Металлических корольков

Защитный ток, появляющийся в области дефектов изоляции трубопроводов с катодной защитой, приводит к образованию в грунте катодной воронки напряжений (см. раздел 3.6.2). На трубопроводах, изоляционные покрытия которых отличаются высокой механической прочностью, например имеющих полимерные покрытия, обычно могут встретиться лишь немногочисленные дефекты на больших расстояниях один от другого. Поблизости от этих дефектов распределение потенциалов в воронке может быть принято таким же, как в воронке напряжений от односторонне заземленной пластины, а на большем расстоянии — как в воронке от зарытого сферического заземлителя (см. раздел 3.6.2.2). На рис. 10.15 показана воронка напряжений над дефектом с защитным током 1 мА при удельном сопротивлении грунта р=100 Ом-м. При помощи выражения (3.52а) можно путем измерения параметра воронки напряжений \UX и разности между потенциалами включения и выключения оценить размеры малых дефектов. Если однако изоляция трубопровода имеет очень много дефектов на небольших расстояниях один от другого, то воронки напряжений от отдельных дефектов взаимно накладываются и образуют цилиндрическое поле напряжений вокруг трубопровода ([17]; см. раздел 3.6.2.2). На рис. 10.15 показан более крутой характер цилиндрической воронки напряжений при плотности защитного тока /s = l мА-м~2 для трубопровода с условным проходом 300 мм. В частности, на старых трубопроводах с изоляцией из джута или войлока с пропиткой битумом при средней плотности защитного тока порядка нескольких миллиампер на кв. метр следует ожидать распределения потенциалов согласно формуле (3.53). Большой требуемый защитный ток старых трубопроводов нередко обусловливается наличием арматуры без покрытий, плохо изолированных сварных швов и металлических контактов с другими трубопроводами или неизолированными футлярами. Поскольку для катодной защиты неизолированной поверхности железа в грунте требуется плотность защитного тока до 100 мА-м~2, при этом получаются воронки напряжения с разностью потенциалов порядка нескольких сотен милливольт.

Условием обеспечения полной катодной защиты от наружной коррозии с экономически приемлемыми затратами и без вредного воздействия на близрасположенные сооружения является наличие у защищаемых резервуаров-хранилищ надежного изоляционного покрытия, так чтобы требуемая для них плотность защитного тока была малой. Кроме того, защищаемые объекты не должны иметь металлических контактов с другими подземными сооружениями, имеющими низкоомное соединение с грунтом, например с водопроводами, газопроводами и кабелями. В этом случае контактирующие сооружения ввиду своего обычно гораздо меньшего сопротивления растеканию тока в землю, чем у резер-

На старых установках, где нельзя исключить наличия металлических контактов с заземлителями или с другими сооружениями, имеющими низкоомный контакт с землей, можно попытаться осуществить или обеспечить катодную защиту, предусмотрев подвод тока также и в места с наибольшим потреблением защитного тока, т. е. поблизости от случайно подключенных заземлителей и т. п.; применяя большой ток, можно снизить потенциал всех сооружений топливного хранилища (склада нефтепродуктов) и в том числе подключенных к ним заземлителей (см. раздел 13).

Если толщина пленки d порядка длины свободного пробега электрона в диэлектрике или меньше ее (d < Я), то использовать понятие подвижности носителей заряда для расчета сопротивления такой пленки нельзя. В этом случае электроны металла, преодолевшие потенциальный барьер Ф0 и влетевшие в диэлектрическую пленку, будут попадать на второй контакт практически без столкновений (рис. 10.3, б). Такой механизм прохождения свободных зарядов через тонкую диэлектрическую пленку называют надбарьерной инжекцией, или надбарьерной эмиссией. Воспользовавшись аналогией с термоэлектронной эмиссией в вакуум, можно определить плотности встречных электронных токов с металлических контактов по формуле Ричардсона — Дешмена:

Рассмотрим теперь случай, когда толщина диэлектрической пленки d много больше толщины обогащенных слоев L, возникающих у металлических контактов.

