Национальная металлургическая академия Украины. Для повышения прочностных и эксплуатационных характеристик конструкционных и инструментальных сталей обычно в качестве легирующих используют ферросплавы

Для повышения прочностных и эксплуатационных характеристик конструкционных и инструментальных сталей обычно в качестве легирующих используют ферросплавы, производство которых связано с большими материальными и энергетическими затратами. Расширение сортамента сталей и вариантов легирующих элементов сдерживается отсутствием сырьевой базы некоторых легирующих в Украине. В связи с этим рассматриваются альтернативные способы легирования оксидными материалами при их восстановлении углеродом высокоуглеродистого железосодержащего расплава или металлотермическим способом восстановления отдельных оксидов или их смесей. Определенные трудности при реализации такого процесса вызывает создание благоприятных гидродинамических условий в реакционной зоне для максимального усвоения легирующих компонентов.

Более полное извлечение легирующих элементов в сплав связано с установлением влияния на процесс термодинамических, кинетических факторов и созданием рациональной гидродинамической обстановки в зоне реагирования.

Нами проведены экспериментальные исследования особенностей прямого легирования железоуглеродистого расплава путем восстановления оксидов легирующих элементов углеродом чугуна с целью получения стали Х18Н10Т. Установлены термодинамические и кинетические условия эффективного извлечения легирующих в сплав. Показано, что использование кратковременной продувки расплава нейтральным газом повышает производительность процесса и извлечение легирующего элемента в сплав.

МЕХАНІЗ ВУГЛЕЦЕВОТЕРМІЧНОГО ВІДНОВЛЕННЯ ХРОМУ

ПРИ ТВЕРДОФАЗНОМУ ВІДНОВЛЕННІ

Барабаш Г.С., керівник - доц. Гришин О.М.

Національна металургійна академія України

Анализ различных представлений о механизме углетермического восстановления Cr₂O₃ в отсутствие расплавов, приведенный в работах [1,2], позволил заключить, что ведущая роль в развитии процесса принадлежит газовой фазе СО-СО₂. Она осуществляет связь между твердыми реагентами, которую безотносительно к природе восстанавливаемого оксида можно описать совокупностью реакций. Применительно к восстановлению высокопрочных оксидов (к которым принадлежит Cr₂O₃) и с учетом возможности образования карбидов известная схема процесса преобразована.

На базе вышеизложенных представлений о механизме процесса автором [3] разработана математическая модель восстановления некоторых оксидов металлов углеродом. Было получено уравнение, позволяющее рассчитать время ( , с), необходимое для достижения заданной степени восстановления оксида ( , в долях единицы).С помощью уравнения, предложенного в работе [3], были рассчитаны кинетические кривые углетермического восстановления Cr₂O₃ с вариациями температуры, соотношения С/О и массы шихты, состава газа, подаваемого в реакционное пространство. Сопоставление результатов расчета с экспериментальными данными различных авторов показало удовлетворительное совпадение их. Это служит дополнительным подтверждением ведущей роли газовой фазы в ходе восстановления Cr₂O₃ твердым углеродом.

Проанализированы причины, обуславливающие скоростные преимущества комплексного восстановления Cr₂O₃ перед углетермическим. Это в первую очередь связано с более интенсивной газификацией углерода водяным паром по сравнению с СО₂.

Литература:

1. Симонов В.К., Золотарева В.В., Власенко В.Н. О механизме твердофазного восстановления Cr₂O₃ углеродом // Теория и практика металлургии.- 1998.- №2.-С. 17-20.

2. Симонов В.К., Золотарева В.В., Гришин А.М. Механизм углетермического восстановления хрома из его оксида (III) в отсутствие расплавов // Известия вузов. Черная металлургия.- 2000.-№6.-С. 31-34.

3. Симонов В.К. Однофронтальная математическая модель восстановления некоторых оксидов металлов углеродом в дисперсных системах // Известия вузов. Черная металлургия.- 2005.-№5.-С. 3-6.