етру заготовки можна виділити три види зневуглецьованого шару: рівномірний, локальний і локальний в області дефекту (малюнок 2).
В
Малюнок 2 - Види зневуглецьованого шару по периметру заготовки. br/>
За аналогією з окисленням основними факторами, що впливають на процес обезуглероживания рейкової сталі, є температура, час нагрівання і склад атмосфери печі.
Залежність інтенсивності зневуглецювання від температури має аналогічний вигляд, проте воно інтенсифікується при більш низьких, ніж окислення, температурах 650 - 700 В° С. При температурах менше 650 В° С процес зневуглецювання вуглецевої сталі протікає досить повільно.
Вплив часового фактора на інтенсивність процесів зневуглецювання ідентично. Однак при Зневуглецювання роль бар'єру, що уповільнює його інтенсивність, виконує шар повного зневуглецювання, перешкоджає дифузії вуглецю до поверхні металу.
У порядку зменшення обезуглероживающей здібності гази можна розташувати наступним чином: вологий водень, водяні пари, вуглекислий газ, вологий повітря, сухе повітря, кисень, технічний азот, сухий водень. При нагріванні сталі під прокатку поверхню металу фактично завжди окислена, і видалення газоподібних продуктів реакцій обезуглероживания (СО, СО 2 ) здійснюється через тріщини і пори в окалині. При цьому дифузія вуглецю в окалині практично відсутня. Характерно, що процес зневуглецювання сталі може відбуватися за рахунок кисню, що міститься в окалині, проте цей процес у значній мірі залежить від вмісту вуглецю в сталі, температури і тиску в системі. Зокрема, при температурі 1100 В° С процес обезуглероживания стали вюстіта відбуватиметься в тому випадку, якщо вміст вуглецю в ній складе більше 0,2%.
У загальному випадку газова атмосфера може призводити до вуглецюванню поверхні металу. По термодинамічних даними при високих температурах науглерожіваніе стали в продуктах згорання природного газу можливе при коефіцієнті витрати повітря менше 0,25.
У високотемпературної області (понад 800 - 900 В° С) процеси окислення і обезуглероживания стали протікають паралельно і взаємопов'язано. Глибина видимого зневуглецьованого шару залежить від кінетики процесів окислення сталі, дифузії вуглецю до поверхні і його окислення. Відповідно, якщо швидкість окислення стали вище ніж швидкість зневуглецювання, то після нагріву зневуглецьована шар під окалиною відсутня, якщо швидкість зневуглецювання вище ніж швидкість окислення, то в процесі нагрівання під окалиною відбувається формування зневуглецьованого шару. Навмисне управління інтенсивністю процесів окислення і зневуглецювання або використання температурних інтервалів, в яких швидкість окалинообразования перевищує швидкість зневуглецювання, в деяких випадках, незважаючи на збільшення втрат металу від чаду, є ефективною заходом зниження глибини видимого зневуглецьованого шару в готовій металопродукції.
Одними з головних факторів, що впливають на динаміку процесів окислення і обезуглероживания, є температура і час нагрівання, тобто температурно-часовий фактор. Різні варіанти (найбільш складні) взаємопов'язаного протікання процесів окислення і зневуглецювання НЛЗ при нагріванні в методичній печі у випадках, коли початковий метал не окислен і не обезуглерожен, а залежності інтенсивності І окислення і зневуглецювання від часу t нагріву мають вигляд, відмінний від прямолінійного, схематично представлені на малюнку 3.
Малюнок 3, а: перша стадія - інтенсивність окислення вище інтенсивності зневуглецювання, друга - інтенсивність обезуглероживания вище інтенсивності окислення, третя - інтенсивність окислення вище інтенсивності зневуглецювання. Відповідно на першій стадії збільшення глибини зневуглецьованого шару не відбувається, оскільки він поглинається окалиною, на другий - глибина зневуглецьованого шару зростає, а на третьої - зменшується.
В
Малюнок 3 - Різні схеми спільного протікання процесів окислення (ок) і обезуглероживания (про) стали
Малюнок 3, б: перша стадія - інтенсивність обезуглероживания вище інтенсивності окислення, друга - інтенсивність окислення вище інтенсивності зневуглецювання, третя - інтенсивність обезуглероживания вище інтенсивності окислення. На першій стадії спостерігається зростання глибини зневуглецьованого шару, на другий - його зменшення аж до повної ліквідації і на третій - повторне збільшення.
У результаті досліджень високотемпературного окислення і зневуглецювання рейкової сталі в атмосфері повітря встановлено, що залежності глибини 5, мм, зневуглецьованого шару від температури t, В° С, і часу витримки П„, хв, для сталей марок М76 і Е76Ф істотно розрізняються (малюнок 3, а, б). У Зокрема, якщо для сталі марки М76 (без ванадію) ця залежність близька до лінійної, то для сталі марки Е76Ф вона носить більш складний екстремальний характер.
При температурах 1050-1100 В° С глибина зневуглецьованого шару у сталі марки Е76Ф більше, ніж у сталі м...