ния. Прессование пудры под давлением 30—70 кг/мм2 приводит к разрушению окисной пленки и образованию металлических контактов. Окисная пленка распределяется равномерно по всему объему брикета, который подвергают спеканию и деформации. Размер окисных частиц в готовых изделиях будет несколько меньше, чем у частиц порошка, из которого приготовлен сплав, а размер зерна в прутках после экструзии брикетов примерно равен расстоянию между окисными частицами, изменяющемуся от 1 до 0,1 микрона. Поэтому сплавы типа САП отличаются мелкозернистой структурой.

процессы, в первую очередь окислительные, которые препятствуют образованию металлических контактов и развитию процессов схватывания металла. В этом диапазоне происходит малый износ образцов.

При нормальных условиях приработки, когда процессы схватывания первого рода не получают развития, к концу приработки на поверхностях трения образуются устойчивые вторичные структуры, препятствующие созданию металлических контактов и схватыванию металла, благодаря чему во втором периоде на трущихся сопряженных поверхностях развиваются химические процессы, обусловливающие относительно малую интенсивность износа.

В результате проведения этих мероприятий на поверхности трения деталей образуются прочные пленки, которые в течение 450 возвратно-поступательных циклов (4500 мм пути) при удельных нагрузках 1200 кг/см2 и скоростях относительного перемещения 0,0005 м/сек не разрушаются, препятствуют образованию металлических контактов и полностью устраняют в данных условиях возникновение процесса схватывания первого рода.

I Только при повышении температуры выше некоторого \ предела, зависящего от рода масла, смазочная пленка начинает прорываться и наступают электрические «про-; бои». Однако при температурах выше 200° масляная пленка, как правило, снова приобретает свои «буферные» свойства, предотвращая появление металлических контактов трущихся поверхностей.

Кроме того, можно предположить, что в отдельные моменты на очень малых микроскопических участках создаются непосредственные контакты металлических зерен обоих образцов. При этом может иметь место чисто механический перенос вещества за счет разрушения металлов в участках микросварки. Для разрушения адсорбированных пленок и возникновения металлических контактов нужно значительное местное повышение температуры.

виде металлических корольков. Кроме того, в шлаках находится

сутствие в конечном шлаке манганозита и тефроита свидетельствует о неполном протекании восстановительных процессов. Шлаки содержат до 5 % металлических корольков, что делает целесообразным их извлечение. Металл и шлак выпускают в установленные каскадно стальные ковши. Ковш под металл ошлакован шлаком от предыдущего выпуска. Для снижения температуры металла и затвердевания шлака ковш выдерживают в течение 2 ч, после чего металл разливают в металлические изложницы. Примерный химический состав электротермического марганца, %: Мп 97,1—96,8; Fe 0,6—1,4; Р 0,048—0,052; С 0,08—0,10; А1 0,35; Са 0,1; Mg 0,26. Примерный состав конечного шлака, %: Мп 15,1; SiO2 28,8; СаО 46,5; А12О3 1,7; MgO 2,8; FeO 0,3; С 0,05; Р 0,01; ТЮ2 0,20. Расход материалов и электроэнергии на 1 баз. т электротермического металлического марганца и извлечение марганца приведены в табл. 54. Возможна замена бесфосфористого марганцевого шлака марганцевым концентратом, полученным азотнокислым методом и содержащим 0,005—0,038 % Р, что обеспечивает повышение производительности (ликвидацию одной стадии передела), качества сплава и сквозного извлечения марганца.

Для уменьшения потерь сплава с отвальными шлаками в виде металлических корольков используют шлаковни с наклонным днищем и металлоприемником и в ходе выпуска присаживают в шлак разжижающие добавки (плавиковый шпат, силикатную глыбу). По окончании выпуска летку закрывают огнеупорной глиной как можно глубже, так как неглубоко закрытая летка может вызвать разогрев прилегающего гарнисажа и прогар футеровки в этом районе.

