Поведение марганца в сталеплавильных процессах
Информация - Разное
Другие материалы по предмету Разное
Содержание
Введение
1. Роль марганца в сталеплавильных агрегатах
2. Окисление и восстановление марганца
3. Основные принципы получения заданного содержания марганца в стали
4. Применение марганца
Заключение
Список используемой литературы
Введение
Процессы производства стали представляют собой сложные комплексы физико-химических превращений, происходящих при высоких температурах. В процессах одновременно принимают участие многие компоненты, находящиеся в разных агрегатных состояниях: в твердом (футеровка плавильных агрегатов, добавки и т.п.), жидком (металл, шлак) и газообразном (атмосфера печи, продуваемый через металл воздух или кислород и т.п.).
В условиях непрерывного повышения требований к качеству металла, к уровню технико-экономических показателей того или иного процесса необходимо непрерывно углублять знания в области теории металлургических процессов. Достижения физической химии для усовершенствования металлургических процессов применяют начиная с 20-30-х годов XX в. Пионерами использования законов физической химии в металлургии в нашей стране были В.Е. Грум-Гржимайло, А.А. Байков, М.М. Карнаухов. Не только развитие и усовершенствование сталеплавильных процессов, но и обычное ведение плавки с целью получения стали нормального качества невозможны без использования основных положений физической химии. При изучении металлургии стали следует учитывать также тесную связь металлургии стали с химией, физикой, теплотехникой, металлографией и другими науками.
Физико-химические явления могут изучаться как опытным путем, путем непосредственного эксперимента, так и на основе выводов и обобщений теоретического характера и учета научных достижений в смежных областях знаний.
Существующие методы контроля обеспечивают получение информации о параметрах плавки стали (концентрации взаимодействующих веществ, давлении, температуре и т.д.). При совместном использовании полученной информации и законов физической химии определяют:
) направление протекания процесса и продукты, которые должны образоваться в результате реакции;
) конечное состояние системы, пределы, до которых может протекать процесс, состояние системы по окончании процесса;
) скорость протекания процесса, ее зависимость от отдельных параметров.
Первые две задачи решаются методами термодинамики, третья - современными методами исследования кинетики процесса. Основные характеристики процесса (коэффициенты, параметры и т.п.), используемые при решении практических задач, часто получают экспериментально в лабораторных условиях. Однако результаты, полученные в лабораторных условиях (маленькие ванны, маленькие слитки и т.п.), не всегда соответствуют заводским данным. Для заводских условий характерно одновременное действие очень многих факторов, которые не всегда можно учесть в лабораторных установках. Чтобы получить наиболее достоверную информацию о процессе, требуется сочетание, по крайней мере, трех методов: расчетного, экспериментального и опытного.
1. Роль марганца в сталеплавильных агрегатах
Металлический марганец очень хрупок, поэтому в чистом виде он имеет ограниченное применение. В основном он используется для получения сплавов, важнейшим из которых является сталь.
Марганец как раскислитель в количестве 0,25 - 0,5% содержится в кипящей, полуспокойной и спокойной стали почти всех марок.
В кипящей стали марганец обычно является единственным раскислителем. Раскислительная способность марганца относительно не высока, но обычно бывает достаточной для раскисления кипящей стали. При наличии в металле кремния, алюминия, титана и других сильных раскислителей присутствие в расплаве указанного количества марганца не оказывает существенного влияния на его окисленность.
Основное положительное влияние марганца состоит в уменьшении вредного влияния на свойства стали серы. Марганец, имея высокое химическое сродство к сере, образует сульфид MnS, который при кристаллизации металла выделяется из раствора в виде тугоплавких, хаотически расположенных включений. Для выделения серы из металла в виде сульфидов марганца отношение концентраций марганца и серы в стали должно отвечать условию Mn/S > 20 - 22.
Марганец является одним из самых дешевых и распространенных легирующих элементов.
Марганец расширяет область устойчивого существования ? - Fe, т.е. повышает устойчивость аустенита и увеличивает степень его переохлаждения. Благодаря этому наличие в стали марганца резко уменьшает критическую скорость закалки. Поэтому марганцовистая сталь прокаливается значительно глубже, чем простая углеродистая.
Растворяясь в феррите, марганец повышает прочностные характеристики стали (пределы прочности и текучести), особенно при содержании углерода 0,1 - 0,5%. Но при этом несколько уменьшается пластичность металла (относительное удлинение и ударная вязкость).
Повышая износостойкость и упругость металла, марганец широко применяется для легирования конструкционных, пружинно-рессорных, износостойких и других марок стали.
Чаще всего применяются низко - (0,8 - 1,8% Mn) и высоколегированные (10 - 15% Mn) стали, в которых в качестве легирующего элемента могут присутствовать также хром, никель и др. Марганец в легированных сталях часто является заменителем более дорогого и дефицитного никеля.
В конструкционных сталях марганец может быть единственным