Данные о характере газовой фазы в зонах вагранки

Зона вагранки	Температура газа, tm, °С	со/со2			Характер газовой фазы
		действи­тельное	в смеси, нейтральной по отношению к FeO
Верхняя часть кислородной зоны	1630... 1700	0,32...0,77	10	Окислитель­ный
Редукционная	1620... 1325	1Д ...2,1	6...7	Слабо окис­лительный
Зона нагрева	1300...500	1,4...0,6	5... 1	Слабо окис­лительный

те стружки, отходов листовой штамповки и высечки указанные про­цессы приводят к практически полному окислению этих компонен­тов. Брикетирование стружки и пакетирование отходов листовой штамповки несколько уменьшают потери от их угара.

В зоне плавления, расположенной, как правило, в ре­дукционной зоне холостой колоши, свободный кислород отсут­ствует, и преобладающее значение имеет С0₂. Окислительные про­цессы протекают по тем же реакциям, но при значительно боль­ших скоростях. Это объясняется тем, что поверхность взаимодей­ствия С0₂ с металлом многократно возрастает в результате появ­ления капель и струй металла.

В зоне перегрева чугуна, располагающейся частично в редукционной и в кислородной зонах, окисление элементов про­исходит как по реакциям с участием С0₂, так и свободным кис­лородом:

2Fe + 0₂ = 2FeO, Si + 0₂ = Si0₂ и т. п.

Наряду с вышеприведенными первичными реакциями проте­кают реакции вторичные, в которых окислителем является FeO. Моноксид железа хорошо растворяется в жидком металле и пере­дает свой кислород более активным элементам чугуна:

Si + 2FeO = Si0₂ + 2Fe + Q, Mn + FeO = MnO + Fe + Q, 2Cr + 3FeO = Cr₂0₃ + 3Fe + Q.

Эти экзотермические реакции идут более длинным путем, чем первичные, но с большей скоростью, так как протекают во всем объеме капель и струй металла, а не на их поверхности.

Реакции окисления легирующих элементов протекают с выде­лением теплоты, поэтому с повышением температуры они замед­ляются. Раскислительная способность углерода при повышении температуры возрастает, что приводит к более полному восста­новлению оксидов из шлака, стекающего по кускам кокса, по эндотермическим реакциям:

Si0₂ + 2С = Si + 2СО - Q, МпО + С = Mn + СО - Q, Сг₂0₃ + ЗС = 2Cr + ЗСО - Q.

Поэтому при высокотемпературном режиме плавки угар эле­ментов снижается. Этим объясняется первая часть одного из прин­ципов, сформулированных литейщиками прошлого, — «плавь го­рячо, лей холодно ».

Угар марганца и хрома (см. табл. 9.8) в вагранках горячего дутья ниже, чем при холодном дутье, а кремний в кислом процессе на горячем дутье может даже пригорать по тигельной реакции.

Угар марганца в кислой вагранке больше угара кремния, не­смотря на то, что концентрация марганца в 3—4 раза ниже кон­центрации кремния, и его сродство к кислороду также меньше, чем у кремния.

В основной печи угар кремния увеличивается, а угар марганца снижается. Это является практическим подтверждением рассмот­ренной в подразд. 8.4 закономерности, согласно которой угар эле­ментов, образующих кислотные оксиды, интенсивнее в основных печах, тогда как угар элементов, образующих основные оксиды, значительнее в кислых печах.

В горне вагранки газовая фаза является окислительной в верх­ней его части, слабоокислительной в середине и восстановитель­ной у лещади. Влияние газовой фазы зависит от уровня металла и шлака, накапливающихся в горне. Чем ниже этот уровень, тем незначительнее окисление металла. При наличии выносного ко- пильника угар металла при прохождении его через горн будет минимальным.

Науглероживание чугуна в вагранке. Наиболее интенсивное на­углероживание металла происходит при стекании капель и струй по кускам раскаленного кокса. Капли, образующиеся из чугунной части шихты — чушкового чугуна, возврата, чугунного лома, на­углероживаются медленно, так как начальное содержание углеро­да в них близко к концентрации насыщенного раствора С_н (см. формулу (8.18)). Концентрация углерода в каплях, образовавших­ся из стального лома, за время их стекания по кускам кокса воз­растает с 0,2...0,45 до 2,5 %. В копильнике вагранки происходит смешивание капель и усреднение концентрации в них углерода.

Науглероживание неподвижной массы жидкого чугуна в гор- не-копильнике протекает значительно медленнее и приводит к повышению концентрации углерода на 0,3...0,5%.

В начале плавки интенсивность науглероживания максималь­ная, затем на протяжении 30... 40 мин она снижается и в дальней­шем стабилизируется. Это объясняется тем, что площадь, занима­емая углеродом на поверхности кусков кокса в горне, в начале плавки максимальная. По мере растворения углерода в каплях ме­талла эта площадь уменьшается и все большая часть поверхности оказывается покрытой зольными пятнами. Таким образом, поверх­ность кусков кокса в горне пассивируется зольными пятнами. Для того чтобы с самого начала плавки получать чугун с заданной концентрацией углерода, в первых пяти-шести колошах шихты увеличивают количество стали в 1,5—2 раза.

Профессор JI. М. Мариенбах предложил рассчитывать концен­трацию углерода в жидком ваграночном чугуне (С_{ж ч}) по формуле

Таблица