Восстановление водородом
По данным фиг. 3, наблюдается тенденция восстановления водородом менее устойчивых окислов. Эта тенденция усиливается при увеличении отношения парциального давления водорода к парциальному давлению водяного пара в газе (см. линию НН). Раскисление металла водородом можно представить следующей реакцией.
Содержание остаточного кислорода в металле, как это следует из уравнения константы равновесия, зависит от соотношения (Н2О)/(Н2), и поэтому вакуум не оказывает влияния на раскисление. Однако пониженное давление необходимо для удаления остаточного водорода после раскисления и для предотвращения вторичного окисления металла до тех пор, пока плавка не будет разлита. Преимуществом раскисления водородом является то, что оно достигается без внесения в ванну углерода или элементов раскислителей. Рид и Чипман [11] исследовали изменение содержания кислорода при 1594° в жидких железоникелевых расплавах в связи с изменением отношения (Н2О)/(Н2).
Результаты этого исследования представлены на фиг. 5. Константа равновесия раскисления водородом жидкого железа при 1600° равна
Если отношение (Н2О)/(Н2) в отходящем из печи водороде после продолжительной обработки металла равно 7,9 • 10-4, что соответствует температуре точки росы —23°, то содержание кислорода в металле составит 0,0002%.
Однако величины, полученные экспериментально, значительно больше — 0,001% [5, 12, 13]. Разница между этими величинами объясняется окислением металла во время плавки.
Скорость раскисления водородом меньше, чем скорость раскисления углеродом. При использовании водорода последний подводят к поверхности металла или продувают через металлическую ванну. Благодаря большой поверхности контакта в последнем случае скорость реакции значительно возрастает. Уивер [5] установил, что для достижения одного и того же содержания кислорода время при продувке металлической ванны сокращается в 4 раза по сравнению с обдувкой поверхности. Хэдли и Бьянки [12], изучавшие раскисление металла водородом при обдувании поверхности, установили, что содержание кислорода быстро понижается в течение первых 5 мин., затем выравнивается и колеблется около постоянных значений 0,004—0,010%. Для получения содержания кислорода менее 0,002% потребовалась бы очень длительная обработка. Сравнение раскисления углеродом с раскислением водородом показывает, что при использовании водорода процесс осуществляется медленнее. Кроме того, он опасен и дорог, поэтому его применение имеет ограниченный характер.
