Расчет растворимости водорода в железе и стали ШХ15
Рассчитаем растворимость водорода в железе при Т=16000С по формуле:
(4)
Затем рассчитаем содержание водорода в стали ШХ-15 после выплавки на ШП.
(5)
Определяем fH:
(6)
Из базы термодинамических данных выбираем параметры взаимодействия водорода:
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
58 |
ДП-150101-61313111-51 |
Теперь по формуле (5) вычислим растворимость водорода в
стали ШХ15:
Растворимость водорода в железе и в стали ШХ15 представлена на рисунке 8.
Рисунок 8 - Растворимость водорода в железе и в стали ШХ-15
Рассчитаем по формулам (4) и (5) растворимость водорода в железе при Т=6000С и содержание водорода в стали ШХ15 после выплавки на ШП:
Пересчет коэффициентов проводим по формуле:
(8)
Теперь по формуле (5) вычислим растворимость водорода в
стали ШХ15:
Рассчитаем по формулам (4) и (5) растворимость водорода в железе при Т=9000С и содержание водорода в стали ШХ-15 после выплавки на ШП:
Теперь вычислим растворимость водорода в стали ШХ-15
Рассчитаем по формулам (4) и (5) растворимость водорода в железе при Т=14000С и содержание водорода в стали ШХ15 после выплавки на ШП:
|
|
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
59 |
ДП-150101-61313111-51 |
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
60 |
ДП-150101-61313111-51 |
Определение количества аргона для продувки стали ШХ-15 в ковше при Т=16000С.
Мст=130 т., [H]нач=0,0008%масс, [H]кон=0,0002%масс.
В соответствие с формулой Геллера уравнение, описывающее зависимость концентрации водорода от количества продуваемого аргона VAr, м3 имеет вид:
(8)
После интегрирования (Т=16000С) получим:
(9)
Тогда,
Расход аргона на 1 тонну стали:
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
61 |
ДП-150101-61313111-51 |
Для определения количества водорода, удаляемого из металла на этапе вакуумирования задаемся содержанием водорода в начальный [H]нач и конечный [H]кон моменты вакуумирования, а по разнице Δ[H]=[H]нач×[H]кон определяем убыль водорода при обработке.
Принимаем [H]нач=0,0008% масс (8ppm) и [H]кон=0,0002% масс (2ppm), тогда Δ[H]=[H]нач·[H]кон=0,0008-0,0002=0,0006% (6ppm).
|
|
Количество удаленного водорода составит:
(10)
Расчет растворимости азота в железе и стали ШХ-15
Рассчитаем растворимость водорода в железе при Т=16000С по формуле:
(11)
Затем рассчитаем содержание азота в стали ШХ15 после выплавки на ШП.
(12)
Определяем fN:
(13)
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
62 |
ДП-150101-61313111-51 |
Теперь вычислим растворимость азота в стали ШХ15
Рассчитаем по формулам (11) и (12) растворимость азота в железе при Т=6000С и содержание азота в стали ШХ15 после выплавки на ШП:
Рассчитаем по формулам (11) и (12) растворимость азота в железе при Т=9000С и содержание азота в стали ШХ15 после выплавки на ШП:
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
63 |
ДП-150101-61313111-51 |
Рассчитаем по формулам (11) и (12) растворимость азота в железе при Т=14000С и содержание азота в стали ШХ15 после выплавки на ШП:
|
|
Растворимость азота в железе и в стали ШХ15 представлена на рисунке 9.
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
64 |
ДП-150101-61313111-51 |
Рисунок 9 - Растворимость азота в железе и в стали ШХ-15
По аналогии с водородом рассчитываем количество аргона для продувки стали ШХ-15 в ковше при Т=16000С.
Мст=130 т., [N]нач=0,008%масс, [N]кон=0,006%масс.
