Насыщение расплавленных флюсов парами воды и водородом

Abstract

Для выбора оптимальных составов флюсов, использующихся при переплаве сталей, проведена серия опытов по насыщению парами воды и водородом жидких промышленных флюсов, находящихся в состоянии химического равновесия с газовой смесью (Н2О + HF). В итоге было сделано заключение о том, что выплавляемые в промышленных условиях флюсы электрошлакового переплава обладают значительной неоднородностью. Не устранялась, по-видимому, эта неоднородность и при переплаве малых по объему образцов в процессе их насыщения газами при температурах до 1700°C на разработанных экспериментальных установках. Последнее обстоятельство может быть связано либо с наличием расслаивания в подобных оксидно-фторидных жидких системах, либо с какими-то фазовыми превращениями при их охлаждении, делающими затвердевший флюс, даже в условиях его мгновенного стеклования, чрезвычайно неоднородным. Проведена серия опытов по насыщению ряда расплавленных флюсов парами воды в условиях контакта с равновесной газовой фазой (Н2О + HF). Содержание водорода в пробах флюсов АНФ–1, АНФ–6, АНФ–29, АН–291 и «Бисра» найдено равным нескольким десяткам см3/100г флюса. С большей или меньшей четкостью проявляется тенденция к снижению растворимости водорода при повышении температуры на первые 50…100 °C от минимально возможной для жидкого состояния. Осуществлена теоретическая оценка температурной зависимости растворимости водорода в расплавленных флюсах, находящихся в контакте с равновесной газовой фазой (Н2О + HF). Использовано расчетное уравнение для нахождения ионной доли Н+ (х1), полученное нами ранее для фторидно-оксидных систем лишь в общем виде, основываясь на ионной теории растворов с произвольным числом катионов и анионов. После подстановки полученных в работе значений х1 и отыскания констант уравнения было установлено, что при повышении температуры на 100 °C наибольшая убыль значений СH должна иметь место для флюса АНФ-6, где она достигает 20%; наименьшие изменения СH (5÷7 %) должны иметь место для флюса «Бисра» и предполагаются таковыми же для флюсов АН-291 и АНФ-29. Проведена серия опытов по насыщению ряда расплавленных флюсов в восстановительной атмосфере чистого водорода. Установлено, что значения СH имеют здесь также порядок нескольких десятков см3/100 г флюса и в известной степени корелируются с данными, полученными при насыщении этих же расплавов парами воды.

For the selection of the optimum flux compositions that are used for remelting of steel, a series of tests on the saturation of water vapor and hydrogen of industrial liquid fluxes that are in chemical equilibrium with the gas mixture (H2O+HF) were made. As a result, it was concluded that the fusible in an industrial environment electroslag fluxes have considerable inhomogeneity. Evidently, this inhomogeneity was not persisted while remelting samples of small volume during their saturation with gases at temperatures up to 1700°C on the developed pilot plants. The latter fact may be due either to the presence of delamination in such oxide-fluoride liquid systems, or with some kind of phase transformations during their cooling doing solidified flux, even in the conditions of its instant glass is extremely heterogeneous. A series of experiments were made to saturate a number of melted flux with water vapor in the condition of contact with the equilibrium gas phase (H2O+HF). The hydrogen content in the samples o0f fluxes ANF–1, ANF–6, ANF–29, ANF–291 and "Bisra" was found to be several tens cm3/100g of flux. With greater or lesser clarity the solubility of hydrogen tends to decrease with the increasing of the temperature for the first 50...100°C from the minimum possible for the liquid state. The theoretical estimate of the temperature dependence of the solubility of hydrogen in the molten flux, that are in contact with the equilibrium gas phase (H2O+HF), was implemented. The estimated equation for the proportion of H+ion (x1) obtained earlier for the fluoride-oxide systems only in a general way was used, basing on the ionic theory of solutions with an arbitrary number of cations and anions. After substituting of the obtained values of the x1 and finding the constants of the equation has been found with the temperature increasing on 100°C maximum decrease of values of CH should occur for flux ANF–6, where it reaches 20%, the least changes CH (5÷7%) should occur for the flux "Bisra" and are assumed such for the flux AN–291 and ANF–29. A series of experiments on the saturation of the number of melted flux in a reducing atmosphere of pure hydrogen were made. It is established that values of CH have also the order of several tens of flux cm3/100 g of flux and in a known degree correlates with the points, obtained in the process of saturation of the same melt with water vapor.