» » Интенсификация процесса обезуглероживания металла
18.12.2014

Скорость электрокапиллярного движения капель металла, содержащего 0,5—4,6 мае. % С в шлаках FeO—CaO—SiO2—Al2O3, отличающихся основностью и концентрацией закиси железа, изучалась в работе. Величина l, рассчитанная из уравнения
Интенсификация процесса обезуглероживания металла

понижается с уменьшением содержания углерода в сплаве, основности шлака и концентрации в нем закиси железа. Это объясняется следующими обстоятельствами. Заряд капли возникает за счет процесса обмена ионами железа между металлом и шлаком:
Интенсификация процесса обезуглероживания металла

Уменьшение содержания углерода повышает активность железа, что сдвигает равновесие (3.15) влево. Из этих опытов установлено, что заряд капли становится положительным при увеличении содержания FeO в шлаке выше некоторого критического. Пограничные концентрации закиси железа в этом случае значительно превышают равновесные, и ионы железа при образовании двойного слоя переходят из шлака в металл. Сохранение таких концентраций FeO у поверхности чугуна возможно лишь тогда, когда в процессе движения капли обновление состава граничащего с ней шлака происходит быстрее, чем реакция
Интенсификация процесса обезуглероживания металла

Этот вывод подтверждается рис. 30, заимствованным из работы, из которого следует, что с увеличением градиента напряжения ε или скорости движения капли по шлаку (U), повышается темп прироста средней скорости выгорания углерода, а скорость реакции (3.16) описывается уравнением
Интенсификация процесса обезуглероживания металла

где K''0 = 3,2*10в-2.
Электрокапиллярные движения капель железоуглеродистых сплавов в шлаках, содержащих небольшие количества окислов железа, изучались в работе. Основная задача авторов заключалась в выявлении влияния продолжительности предварительной выдержки на направление и скорость электрокапиллярных движений.
Интенсификация процесса обезуглероживания металла

В шлаке состава 40СаО, 40SiО2, 20А12О3 с добавками FeO, все капли после расплавления перемещались к катоду. Это обстоятельство авторы рассматривают как появление положительного электрического заряда вследствие адсорбции катионов железа на поверхности капли. С увеличением времени выдержки скорость электрокапиллярных движений падала до нуля, а затем снова начинала возрастать, но направление движения изменялось. Установлено, что, чем выше концентрация углерода (а она изменялась от 0,85 до 4,5 мас.% С), тем меньше времени требуется для перезарядки. При добавлении к шлаку до 4 мас.% FeO движение капель к аноду прекращается и меняется на обратное. По-видимому, в тех случаях, когда капли движутся без предварительной выдержки, граница раздела их со шлаком не может рассматриваться как равновесная. Перемещение капель способствует постоянству составов фаз на межфазной границе. С другой стороны, с повышением концентрации углерода в металле уменьшается скорость электрокапиллярных движений и, следовательно, меньше плотность положительного электрического заряда. Повышение температуры также уменьшает U, что можно объяснить падением поляризуемости капли. Таким образом, особенности электрокапиллярных движений капель железоуглеродистых сплавов в шлаках отражают всю сложность процессов, происходящих на межфазной границе равновесных систем, и определенную информацию об этих процессах можно получить при анализе кривых U — а и U — τ.