ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Скорость окисления углерода и возможности ее регулирования из "Металлургия стали " Подробные и достаточно надежные лабораторные исследования кинетики окисления углерода, растворенного в жидком железе, газообразными окислителями были проведены С. И. Филипповым с сотрудниками. Согласно этим исследованиям, скорость окисления углерода в области высоких концентраций ( 0,1—0,2%) остается постоянной при неизменной скорости поступления кислорода независимо от абсолютных значений концентрации углерода, и эта скорость определяется скоростью поступления кислорода. [c.168] Справедливость этого положения применительно к реальным производственным процессам некоторые авторы ставят под сомнение, ссылаясь в первую очередь на меньшую скорость окисления углерода в начале процесса в конверторах, когда концентрация углерода максимальна. В действительности в этом случае меньшая скорость окисления углерода связана не с высокой его концентрацией, а с расходованием значительной части вдуваемого кислорода на окисление других примесей — кремния, марганца и т. п., а также на образование оксидов железа шлака. Кроме того, нередко процесс в конверторах начинают при меньшем расходе дутья, чтобы избежать значительных выбросов металла и шлака. [c.168] Большой интерес представляют данные Нижне-Тагильского металлургического комбината по продувке в кислородных конверторах полупродукта, содержащего практически только углерод в количестве 3,0—3,5% и имеющего температуру (в конверторе) 1320—135(ГС. Согласно этим данным, скорость окисления углерода зависит от расхода дутья, но не зависит от концентрации углерода при значениях ее выше 0,3—0,4%. [c.168] Как видим, производственные данные расходятся с лабораторными только по критической концентрации углерода, ниже которой наблюдается снижение скорости окисления при неизменном расходе кислорода. Это вполне объяснимо. [c.168] Кинетические особенности реакции окисления углерода при продувке кислородом в конверторах показаны на рис. 40. [c.169] На рис. 40 и в дальнейшем длительность продувки отложена в относительных единицах, за 100% принята вся продолжительность плавки. [c.169] Такая система координат удобна для сопоставления данных различных плавок, имеющих неодинаковую продолжительность. Кроме того, для удобства построения диаграммы скорость продувки при переделе чугуна принята большей, чем при переделе полупродукта, но в обоих случаях сохранена постоянной в течение всей плавки. [c.169] Изменяя интенсивность продувки, можно изменить скорость окисления углерода в обоих случаях. Однако характер их изменения по ходу плавки сохранится таким же, как показано на рис. 40. [c.169] Однако не так легко воспользоваться этим для управления плавкой. Во-первых, как уже отмечалось, в общем случае не все количество кислорода, поступающее в ванну, расходуется на окисление углерода. Во-вторых, в подовых процессах бывает неизвестным или известным только приближенно количество кислорода, поступающее из газовой фазы печи. [c.170] Чтобы воспользоваться указанным правилом, необходимо учитывать весь баланс кислорода. [c.170] Из статей прихода точному учету поддается скорость подачи кислорода дутья. Если ванна имеет нормальную температуру, то можно считать, что все количество кислорода дутья усваивается ванной, а количество кислорода дутья может быть точно измерено. [c.170] Менее определенной величиной является поступление кислорода-из газовой фазы, которое имеет место в подовых процессах (мартеновском, электросталеплавильном). Но и ее средние значения, возможные для данных условий, могут быть определены предварительным исследованием. [c.171] Мгновенные значения скоростей расхода кислорода на различные процессы также практически невозможно определять, но определение их средних величин для того или иного периода плавки вполне возможно. Общий расход кислорода на окисление других примесей, кроме углерода, можно определить довольно точно, так как обычно известными являются содержания этих примесей в начале и конце их окисления. Зная общий расход, нетрудно найти среднюю скорость расхода кислорода для той или иной стадии окисления примесей. Аналогично можно поступать и в отношении определения скорости расходования кислорода на образование оксидов железа шлака и накопление его в металле, причем статья накопления кислорода в металле для области концентраций углерода 0,10—0,15% пренебрежимо мала по сравнению с другими статьями. Накопление кислорода в шлаке в виде оксидов железа также может быть пренебрежимо малым при указанных пределах содержания углерода в периоды после полного формирования шлака. Это обычно наблюдается в период чистого кипения в мартеновских и электросталеплавильных печах. В конверторах формирование шлака продолжается практически до конца плавки независимо от содержания углерода в металле, но эта статья расхода обычно незначительна, если содержание углерода 0,1%. [c.171] Не всегда постоянным является удельный расход кислорода на окисление углерода ( с), особенно он изменчив в кислородно-конверторном процессе ввиду возможного образования разного количества СО2 при окислении углерода. [c.171] Например, если в 100-т конверторе расход кислорода 300 м /мин [ 0 =3 м (Мг-мин), или м /(т-мин)], то ожидаемая средняя скорость окисления углерода во второй половине плавки (после окисления других примесей, кроме углерода) составит 0,3%/мин. В 600-т мартеновской печи при расходе кислорода на продувку ванны в период доводки 7200 м /ч [ о. =0,2 м /(Мг- мин), или м /(т-мин)] средняя скорость окисления углерода равна 0,02%/мин, или 1,2%/ч. [c.173] Процесс окисления углерода газообразным кислоро-дов является экзотермическим и, как было отмечено выше, отвод тепла из зоны реакции в конверторах не может быть основным лимитирующим звеном рассматриваемого процесса. Поэтому, изменяя скорость подвода дутья, можно изменять скорость окисления углерода до любых высоких значений, допустимых в данных условиях. В современных конверторах максимальная скорость окисления углерода достигает 0,4—0,5%/мин. [c.173] Чтобы воспользоваться последней зависимостью, необходимо знать содержание углерода в начале или на какой-то стадии периода, когда происходит окисление только углерода. В конверторах для этого обычно приходится останавливать процесс и брать пробу металла. В мартеновских и двухванных печах возможно взятие пробы без остановки продувки. [c.174] в конверторных и других кислородных процессах, хотя и возможно изменение скорости окисления углерода в широких пределах — вплоть до максимально допустимых значений, изменяя скорость подачи дутья, но надежное регулирование по расходу дутья процесса окисления углерода для получения заданного его содержания в конце плавки невозможно. Для этого необходим дополнительный контроль, в частности промежуточное определение содержания углерода, осуществляемое пока взятием пробы металла. [c.174] В обычном мартеновском процессе (процесс без продувки ванны кислородом) доля отдельных статей прихода кислорода может быть различной в зависимости от типа процесса и периода плавки. [c.174] При скрап-рудном процессе в период плавления, ос-новное количество кислорода в ванну поступает из твердых оксидов железа руды и ее заменителей. Реакция окисления углерода кислородом твердых оксидов железа является эндотермической, поэтому ее скорость зависит от интенсивности нагрева ванны и обычно не превышает 0,02%/мин, составляя в среднем за период плавления 0,010—0,015%/мин (0,6—0,9%/ч). [c.174] Вернуться к основной статье