Основными составляющими шлака являются 7~ (~69%) и (3- (~5%) двухкалыщевые силикаты, реликтовые зерна рудного хромшпинелида и хромовая шпинель (20—25%), мервинит, мелелит, диопсид и стекло. Хром в шлаке присутствует в виде металлических корольков переменного состава и в основном в оксидной форме [32, с. 25— 37] в виде Сг2О3 в составе шпинели и диопсида, в виде СгО в синем стекле и в виде металлического хрома, образовавшегося в результате распада 3CrO = Cr2O3+Cr, протекающего с понижением температуры. Шлак по плотности может быть разделен на ряд фракций, значительно различающихся по химическому составу (табл. 72). Ниже приведен примерный фракционный состав рассыпавшегося шлака:

хиометрического соотношения восстановления оксидов хрома и железа из расплава. Тепло, выделяющееся в результате экзотермических реакций, используют для проплавле-ния дополнительного (до 30%) количества твердой шихты (или отходов). Для более полного протекания процесса восстановления расплав переливают несколько раз из ковша в ковш. Извлечение хрома из руды ~92 %. Уловленная пыль (25—31 % Сг2О3; 25—33% СаО; 11 — 16 % SiO2: 0,2—1,1 % С; 12—16 % MgO; 4—7 % А12О3; 7,1—9,0 % FeO) используется при получении рудоизвесткового расплава. Феррохром имеет кажущуюся плотность ~ 7 г/см3 и следующий химический состав (Pb, Bi и Cd в сплаве не обнаружены), %: Сг 70—76; Si 0,01 — 1,0; С 0,02—0,04; Р 0,015—6,030; А1<0,07; Ti <0,004; Си <0,01; Sn <0,0005; As <0,(HH; Sb 0,004— 0,01; Со 0,01—0,04; S<0,02; N2 0,02—0,10; О2 0,010— 0,040; Н2 0,0001—0,003. При получении феррохрома смешением расплавов создаются более благоприятные условия для удаления углерода, вносимого жидким ферросиликохро-мом, чем при обычном силикотермическом процессе в печи, благодаря более высокой температуре процесса и большей активности кислорода вследствие более низкой концентрации кремнезема в расплаве. Содержание кремния в феррохроме можно регулировать количеством задаваемого фер-росиликохрома. Более низкое содержание цветных металлов, чем при обычном силикотермпческом процессе, объясняется большим испарением их благодаря более высокой температуре процесса. Сплав разливают в металлические поддоны (толщина слитка 70 мм) или в ошлакованную емкость под 250—300 мм слоем шлака (толщина слитка ~200—300 мм). Кратность шлака ~2,5, основность ~1,7. Состав шлаков следующий, % : Сг2О3 2—6; СаО 40—47; MgO 8—10; А12О3 6—8; SiO2 24—28; FeO 0,2; металлических корольков 1—2.

Жидкий шлак (не дающий нитей), имеющий темную окраску при остывании, является признаком повышенного содержания оксидов железа и в большинстве случаев указывает на получение повышенного содержания молибдена и кремния в сплаве, а также на загрязненность сплава неметаллическими включениями. Присутствие в шлаке большого количества металлических корольков свидетельствует о повышенной вязкости шлака и указывает на необходимость корректировки его состава. Слабое и неравномерное выделение газов указывает на холодный ход плавки. Нестандартный сплав и отходы .задают в шихту или дают,в расплав в конце плавки.

сутствие в конечном шлаке манганозита и тефроита свидетельствует о неполном протекании восстановительных процессов. Шлаки содержат до 5 % металлических корольков, что делает целесообразным их извлечение. Металл и шлак выпускают в установленные каскадно стальные ковши. Ковш под металл ошлакован шлаком от предыдущего выпуска. Для снижения температуры металла и затвердевания шлака ковш выдерживают в течение 2 ч, после чего металл разливают в металлические изложницы. Примерный химический состав электротермического марганца, %: Мп 97,1—96,8; Fe 0,6—1,4; Р 0,048—0,052; С 0,08—0,10; А1 0,35; Са 0,1; Mg 0,26. Примерный состав конечного шлака, %: Мп 15,1; SiO2 28,8; СаО 46,5; А12О3 1,7; MgO 2,8; FeO 0,3; С 0,05; Р 0,01; ТЮ2 0,20. Расход материалов и электроэнергии на 1 баз. т электротермического металлического марганца и извлечение марганца приведены в табл. 54. Возможна замена бесфосфористого марганцевого шлака марганцевым концентратом, полученным азотнокислым методом и содержащим 0,005—0,038 % Р, что обеспечивает повышение производительности (ликвидацию одной стадии передела), качества сплава и сквозного извлечения марганца.

