-ся только тогда, когда плавку ведут на жид­ком чугуне, являющимся основным источником Si. Если плавку ведут на тв чугуне или на ломе с высо­ким сод-м Si, то окисление Si продол­ж-ся в теч-ие всего периода плавления кремнийсодержащей металлической шихты. Во всех случаях, кроме кислого кремневосстан-го процесса и выплавки кипящей стали, остаточное сод-е Si в металле в конце периода доводки ниже, чем требуется в готовой стали, поэтому при окончании плавки требуется введение в металл того или иного количества Si. При эт также учит-ся высокое хим сродство его к О₂ и приним-ся меры для уменьш-я угара, в частности в печь дают лишь бедный ферросилиций для предварит-го раскис­ления, а богатый ферросилиций обычно дают в ковш.

Марганец, (как и Si) легко окисляется, взаимод-я с кислородом атмосферы и с оксидами железа шлака. При окисле­нии Mn также выделяется тепло. Однако реакция окис-я Mn в основной печи идет не до конца. При повыш тем­пературы может протекать обратная реакция — восстан-е Mn из шлака. Чем выше темп-ра, тем более благопр-ми оказ-ся условия для восстан-я Mn. Прак­т-ки всегда в конце плавки, если темп-ра ванны достаточно высока, Mn восстан-ся из шлака, поэт Mn наз-т иногда «пирометром» мартен-го процесса: если плавка идет горячо, концентрация Mn постепенно возра­стает, если концентрация Mn понижается, значит, ванна холодная и возможен брак.

Рафинирование металла.

После полного расплавления шихты нач-ся сл-щий техноло­гический период плавки — рафинирование Ме от примесей и получ-е стали заданного состава (марки).

В заводской практике этот период обычно наз-ют доводкой или полировкой. Доводку подразд-ют на периоды рудного (интен­сивная продувка ванны кислородом) и безрудного (или чистого) кипения. Безрудное кипение должно обеспечить нагрев металла до темп-ры, необходимой д/нормальной разливки, выравнивание хим. состава и темп-ры Ме во всем его объеме. В теч-е периода выполняют экспресс-анализ металла.

При всех вариантах основного мартеновского процесса (и плавке в двухванной печи) кремний, содержащийся в чугуне или скрапе (особенно в легированных кремнием сталях; динамной, трансформа­торной, рессорной и др.), успевает полностью окислиться и перейти в шлак еще до окончания плавления шихты. В период пла­вления удаляется также большая часть углерода, марганца и фос­фора.

Таким образом, в период рафинирования из металла удаляются и переходят в газовую фазу или в шлак оставшиеся в металле сле­дующие элементы: С, Mn, Р и S, иногда Сг.