Способы рафинирования металлов - Реферат

Качество стали - это постоянно действующий фактор, который на всех исторических этапах побуждал металлургов искать новые технологии и новые инженерные решения. Ограниченные возможности регулирования физических и физико-химических условий протекания процессов плавки в традиционных сталеплавильных агрегатах (конвертерах, дуговых, мартеновских и двухванных печах) привели к созданию новых сталеплавильных процессов, комплексных технологий, обеспечивающих получение особо чистых по содержанию нежелательных примесей марок стали.Взаимодействие жидкой стати в процессе выплавки и разливки с огнеупорными материалами, шлаком и атмосферой неизбежно приводит к значительному загрязнению металла неметаллическими включениями и газами. Для повышения чистоты металлов и улучшения их физико-химических свойств металлурги используют различные виды воздействия на металл. Эти виды воздействия можно условно разделить на четыре группы: 1) применение шлаков или газов в качестве рафинирующих реагентов для проведения реакций дефосфорации и десульфурации, экстрактивного удаления из металла растворенных газов и неметаллических включений;Вакуумирование стали [steel vacuum treatment (processing)] - обработка жидкой стали под вакуумом с целью улучшения ее качества за счет уменьшения в ней содержания газов (Н2, N2, О2) и неметаллических включений, а при специальных методах выплавки и некоторых других элементов (например, Mn, Pb, Zn, Cu). Прежде всего, это относится к растворенным в стали водороду, азоту, а также кислороду. Следовательно, обработка стали в вакууме позволяет уменьшить концентрацию кислорода в расплаве пропорционально снижению остаточного давления. В тех случаях, когда кислород в металле находится в составе оксидных неметаллических включений, снижение давления над расплавом приводит к частичному или полному их разрушению по реакции Процесс очищения металла от водорода и азота под вакуумом ускоряется одновременно протекающим процессом выделения пузырьков окиси углерода.Плазму изза особенностей протекания в ней физико-химических процессов относят к четвертому агрегатному состоянию вещества. В технике, в том числе и в металлургии, используют низкотемпературную плазму, получаемую за счет электрического разряда в газах, степень ионизации которой, как правило, составляет 1...2%. Частица в такой плазме обладает энергией в пределах 0,5...3 ЭВ. Кроме того, учитывая то, что в плазме могут одновременно присутствовать возбужденные атомы и ионы одного и того же элемента, обладающие разными термодинамическими свойствами, даже в наиболее простых случаях плазму только условно можно назвать однокомпонентной. Так, в аргоновой плазме кроме атомов и ионов аргона присутствуют в небольших количествах атомы, ионы и молекулы кислорода, водорода, углерода, азота и их соединения.Взаимодействие жидкого металла с рафинирующей средой происходит на трех стадиях переплава: 1 - пленке жидкого металла на торце расходуемой заготовки (электрода), 2 - поверхности капли, перемещающейся от заготовки (электрода) к ванне жидкого металла, 3 - поверхности плоской металлической ванны. К общим закономерностям, протекающих в переплавных процессах относятся химические реакции, протекающие между металлом и рафинирующей средой, которые являются гетерогенными. Кроме того существенную роль в переплавных процессах играет процесс каплеобразования, который носит ярко выраженный периодический характер: после ухода предыдущей капли расплавленный металл остается в пленке большую часть периода каплеобразования, во время которого происходит его перегрев, необходимый для преодоления сил поверхностного натяжения. Преимущественным протеканием процессов рафинирования на поверхности переплавляемой заготовки и в ванне жидкого металла объясняется возможность получения чистого металла при переплавпых процессах. Эти и последующие годы ознаменовались значительными успехами в повышении качества металла, что главным образом связано с успешным развитием процессов ВИП, ВДП, ЭШП, электронно-лучевого переплава (ЭЛП), плазменно-дугового переплава (ПДП).Развитие таких отраслей техники, как авиакосмическая, атомная, энергетическая и ряда других, во многом определяется состоянием и техническим уровнем производства легированных сталей и сплавов, способных работать в самых разнообразных условиях. На современном рынке высококачественных сталей постоянно растет спрос на продукцию, отвечающую строгим требованиям по минимизации содержания углерода и вредных примесей, поэтому во всем мире увеличиваются объемы выпуска вакуумированной стали.

Содержание

Введение

1. Основные способы рафинирования специальных сталей

2. Использование вакуума для рафинирования стали

3. Рафинирование металла плазменным нагревом

4. Вторичные рафинирующие процессы

Заключение

Список использованных источников