Азот относится к вредным примесям в стали. Большое содержание азота в стали, которая выплавляется в дуговых сталеплавильных печах (ДСП), объясняется тем, что плавка в ДСП ведётся при больших значениях температур (которые как в мартеновских печах, так и в конверторах не достигаются) за счёт использования тепла электрических дуг. В последнее время увеличился спрос на сталь, в связи с чем возросла и мощность ДСП, следовательно, увеличилось содержание азота в стали. В наше время к стали предъявляются очень жёсткие требования, так как она является одним из самых важных материалов современной промышленности. Именно поэтому к удалению азота из стали уделяют много внимания, сил и времени. Всё это делается для того, чтобы улучшить свойства выплавленной стали.

На данном этапе моей магистерской работы было рассмотрено влияние обезуглероживания стали но удаление азота из металла. Сначала была теоретически рассчитана скорость удаления азота из расплава путём его массопереноса в газовые пузырьки, которые образуются в результате окисления углерода, содержащегося в металле. Этот расчёт проводился с помощью следующего уравнения:

 ,                          (1)

где -количество удалённого углерода (скорость обезуглероживания), %/мин;

   -молекулярная масса углерода (=12), г/моль;

 - молекулярна маса азоту (=28), г/моль;

-давление над металлом, атм;

-константа равновесия реакции растворения азота в жидком металле;

-текущее содержание азота в металле через минуту, %;

-начальное содержание азота в металле, %.

Условия, при которых проводился данный расчёт, были следующие: температура – 1600 ^оС; давление – 1 атм; начальное содержание азота в металле – 0,01%; скорость обезуглероживания – от 0,01 до 0,15%/мин.

 Полученные результаты вычислений приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Результаты теоретических вычислений

Затем был сделан анализ практических данных, которые были взяты по проделанным плавкам в электросталеплавильных цехах на Молдавском металлургическом заводе (первое полугодие 2000 года) и Белорусском металлургическом заводе (июль 2000 года). По этим практическим данным были вычислены изменения концентраций углерода и азота в металле, скорости удаления углерода и азота из расплава. Графическая зависимость скорости деазотации от скорости удаления углерода изображена на рис. 1.

Рис. 1 - Зависимость скорости удаления азота от изменения скорости удаления углерода

Для того, чтобы визуально наблюдать, насколько теоретические расчёты отличаются от практических данных, построим графические зависимости скоростей удаления азота от изменения скоростей удаления азота фиксированных величин и результатов теоретических вычислений.

Рис. 2 - Зависимость десятичного логарифма скорости удаления азота от скорости удаления углерода

Проанализировав результаты вычислений и приведенные рисунки можно сделать следующие выводы:

1. Изменение концентрации углерода не оказывает существенного влияния на изменение концентрации азота;

2.  Изменение скорости обезуглероживания не оказывает существенного влияния на изменения скорости деазотации металла;

3. Теоретические данные, рассчитанные исходя из уравнения (1) на порядок отличаются от практических.

Разницу между теоретическими и практическими значениями можно объяснить влиянием на содержание азота в металле других факторов, таких например, как: «эффект накачки», продувка расплава инертным газом, низкое содержание азота в шихтовых материалах, более высокая температура плавки (по сравнению с той, которую брали для теоретических расчётов), более низкое парциальное давление азота в окружающей атмосфере и др.

Как итог можно сказать, что удаление азота из стали с пузырьками оксида углерода показало низкую эффективность. Но всё равно, данное расхождение между теоретическими и практическими данными вызывает необходимость дальнейшего изучения вопроса эффективности удаления азота путём выноса его с пузырьками газа.