Тогда,
Расход аргона на 1 тонну стали:
Для определения количества азота, удаляемого из металла на этапе вакуумирования задаемся содержанием азота в начальный [N]нач и конечный [N]кон моменты вакуумирования, а по разнице Δ[N]=[N]нач·[N]кон определяем убыль азота при обработке.
Принимаем [N]нач=0,008% масс и [N]кон=0,006% масс, тогда Δ[N]=[N]нач·[N]кон=0,008-0,006=0,002% масс.
Количество удаленного водорода составит:
(14)
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
65 |
ДП-150101-61313111-51 |
Расчет количества и состава НВ производится по термовременной схеме образования НВ, предложенной Явойским В.И., Вишкаревым А.Ф.
|
|
Определяем количество докристаллизационных НВ и их состав исходя из условия раскисления стали с 0,65% С; 0,12% Мп; 0,008% Si; 0,034% S и 0,007% Р, 0,306% Al последовательно FeMn, FeSi, Аl и получением стали состава 1,00% С, 0,28% Мп, 0,23% Si, 0,01% S и 0,011% Р, 0,005% Al.
Содержание кислорода в стали на выпуске из сталеплавильного агрегата равно 0,047% масс.
Тогда при [C]=0,65%, a0=0,00524, [С]=0,00752% масс.
Для заданного химического состава стали находим температуры ликвидус и солидус:
Тликв=1812-[80·0,65+7,5·0,28+20·0,23+34·0,034+34·0,007]=1812-60=1752K (1479 0C).
Tсол=1812-[410·0,65+20·0,28+18,6·0,23+940·0,034+184·0,007]=1812- -310=1502K (1229 0C).
Определяем количество докристаллизационных НВ:
Раскисление марганцем:
Определяем содержание кислорода, равновесное с 0,28% Mn при Тликв=1752 К:
(15)
(16)
Таким образом, присадка в сталь 0,28% Mn приведет к связыванию следующего количества кислорода в процессе раскисления и охлаждения расплава до Тликв:
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
66 |
ДП-150101-61313111-51 |
При этом образуется количество НВ типа MnO:
Раскисление кремнием:
Определяем содержание кислорода, равновесное с 0,23% Si при Тликв=1752 К.
(18)
(19)
Следовательно, при Тликв=1793 К, и и, таким образом, после внедрения в металл 0,23 % [Si] последовательно за 0,28 % [Mn] в НВ типа SiO2 будет дополнительно связано кислорода:
и образуется докристаллизационные НВ типа SiO2
Раскисление алюминием:
Определяем содержание кислорода, равновесное с 0,005% Al при Тликв=1752 К:
(20)
(21)
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
67 |
ДП-150101-61313111-51 |
А количество докристаллизационных НВ типа Al2O3 составит:
Рассчитаем общее количество и состав образующихся докристаллизационных НВ при условии, что процессы взаимодействия растворенного кислорода и элементов-раскислителей проходит последовательно с достижением состояния равновесия между кислородом и введенным элементом раскислителем до ввода последующего раскислителя. Расчет проводится на 1 т стали:
(22)
Состав образующихся докристаллизационных НВ следующий:
(23)
(24)
(25)
Далее определяем количество посткристаллизационных НВ.
Рассчитаем количество и состав посткристаллизационных НВ. При температуре ликвидус минимальный уровень концентрации кислорода определяется равновесием с 0,005% Al и составляет В двухфазной области между Тликв и Тсол изменение концентрации кислорода будет определяться разницей:
(26)
Рассчитаем значение по уравнению:
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
68 |
ДП-150101-61313111-51 |
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
69 |
ДП-150101-61313111-51 |
Изменение концентрации кислорода в двухфазной области (Тликв и Тсол) составит:
Т.е. исключительно малую величину, находящуюся на пределе чувствительности измерения с помощью кислородных зондов и анализаторов на кислород типа «ЛЕКО». Количество посткристаллизационных НВ, состоящих только изAl2O3, составит:
(28)
Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 1136; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!