ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Поведение марганца в сталеплавильных ваннах из "Металлургия стали " Марганец вводят в сталеплавильную ванну в основном с чугуном и скрапом. В зависимости от содержания марганца в чугуне и скрапе и их соотношения содержание марганца в исходной шихте изменяется в широких пределах от 0,3—0,5 до 1,0—1,5% и более. В сталеплавильной ванне марганец в основном окисляется до МпО. Одновременно образуется и некоторое количество МпаОз, но это практического значения не имеет. Поэтому в сталеплавильных процессах достаточно рассмотрение реакции образования МпО. [c.199] Окисление марганца в период окислительного рафинирования протекает по реакции [Мп]-j-(FeO) = = (MnO)-f [Fe], a в период раскисления — по реакциям [Mn]-f[0]=Mn0(TB) или [Мп]-1-[0] = (Мп0). [c.199] Отсюда AG=—102,7+0,043 Т кДж/моль (—25 170-Ь + 10,7 Г кал/моль). [c.200] При основности шлака 4 К —2,75) 2,18. [c.201] Однако в общем случае определение коэффициентов активности оксидов марганца и железа в шлаке является сложной задачей, так как они зависят от температуры и состава шлака. [c.201] Поэтому обычно пользуются упрощенными формулами, которые к тому же дают вполне удовлетворительные результаты для каждого типа процесса. [c.201] После достижения равновесия содержание марганца в металле по ходу процесса может оставаться неизменным при постоянстве внешних условий или изменяться в сторону увеличения или уменьшения в зависимости от характера изменения внешних условий — температуры, окисленности ванны, количества шлака и т. п. Повышение температуры способствует увеличению содержания марганца в металле, так как реакция окисления его экзотермическая, а увеличение количества шлака и повышение окисленности ванны приводят к его снижению, и наоборот. [c.202] В конце плавки обычно температура ванны повышается, а количество шлака увеличивается незначительно. Поэтому в случаях незначительного изменения содержания FeO в шлаке концентрация марганца в металле в конце плавки повышается. Это наблюдается при содержании углерода в металле 0,2—0,3% и более. Если содержание углерода в металле очень низкое (не более 0,05—0,07%), то ввиду резкого повышения содержания FeO в шлаке концентрация марганца в металле снижается, несмотря на дополнительное повышение температуры, неизбежное при выплавке малоуглеродистой стали. В частном случае, когда к концу плавки происходит снижение содержания марганца в металле в результате повыщения FeO в шлаке в той мере, в какой происхо- дит его повышение благодаря возрастанию температуры, в конце плавки концентрация марганца в металле остается на одном уровне. [c.202] Для быстрого определения можно пользоваться рис. 45, построенным по уравнению (138) с использованием зависимости (135). Как видим, может изменяться в очень широких пределах при изменении температуры и содержания РеО в шлаке. Самые высокие значения наблюдаются в начале плавки, когда низкая температура (1400—1500° С) и высокое содержание РеО (15—20% и более). При этих условиях - 60 и больше. К концу плавки ввиду повышения температуры (1580—1620° С и более) и снижения содержания РеО в шлаке (8—12% при концентрации углерода в металле не менее 0,15—0,20%) значения снижаются до 10—20. Однако при выплавке малоуглеродистой стали (0,05—0,07% С) содержание РеО в шлаке в конце плавки снова повышается до 15—20% и более, что приводит к увеличению до 25—35 и выше. [c.203] Кроме изменения может изменяться и количество шлака шл, главным образом в зависимости от типа процесса. [c.203] Уровень содержания МпО в шлаке, аналогично концентрации марганца в металле, в первую очередь определяется содержанием марганца в исходной шихте. Особенно существенно влияние содержания марганца в исходной шихте на концентрацию МпО в шлаке начала плавки. Так, при переделе высокомарганцовистой шихты первичные шлаки содержат 15—20% МпО, а при переделе низкомарганцовистой шихты 5—10% МпО. [c.205] Остаточное содержание марганца в металле [Мп] в уравнении (139) косвенно учитывает количества этого элемента в исходной шихте и шлаковый режим (например, проводится плавка со спуском первичного шлака или без спуска) коэффициент распределенияЬд харак-теризует влияние температуры и окисленности ванны. [c.205] О пределах изменения [Мп] и было сказано выше. [c.205] при переделе высокомарганцовистых чугунов в кислородных конверторах в случае выплавки углеродистой стали наблюдается 10- 20 и [Мп]=0,30- 4-0,45. Поэтому (МпО) =8- 12%. Примерно при техже значениях в случае передела маломарганцовистого чугуна мартеновским скрап-рудным процессом [Мп] = =0,03—0,05%, поэтому обычно в конечных шлаках содержится только 1,5—4,0% МпО. [c.205] Для поведения марганца в сталеплавильных ваннах характерной является следующая закономерность остаточное содержание марганца в металле и концентрация МпО в шлаке при принятом режиме плавки зависят от содержания марганца в шихте, но изменение шлакового режима плавки может привести к суи ест-венному изменению концентрации марганца в металле и МпО в шлаке даже при постоянном содержании марганца в шихте. [c.205] Приведенные выше формулы позволяют определять остаточное содержание марганца в металле и концентрацию МпО в шлаке расчетом, причем эти расчеты обычно дают результаты, хорошо согласующиеся с практическими данными, так как имеется надежное математическое описание основной характеристики процесса окисления — коэффициента распределения марганца между шлаком и металлом. [c.206] Считалось, что остаточное содержание марганца в металле выше 0,20—0,25% способствует получению менее окисленного металла и улучшению десульфурации вследствие образования практически нерастворимых в металле соединений МпО и MnS. Однако многочисленные исследования, проведенные в лабораторных и производственных условиях, показали, что, во-первых, окисленность металла в период окислительного рафинирования главным образом зависит от содержания не марганца, а углерода во-вторых, для удаления серы в виде самостоятельной фазы MnS из металла, содержащего 0,03—0,05% S, необходимо иметь концентрацию марганца в металле во много раз больше указанных выше пределов (0,20—0,25%). Следовательно, остаточное содержание марганца в металле в указанных пределах не может оказывать прямое раскисляющее и десульфирующее действие на металл. [c.206] Между тем из практики известно, что при повышенном содержании марганца в шихте, следовательно, в металле по ходу плавки наблюдается улучшение десульфурации. Это объясняется тем, что повышенному содержанию марганца в металле соответствует и повышенная концентрация МпО в шлаке. МпО в шлаке, во-первых, является основным оксидом, способным к фиксированию в шлаке анионов S во-вторых, вызывает ускорение растворения извести в шлаке и получение гомогенного высокоосновного шлака, обладающего повышенной серопоглотительной способностью. [c.206] Сказанное не означает, что во всех случаях следует стремиться к повышению содержания марганца в исходной шихте (чугуне). Например, при плавке стали в современных крупных мартеновских печах скрап-рудным процессом ввиду неизбежности обильного спуска первичного шлака в шлаках теряется до 90% марганца шихты. Поэтому повышение содержания марганца в чугуне, заметно удорожающее его, в этом случае практически не улучшает десульфурации металла и оказывается экономически неоправданным. [c.207] Конечно, нельзя отрицать возможность улучшения шлакового режима плавки путем повышения содержания МпО в шлаке. Но это должно быть достигнуто более дешевыми способами, например добавками в ванну марганцевой руды. [c.207] Вернуться к основной статье