(VI. 32)

где Ь — константа распределения.

Для развития этого вида раскисления важно, чтобы концентра' ция свободной закиси железа в шлаке уменьшалась, тогда новые порции закиси железа будут переходить из металла в шлак.

Уменьшение содержания свободной закиси железа в шлаке дос-С ,тигается различными путями:

(ГеО)^--1 ^ связыванием ее в комплекс-

ные соединения кислотными оксидами (образованием силикатов, титанатов);

0.UÜ1 0.01 1о,05 I 6.2 I 1,0"

0.02 0.10 0.5 Элемент -раскислитель. %

Рис. 127. Раскисляющая способность некоторых элементов при температуре 1600 °С.

Рис. 128. График зависимости константы распределения L от температуры.

2)проведением раскислительных обменных реакций;

3)разбавлением шлаков нейтральными в химическом отношении добавками.

Константа распределения Ь, определяющая собой степень перехода закиси железа из металла в шлак, с увеличением температуры уменьшается (рис. 128). Это значит, что при высоких температурах закись железа может перейти из металла в шлак в меньшем количестве, чем при низких.

При диффузионном раскислении закись железа удаляется из металла в шлак путем диффузии, поэтому ванна жидкого металла спокойна, а все химические процессы совершаются на границе «металл — шлак» и в самом шлаке. Однако само раскисление протекает медленно. Поэтому, хотя Ь при температурах, близких к температуре затвердевания металла, высока, скорость диффузии замедляется и общий эффект от раскисления оказывается невысоким.

Процесс диффузионного раскисления наиболее заметен при образовании капли на электроде и ее переносе, так как ему способствует достаточно высокая температура, энергичное перемешивание металла капли и непрерывный контакт свежих порций металла 256

со шлаком. В сварочной ванне диффузионное раскисление протекает слабо и лишь в герхнем, тонком слое металла, прилегающем к шлаку.

Вследствие отмеченных особенностей диффузионное раскисление в процессах сварки обычно не играет большой роли.

Раскисление металла с помощью кислых и основных шлаков про-текаег при контакте шлаковой и металлической фаз как на основе обменных реакций, так и путем диффузионного раскисления.

Раскисление металла кислыми шлаками. Рассмотрим кислые шлаки, в которых есть оксид кремния. В таких шлаках наблюдается реакция связывания РеО в силикаты железа, нерастворимые в металле:

(РеО) \- (БЮ2)^(РеО • БЮ2)(VI.33)

с константой равновесия реакции

к (РеО-БЮа) Ас (РеО) • (БЮа) •

Связывание РеО в силикаты вызовет дополнительный переход ее из металла в шлак. Из выражения (У1.32) следует, что

(РеО) = I [РеО].(У1.34)

Если уравнение (VI .34) подставим в уравнение (У1-33) константы равновесия реакции, то получим

ь. (РеО . БЮ.)

I [РеО] • (БЮа) • Решим эту зависимость относительно [РеО]:

^е°1 = (Р%оТ2)/^-(У1'35)

Таким образом, при использовании кислых шлаков для уменьшения закиси железа в металле следует увеличить содержание кислотного оксида 5Ю2 в шлаке, т. е. повысить кислотность шлака и одновременно уменьшить количество образующихся в нем силикатов железа.

Однако повышение содержания Бг02 в шлаке (п 1,2) приводит к значительному ухудшению физических, а следовательно, и технологических свойств его. Шлак становится длинным, густым, его активность резко падает, нарушается и стабильность процесса сварки. Поэтому для сохранения высокой раскисляющей способности кислых шлаков целесообразно:

1)заменять 5Ю2 двуокисью титана ТЮ2 полностью или частично. Этим удается сохранить нужную степень кислотности шлака, сделать его более жидкотекучим и коротким, придать ему нужную химическую активность;

2)попутно вносить в такие шлаки элементы-раскислители, дающие основные оксиды. Их роль сводится к восстановлению железа

257