Prevenirea oxidării secundare

Negativă și, prin urmare, un impact semnificativ asupra calității oțelului este oxidarea (re)secundară a metalului, care este o consecință a interacțiunii metalului cu zgura oxidantă finală, refractarele, cu oxigenul din aer în timpul descărcării și turnării. În același timp, metalul interacționează și cu azotul din aer (figura 1). În timpul procesului se dezvoltă procese secundare de oxidare, și anume:

1. Metalul cu zgura oxidată a cuptorului — după introducerea deoxidanților în cuptor.
2. Jet de metal cu atmosfera — atunci când metalul este eliberat în cazanul de oțel.
3. Metalul eliberat din convertor sau din cuptor interacționează cu zgura de furnal oxidată care a intrat în siloz împreună cu metalul.
4. Jet de metal cu atmosfera — atunci când metalul se revarsă din cazanul de turnare a oțelului în turnătorul intermediar (cazanul intermediar).
5. Suprafața metalului din cazanul intermediar interacționează cu atmosfera.
6. Jet de metal cu aerul capturat (ejectat) de jetul de metal în momentul turnării în cuvă sau în matrița unei instalații de turnare continuă.
7. Suprafața metalului din turnătorie sau din matriță este în contact cu atmosfera.
8. Metal dezoxidat cu agenți dezoxidanți puternici (calciu, magneziu, metale de pământuri rare) cu oxizi din căptușeala cuvei.

Când metalul lichid intră în contact cu atmosfera, pe lângă oxidare, există reacții de interacțiune cu umiditatea atmosferică și azotul din aer. Potențialul oxidant al aerului (21 % O₂) este determinat de valoarea

potențialul atmosferei în echilibru cu fierul topit pur,

potențialul atmosferei în echilibru cu fierul dezoxidat cu agenți dezoxidanți precum siliciu, aluminiu etc.,

Diferența enormă (aproape zece ordine de mărime) dintre potențialul de oxidare al aerului și cel al metalului dezoxidat determină dificultatea de a proteja metalul de oxidarea secundară.

Dificultatea de a proteja jetul de metal în timpul descărcării și turnării de azot și de umiditatea aerului se explică printr-un fapt paradoxal: cu cât metalul este mai curat din punct de vedere al impurităților (ca urmare a tratamentului în afara cuptorului), cu cât conține mai puține, de exemplu, impurități tensioactive, cum ar fi sulful, care „blochează” suprafața, cu atât mai multe daune calitative pot fi cauzate de contactul cu atmosfera. Prin urmare, prevenirea unui astfel de contact al jetului de metal supus tratamentului în afara cuptorului este obligatorie.

Dintre numeroasele metode de protecție a metalului care există, următoarele sunt mai frecvent utilizate:

1. tăierea zgurii finale oxidante și impunerea unei zgurii fără oxid de fier în cuvă;
2. protecția jetului de metal cu gaz inert (sau reducător);
3. organizarea etanșării între cazanul de turnare a oțelului și cazanul intermediar;
4. introducerea jetului de metal în adâncimea sivolului cu ajutorul unor cupe de turnare extinse (așa-numita „turnare la nivel”);
5. utilizarea de materiale refractare din materiale (de exemplu, Mg0) care nu interacționează bine nici măcar cu deoxidanți puternici pentru căptușirea cutiilor de turnare;
6. introducerea de zgură pe suprafața metalului în cazanul intermediar, în cristalizator și în cazan, al cărei strat împiedică contactul metalului cu atmosfera.

De asemenea, zgura indusă în matriță sau turnătorie împiedică răcirea intensă a straturilor superioare de metal și sudarea crustei formate pe suprafața rece a matriței sau turnătoriei (prevenirea încrețirii crustei). Se utilizează frecvent amestecuri de pulberi la turnarea în garnituri. Când pulberile intră în contact cu metalul turnat, se formează zgură, care îl izolează de atmosferă și de pereții cuvei de turnare atunci când nivelul metalului continuă să crească.

Atunci când se utilizează metode de tratare în afara cuptorului, rolul secțiunilor din lanțul tehnologic, cum ar fi cazanul — turnătorul, cazanul — cazanul central, cazanul de turnare — cazanul intermediar, cazanul intermediar — cristalizatorul, devine mult mai important decât în cazul lucrului cu tehnologia tradițională, deoarece, după tratarea în afara cuptorului, metalul este mai curat și, în consecință, rezultatul negativ al oxidării secundare este mai semnificativ.

Se folosesc diferite tehnici pentru a împiedica aerul să afecteze jetul de metal (figura 2). Sunt utilizate și alte metode de lucru. De exemplu, la unele uzine metalurgice din Japonia s-a răspândit o tehnică precum încărcarea de gheață uscată pe fundul cuvei de turnare înainte de eliberarea topiturii. Evaporarea abundentă a gheții creează o perdea de gaz care împiedică transferul azotului din atmosferă către metal. Această tehnică asigură producerea oțelului BOF cu un conținut garantat scăzut de azot. Un exemplu de organizare atât a protecției jetului față de atmosferă, cât și a tratamentului cu vid este metoda de vacuumare continuă a jetului introdusă la NLMK.