Основы дегазации стали

В обычных условиях выплавки невозможно получить сталь, не содержащую газы - азот и водород. Это объясняется следующим:

- любой материал, применяемый для плавки стали, содержит газы;

- по ходу обычной плавки неизбежен контакт металла с газовой фазой, содержащей азот, водород или водяные пары, и может растворять их.

Растворение газов в стали при t = const определяется законом Сивертса: равновесное содержание газа в жидкой стали пропорционально корню квадратному из парциального давления его в газовой фазе:

, (7.3‑1)

где [G] - содержание газа в стали; К_Г2 - коэффициент пропорциональности (константа растворения); Р_Г2 - парциальное давление его в газовой фазе.

Он предложил, что растворение газа протекает по схеме:

{Г₂} = 2[Г], (7.3‑2)

, (7.3‑3)

то есть, процессу растворения предшествует диссоциация молекул на атомы. Закон Сивертса является формой изотермы растворимости, т.к. t = const.

Зависимость растворимости от температуры характеризуется изобарой растворимости

, (7.3‑4)

то есть, температурная зависимость растворимости определяется тепловым эффектом растворения (рис. 7.3-1).

Для изобарной растворимости характерно скачкообразное изменение растворимости при смене агрегатного состояния. Для изобары растворимости водорода характерно снижение растворимости при понижении температуры на всем интервале. То же можно сказать и про азот, исключая область g-Fe.

a

N₂

Н₂

Рис. 7.3-1. Изобара растворимости водорода и азота в стали

Влияние газов на свойства стали обусловлено скачкообразным изменением растворимости при смене агрегатного состояния и кристаллографической модификации железа и также уменьшением растворимости газа в железе при понижении температуры, что приводит к выделению избыточных неметаллических фаз при охлаждении стали.