Для уменьшения потерь сплава с отвальными шлаками в виде металлических корольков используют шлаковни с наклонным днищем и металлоприемником и в ходе выпуска присаживают в шлак разжижающие добавки (плавиковый шпат, силикатную глыбу). По окончании выпуска летку закрывают огнеупорной глиной как можно глубже, так как неглубоко закрытая летка может вызвать разогрев прилегающего гарнисажа и прогар футеровки в этом районе.

Основными составляющими шлака являются у-(~69%) и (3- (~5%) двухкалыщевые силикаты, реликтовые зерна рудного хромшпинелида и хромовая шпинель (20—25%), мервинит, мелелит, диопсид и стекло. Хром в шлаке присутствует в виде металлических корольков переменного состава и в основном в оксидной форме [32, с. 25— 37] в виде Сг2О3 в составе шпинели и диопсида, в виде СгО в синем стекле и в виде металлического хрома, образовавшегося в результате распада 3CrO = Cr2O3+Cr, протекающего с понижением температуры. Шлак по плотности может быть разделен на ряд фракций, значительно различающихся по химическому составу (табл. 72). Ниже приведен примерный фракционный состав рассыпавшегося шлака:

хиометрического соотношения восстановления оксидов хрома и железа из расплава. Тепло, выделяющееся в результате экзотермических реакций, используют для проплавле-ния дополнительного (до 30%) количества твердой шихты (или отходов). Для более полного протекания процесса восстановления расплав переливают несколько раз из ковша в ковш. Извлечение хрома из руды ~92 %. Уловленная пыль (25—31 % Сг2О3; 25—33% СаО; 11 — 16 % SiO2; 0,2—1,1 % С; 12—16 % MgO; 4—7 % А12О3; 7,1—9,0 % FeO) используется при получении рудоизвесткового расплава. Феррохром имеет кажущуюся плотность ~7 г/см3 и следующий химический состав (Pb, Bi и Cd в сплаве не обнаружены), %: Сг 70—76; Si 0,01 — 1,0; С 0,02—0,04; Р 0,015—6,030; А1<0,07; Ti <0,004; Си <0,01; Sn <0,0005; As <0,(HH; Sb 0,004— 0,01; Со 0,01—0,04; S<0,02; N2 0,02—0,10; О2 0,010— 0,040; Н2 0,0001—0,003. При получении феррохрома смешением расплавов создаются более благоприятные условия для удаления углерода, вносимого жидким ферросиликохро-мом, чем при обычном силикотермическом процессе в печи, благодаря более высокой температуре процесса и большей активности кислорода вследствие более низкой концентрации кремнезема в расплаве. Содержание кремния в феррохроме можно регулировать количеством задаваемого фер-росиликохрома. Более низкое содержание цветных металлов, чем при обычном силикотермпческом процессе, объясняется большим испарением их благодаря более высокой температуре процесса. Сплав разливают в металлические поддоны (толщина слитка 70 мм) или в ошлакованную емкость под 250—300 мм слоем шлака (толщина слитка ~200—300 мм). Кратность шлака ~2,5, основность ~\,7. Состав шлаков следующий, % : Сг2О3 2—6; СаО 40—47; MgO 8—10; А12О3 6—8; SiO2 24—28; FeO 0,2; металлических корольков 1—2.

Жидкий шлак (не дающий нитей), имеющий темную окраску при остывании, является признаком повышенного содержания оксидов железа и в большинстве случаев указывает на получение повышенного содержания молибдена и кремния в сплаве, а также на загрязненность сплава неметаллическими включениями. Присутствие в шлаке большого количества металлических корольков свидетельствует о повышенной вязкости шлака и указывает на необходимость корректировки его состава. Слабое и неравномерное выделение газов указывает на холодный ход плавки. Нестандартный сплав и отходы .задают в шихту или дают,в расплав в конце плавки.

до 5,0% MgO +FeO + Si02, а также 10—1,1% Сг (в пересчете на Сг2О3), находящегося в шлаке как в виде окислов, так и в виде металлических корольков. Кроме того, в шлаках .находится 2—3% (Na + K)20.