ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Реакции, продукты которых образуют самостоятельную конденсированную фазу из "Металлургия стали " Окисление элементов при невысоких их концентрациях в металле с выделением продукта реакции в виде самостоятельной конденсированной фазы возможно только тогда, когда рассматриваемый элемент является единственной примесью железа и плавка ведется в нейтральном и высокоогнеупорном тигле или когда реакция протекает в объеме металла и продукты ее не кон-тактируются с футеровкой, например при осаждающем раскислении. Поэтому эти реакции можно назвать реакциями, протекающими в идеализированных условиях. [c.43] В каждый данный момент плавки, по крайней мере в период рафинирования, температура металла и содержание в нем кислорода имеют вполне определенные значения, которые можно считать известными величинами. Зная температуру, всегда можно определить Ке- Следовательно, по уравнениям (9) и (10) можно определять остаточные содержания примесей в металле. [c.44] Как видно из этих уравнений, основная закономерность протекания реакции, продукты которых выделяются в виде самостоятельной конденсированной фазы, в смысле равновесного остаточного содержания примесей в металле может быть сформулирована так для данного элемента остаточное содержание его в металле при заданной концентрации кислорода определяется только температурой. Или иначе при постоянной температуре заданному содержанию кислорода в металле соответствует только одно определенное остаточное равновесное содержание элемента, причем это остаточное содержание элемента не зависит от начальной его концентрации. [c.44] От начальной концентрации элемента зависит только количество выделяющейся оксидной фазы— высокая начальная концентрация приводит к выделению оксидной фазы в большем количестве, и наоборот. [c.44] Такой же вывод можно сделать, анализируя фазовые равновесия реакций. [c.45] На рис. 5 приведена схема фазовых равновесий для простейшего случая, когда продуктом реакции является чистый твердый оксид и желаемое содержание кислорода в металле поддерживается изменением парциального давления кислорода в газовой фазе. [c.45] Система имеет три фазы (Ф = 3), а общее число компонентов четыре кислород, оксид рассматриваемого элемента, жидкое железо, растворенная в нем примесь [ ]. Однако в результате взаимодействия составных частей системы протекает реакция /п[ ]+п[0] = = тОп(т), поэтому ЧИСЛО независимых компонентов системы к=А—1 = 3. Следовательно, согласно правилу фаз Гиббса, система имеет две степени свободы С=А—Ф+2=3 —3+2=2. [c.45] Следовательно, если принять постоянными окислительный потенциал газовой фазы (Ро,(г ) температуру (/Со, и /Се ), то в металле будет определенное содержание [О] и соответствующее ему содержание элемента [ ], не зависящее от начальной концентрации элемента в металле. [c.45] Теоретически можно принять, что система, представленная на рис. 5, приведена в состояние Ро,(г) Po .Feo путем постепенного повышения Ро Сг) допущено выпадение окислов железа из металлической фазы. Тогда содержание кислорода в металле будет равно его растворимости, т. е. будет максимально возможным при данной температуре [OJmax, а остаточное содержание примеси будет минимальным [ Jiniii. [c.46] Сопоставляя эти величины, можно для данной температуры установить, какие элементы и до каких остаточных содержаний окисляются при той или иной степени окисленности металла. [c.46] Возвращаясь к системе, приведенной на рис. 5, следует отметить, что, если исходное содержание примеси в металле меньше [ ]min, реакция его окисления с выделением продукта в самостоятельную конденсированную фазу невозможна. [c.47] Следовательно, в подобных системах возможны случаи, когда жидкий металл содержит примесь, а над металлом нет оксидной фазы. Однако невозможен случай, чтобы над жидким металлом находился оксид рассматриваемого элемента, а в металле его не содержалось. [c.47] то при одинаковых остаточном содержании элемента в металле и температуре всегда будет [0] - [0] , т. е. когда образующийся оксид выделяется в чистом (свободном) виде, остаточное содержание кислорода больше (раскисляющая способность элемента меньше), чем при выделении его в виде соединения. [c.48] В сталеплавильной практике во время окислительного рафинирования выделение продукта окисления примеси металла в виде самостоятельной конденсированной фазы — явление редкое. Это возможно, например, при получении в конверторах полупродукта из высокохромистых (халиловских) чугунов, когда продукт реакции окисления хрома выделяется в виде твердых шпинелей и остаточное содержание хрома в полупродукте не зависит от его начального содержания в чугуне и практически зависит только от температуры (при высоком содержании углерода в полупродукте, 2,5%). [c.48] В большинстве случаев при рафинировании нелетучие оксиды, не выделяясь в самостоятельную фазу, растворяются в шлаке. Это расширяет возможности регулирования реакции окисления примесей. [c.48] Вернуться к основной статье