Металловедение: выплавка металла в современных условиях
Происхождение газов в металлах
В качестве топлива весьма пригодным считается кокс, причем он не должен по возможности содержать серы и воды. Вследствие содержания этих веществ, а также водорода, при газовом и нефтяном нагреве удалению газов необходимо уделять большое внимание. Применение электрических печей весьма целесообразно в смысле поддержания желательной атмосферы в рабочем пространстве. Но так как емкость этих печей обычно велика, то длительное выдерживание распада может повлиять неблагоприятно, особенно если металл в ванне находится в состоянии сильного движения.
Определение растворенных газов: Точные определения газов можно производить путем откачивания их из жидкого металла. При этом разлагаются также и-связанные газы в большей или меньшей степени в зависимости от температуры л продолжительности опыта, особенно в тех случаях, когда вводится какой-нибудь восстановитель, например водород или углерод.
Анализ содержания газов в технических материалах дает очень колеблющиеся результаты. Наибольшие количества газов обнаруживаются в никеле. В основном это водород и окись углерода в различных соотношениях, содержание которых достигает 50-кратного объема металла. В меди найдены водород, сернистый ангидрид и окись углерода в количествах обычно меньше 3 см в 100 г металла; в алюминии главным образом водород в количествах до 17 ом на 100 г металла (0,0015% по весу), а также в латунях и бронзах.
Сталь содержит водород, азот и в отдельных случаях особенно много кислорода. Систематических исследований по определению содержания газов в расплаве при различных условиях работы, по-видимому, не производилось. Водород, поглощаемый при электролизе, судя по этим данным, лишь медленно удаляется из алюминия, даже при переплавке в вакууме. Точный газовый анализ, требующий дорогих и очень точных приборов, дает надежные результаты лишь при очень тщательном проведении испытания.
Определяемые количества газов в некоторых материалах очень незначительны, причем их не удается извлекать нацело. В практике довольствуются поэтому качественным определением, содержания газа по Шейеру. помешан пробу металла в вакуум, где ему дают затвердеть. Если образец содержит газ, то в нем образуются пузыри больших пли меньших размеров. Для возможности сравнения полученных результатов необходимо поддерживать одинаковое давление и одинаковые условия охлаждения.
Холодильники: Земляные формы, изготовленные с холодильниками в виде плит или фасонных частей из железа, меди, или латуни, могут служить различным целям. При алюминиевом литье холодильники ставятся главным образом в местах массивных сечений, чтобы уравнять период их затвердевания с периодом затвердевания соседних, более тонких сечений. Благодаря этому указанные части отливки становятся плотными, а трещины устраняются. Однако это мероприятие часто считают излишним, так как хорошее питание путем устройства выпоров у толстых сечений должно давать те же результаты.
Применение холодильников усложняет работу; кроме того полагают, что они ухудшают качество поверхности. При неправильном расположении или слишком больших размерах они могут быть также причиной возникновения горячих трещин. Однако при литье таких сплавов, которые, как например, силумин, не обнаруживают склонности к образованию трещин намечается определенная тенденция к применению холодильников в таком количестве и таких размерив, насколько это допускает объем формы.
Благодаря этому отливка в этих местах получается плотной; кроме того по своим механическим свойствам такое литье приближается к кокильному литью. Подобных результатов достигают при толщине холодильников, равной приблизительно толщине прилегающих к ним сечений отливки. Отрицательное действие влаги или затрудненный отвод воздуха устраняют сверлением или разделением (на части) холодильников.
Такие же высокие механические свойства, распределенные локально, были установлены в картерах из немецкого сплава, отлитых с применением большого числа холодильников. При литье из чугуна и стали также очень часто применяют холодильники иногда в целях устранения усадочных раковин, иногда в целях отбеливания чугуна. Дальше...
Анализ производственных данных
С учетом этих данных принимаем следующие степени восстановления: 80; 60; 35 и 5%, достигнутые при температурах газа 1200; 10130; 800 (внизу области замедленного теплообмена) и 8Й0°С (вверху этой области) соответственно. Эти данные не сильно отличаются от результатов наблюдений на доменной печи Криворожскогб металлургического завода. Работа подтверждает также значительное смещение восстановительных процессов в область высоких температур.
В реальных условиях доменной плавки кривые изменения фактических отношений концентраций Н20/Н2 и С02/СО в верхней части печи размещаются, очевидно, между кривыми для крайних случаев. В начале области смешанного восстановления, когда в газах еще отсутствуют С02 и Н20, водород по термодинамическим и кинетическим причинам полнее участвует в восстановлении, чем окись углерода. По мере накопления в газе С02 и Н20 быстро, уже при достаточно высоких температурах, устанавливается равновесие реакции водяного газа, которое- сохраняется на значительной части высоты печи, вплоть до 700 800° С.
При равновесии реакции водяного газа (т. е. на значительной части высоты печи) восстановительные потенциалы водорода и окиси углерода по отношению к одному и тому же окислу одинаковы. Отношение и степень использования окиси углерода непрерывно растут по ходу газового потока. Степень использования водорода на нижней ступени тепло обмена чаще всего растет по ходу газа. В области замедленного теплообмена она растет пропорционально степени использования окиси углерода.
Отношение степеней использования водорода и окиси углерода определяется температурой в этой области: чем она выше, чем больше отношение. На верхней ступени теплообмена по ходу газа степень использования водорода может только уменьшаться и ее величина достигает максимума в верхней части области замедленного теплообмена. Максимальное значение степени использования водорода для печи в целом не может превысить равновесную для восстановления водородом закиси или магнитной окиси железа величину, отвечающую температуре верхней части области замедленного тепло обмена.
Зависимость отношения и степени использования СО от доли водорода в печных газах (от величины А) неоднозначна. Улучшение использования СО с увеличением А возможно лишь .в том случае, если при этом в определенной "степени возрастает отношение В. Отношение конечных степеней использования водорода и окиси углерода (по составу колошникового газа) определяется главным образом степенью развития реакции водяного газа на верхней ступени теплообмена. Первоисточник
