2 ). Реакції окислення заліза - екзотермічні і відбуваються наступним чином:
Fe + 0,5 O 2 = FeO, (1.1)
3FeO + 0,5 Про 2 = Fe 3 0 4 , (1.2)
2Fe 3 0 4 + 0,5 Про 2 = 3Fe 2 0 3 , (1.3)
Fe + C0 2 = FeO + CO, (1.4)
Fe + H 2 0 = FeO + H 2 , (1.5)
3FeO + C0 2 = Fe 3 0 4 + CO, (1.6)
3FeO + H 2 0 = Fe 3 0 4 + H 2 . (1.7)
У процесі окислення шару заліза товщиною 1 мм утворюється шар окалини товщиною до 2,8 мм. Високотемпературне окислення - процес зустрічної реакційної дифузії атомів кисню і металу через кристалічні решітки твердих фаз, з яких складається окалина. Його можна розділити на кілька етапів:
- дифузія кисню до поверхні металу;
- адсорбція кисню на поверхні;
- дифузія реагуючих речовин через шар оксидів назустріч кисню;
- кристаллохимические перетворення як наслідок зміни складу і структури решітки твердих фаз.
Вирішальну роль при цьому відіграє дифузія атомів заліза назовні, а не процес дифузії атомів кисню всередину металу.
Температура є одним з найбільш потужних факторів, що впливають на окислення сталі. Між інтенсивністю окислення і температурою існує експоненціальна залежність.
Час також впливає на величину чаду сталі. Якщо в процесі нагріву не відбувається руйнування шару окалини, то залежність маси металу, перейшла в окалину, від часу нагрівання підпорядковується закону квадратного кореня. У реальних умовах може відбуватися руйнування шару окалини, викликане механічними впливами на заготовки при транспортуванні в печі або напруженнями в самій окалині, викликаними різницею питомих обсягів окалини і металу, що призводить до відхилення від закону квадратного кореня залежності чаду від часу. Характерно, що після руйнування шару окалини відбувається інтенсифікація чаду. Найбільш небезпечним, з точки зору втрат металу, є катастрофічне окислення. Воно відбувається в тих випадках, коли в процесі нагрівання окалина видаляється з поверхні металу, наприклад внаслідок оплавлення, при цьому поверхня завжди оголена, а залежність окислення від часу підпорядковується майже лінійним законом, і ефект уповільнення окалинообразования відсутня.
У спадний активності окислювальні гази полум'яних печей можна розташувати наступним чином: кисень, повітря, водяна пара, діоксид вуглецю. Спалювання палива при коефіцієнти витрати повітря 0,6 - 0,9 змінює кінетику процесів окалинообразования, структуру і властивості окалини, знижує інтенсивність чаду. Збільшення коефіцієнта надлишку повітря більше 1,1, як правило, не впливає на інтенсивність окалинообразования, оскільки в цьому випадку процес окислення лімітує не швидкість підведення молекул кисню до поверхні окалини, а їх дифузія через неї до поверхні металу.
У загальному випадку мінімальне окислення сталі буде відбуватися при такому режимі нагріву, коли інтеграл за часом від температури поверхні металу в області температур інтенсивного протікання дифузійних процесів буде мінімальним.
При деформації НЛЗ, на поверхні яких мається пічна окалина, можливе утворення цілого ряду поверхневих дефектів. Відповідно до ГОСТ 21014 - 88 це такі дефекти, як (малюнки 1.1, 1.2): вкатанним окалина - дефект поверхні у вигляді вкраплень залишків окалини, втиснула в поверхню металу при деформації;
рябизна - дефект поверхні у вигляді дрібних поглиблень, що утворюють смуги або сітку, спостережуваних після видалення вкатанним окалини (глибина рябизна від втиснула окалини може досягати 1,0-1,5 мм);
раковини від окалини - дефект поверхні в вигляді окремих поглиблень, частково витягнутих уздовж напрямку прокатки, утворюються при випаданні вкатанним окалини (відрізняються від рябизна великими розмірами і меншою кількістю).
У відповідно до ГОСТ Р 51685-2000 поверхню рейки повинна бути без раковин від окалини та рябизна.
Окислення (Окалина) чинить негативний вплив не тільки на якість металопродукції, але і на роботу нагрівальних печей і прокатного обладнання.
Вирішальну роль на міцність зчеплення окалини з металом надає не зміна хімічного або фазового складу окалини, а стан поверхні кордону розділу метал - окалина. У випадках, коли проникнення оксидів в глиб металу по межах зерен відсутній або дуже незначно і між сталлю і окалиною мається різка межа, при пластичній деформації окаліноудаленіе відбувається без особливих труднощів, при цьому поверхня відриву досить гладка. При видаленні пористої окалини її відділення може відбуватися по шару з найменшою міцністю.
Найбільш сильно вдавлення окалини, освіта оспін і рябизна проявляється у випадках, коли твердість окалини вище твердості металу. Цьому сприяє зниження температур...
