MECANISMUL SI CINETICA FORMARII OXIZILOR LA INCALZIREA TABLELOR GROASE

Studeni:, Solomon Viorel, Vlasica Eugen II SMCoordonator: Prof.dr.ing.Potecasu Florentina

CONSIDERAII GENERALE PRIVIND ATMOSFERA CUPTORULUI DE NCLZIRE

n cuptoarele de nclzire pot aprea 3 tipuri de atmosfere n incinta n care are loc nclzirea semifabricatelor destinate laminrii:atmosfer oxidant cnd gazele de ardere au n compoziie oxigen, dioxid de carbon i vapori de ap ntr-un raport determinat n funcie de temperatura cuptoruluiatmosfer reductoare cnd gazele de ardere au n compoziie oxid de carbon, hidrogen liber i metan de asemenea ntr-un raport determinat n funcie de temperatura cuptoruluiatmosfer neutr cnd gazele de ardere, componenii cu caracter oxidant sunt ntr-un raport determinat cu componenii cu caracter reductor sau n atmosfera cuptorului nclzit indirect sau prin intermediul rezistenelor electrice se introduc gaze inerte cum ar fi, de exemplu, azotul.

CONSIDERAII PRIVIND CALITATEA ARDERII. OXIDAREA METALELOR I REDUCEREA OXIZILOR

Micorarea la minimum sau completa evitare a alterrii straturilor superficiale ale pieselor nclzite (oxidare sau decarburare) este o condiie principal de apreciere a rezultatelor nclzirii. Oelurile se oxideaz superficial cu att mai intens cu ct temperatura i durata de nclzire sunt mai mari. Oxidarea, decarburarea, reducerea sunt procese bazate pe difuziune superficial. Pentru dirijarea lor n scopul obinerii unor anumite structuri i proprieti n stratul superficial este necesar cunoaterea interaciunii dintre materialul metalic i mediul de nclzire.

Oxidarea de ctre O2 se ntlnete de obicei numai n cuptoarele electrice. n cuptoarele cu flacr, din cauza consumrii oxigenului prin ardere reaciile principale de oxidare au loc datorit coninuturilor de CO2 i H2O ale atmosferei, conform reaciilor:nMe + H2O mMen/mO1/m + H2nMe + CO2 mMen/mO1/m + CO

Interaciunea vaporilor H2O cu fierul se produce diferit:la temperaturi mai mari de 570C Reaciile dintre CO2 i Fe difer i ele cu temperatura:

Curbele de echilibru ale acestor reacii de temperatur sunt prezentate n figura:

Oxidarea Fe se desfoar n 3 stadii:

n primul stadiu se formeaz o pelicul de Fe2O3 cu reeaua cubic (hematita), tip spinel cu o grosime ntre 10100. La temperaturi apropiate de temperatura ordinar procesul este frnat.n al II-lea stadiu, la temperaturi ntre 225340C (temperatura transformrii gFe2O3 aFe2O3) se formeaz la suprafa un strat de oxid cu reea romboedric (aFe2O3). ntre stratul de metal i cel de aFe2O3 se formeaz, la temperaturi sub 570C, un strat de Fe3O4 (magnetita). La temperaturi peste 570C, ntre metal i stratul de Fe3O4 se formeaz un strat de FeO (wustita).n al III-lea stadiu are loc creterea grosimii straturilor proporional cu temperatura, procesul fiind reglat prin difuziune: FeO crete prin difuziunea ionilor de FFe2O3 crete prin difuziunea ionilor de O2Fe3O4 crete prin difuzia predominant a ionilor de O2 dar i cu o contribuie substanial a difuziei ionilor metalici.

Formula care exprim viteza de oxidare n cantiti gravimetrice de oxid pe unitatea de suprafa a metalului este:

unde a1 i a2 - constante care depind de compoziia gazului, t - este timpul,T - temperatura absolut.Pe baza acestei formule se poate stabili c, pentru un acelai gaz se formeaz la:1000C de 2.0 ori mai mult oxid de Fe dect la 900C,1100C de 3.5 ori mai mult oxid de Fe dect la 900C,1300C de 7.0 ori mai mult oxid de Fe dect la 900C.

Pe baza ecuaiei i a considerentelor corespunztoare pentru gaz metan se construiete triunghiul arderii, prezentat n figura.

Pentru cuptoarele de nclzire a semifabricatelor destinate laminrii se recomand pe ct posibil atmosfera s fie reductoare, deoarece atmosfera oxidant are n general efecte nedorite asupra semifabricatelor. Astfel, cu ct atmosfera este mai oxidant, intensitatea proceselor de carburare superficial este mai mare, iar pentru anumite mrci de oeluri cum sunt oelurile de scule sau pentru arcuri, adncimea maxim admis a stratului decarburat este foarte mic. Depirea acestei grosimi limit a stratului decarburat atrage dup sine rebutarea materialului sau necesit cojirea laminatelor. De asemenea, atmosfera oxidant mrete i cantitatea de arsur ce apare pe suprafaa semifabricatelor, cu toate repercursiunile negative ale acestui efect (consum sporit de oel, defecte de suprafa etc.).