ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Основные реакции сталеплавильных процессов из "Металлургия черных металлов " Ниже рассмотрены основные реакции, происходящие в сталеплавильной ванне. [c.105] Особенность окисления углерода заключается в том, что продуктом этой реакции является газообразный СО, который, выделяясь из металлической ванны в виде пузырей, создает впечатление кипящей жидкости. Поскольку окисление углерода происходит на всем протяжении плавки и оказывает существенное влияние на удаление ряда других примесей из металла, его рассматривают как основную реакцию при производстве стали, т. е. [С]+[0]=С0 константа равновесия которой Кр=Рсо/ a do), где ас и ао — активности углерода и кислорода в металле. [c.105] Окисление растворенного в металле углерода до СОг возможно лишь при низких концентрациях углерода. Даже при благоприятных условиях эта реакция получает ограниченное развитие. [c.105] Окисление углерода сопровождается незначительным тепловым эффектом. Можно считать, что равновесные концентрации углерода и кислорода почти не зависят от изменения температуры. [c.105] Полагают, что для концентраций углерода в металле 1 % и кислорода 0,1 % активности их приблизительт но равны концентрациям. Тогда уравнение для константы равновесия /Ср=Рсо/([С] [О]), а для р=0,1 МПа можно записать /Ср = 0,]/т, где =[С][0]. [c.105] Из приведенного уравнения следует, что чем глубже ванна, больше слой шлака и выше давление в агрегате, тем затруднительнее условия образования и выделения пузырьков СО. [c.107] Капиллярное давление имеет существенное значение лишь при малых значениях радиуса г оно велико в момент зарождения пузырей, когда его размеры близки к размерам молекулы оксида углерода. Поэтому вероятность зарождения новой фазы (газового пузыря) в гомогенном металле практически равна нулю. [c.107] Многочисленными исследованиями установлено, что зарождение новой фазы облегчается при наличии твердой шероховатой поверхности, плохо смачиваемой жидкостью. Поэтому наибольшее развитие реакция окисления углерода получает на поверхности подины и на других межфазных поверхностях, где имеются благоприятные условия для образования пузырьков СО (граница металл —шлак, металл — поднимающийся газовый пузырь, металл — неметаллические включения и т.д.). [c.107] Марганец легко окисляется как при кислом, так и при основном процессах по реакции [Мп] + [0]ч (МпО) AG°=—244,53+0,109 7 кДж/моль. [c.107] Окисление растворенного в металле марганца и восстановление его из шлака обычно протекает на границе металл —шлак, т. е. [Mn] + (FeO) (MnO)-f [Fel ДGO=-123,35-f0,056 Т кДж/моль. [c.107] Поскольку почти все стали содержат в больших или в меньших количествах марганец, то восстановление марганца в процессе плавки — явление желательное. Обратимость окислительной реакции марганца неодинакова для основного и кислого процессов. [c.108] Кремний обладает еще большим сродством к кислороду, чем марганец, и почти целиком окисляется из расплава уже в период плавления. Окисление кремния происходит по реакции [Si]+2[0] = (Si02) AG == =—593,84+0,233 Т кДж/моль. [c.108] Окисление кремния кислородом, содержащимся в оксидах железа шлака, происходит по реакции [Si] + +2(Fe0) = (Si02)+2[Fe] AG —351,71+0,128 Т кДж/моль. [c.108] Фосфор в стали является вредной примесью, отрицательно влияюш,ей на ее механические свойства. Поэтому содержание фосфора в стали в зависимости от ее назначения ограничивается пределами 0,015—0,07%. Основными условиями получения качественной стали являются полное окисление фосфора и перевод его в шлак по ходу плавки, т. е. дефосфорация металла. [c.109] Из уравнения следует, что коэффициент распределения фосфора, характеризующий переход фосфора в шлак, пропорционален концентрации FeO и извести в шлаке при данной температуре. [c.110] На рис. 45 приведена зависимость между коэффициентом распределения фосфора и отношением (СаО)/ /(FeO) в шлаке при различной основности. На основе многочисленных экспериментальных данных наиболее благоприятным значением основности являются (СаО)/ /(Si02)==2,5—2,8 при отношении ( aO)/(FeO) =3-н3,5. [c.110] Температурный фактор также влияет на процесс де-фосфорации. Зависимость константы равновесия реакции дефосфорации имеет следующий вид Ig =40067/7 — 15,06. [c.110] С повышением температуры полнота дефосфорации снижается. [c.110] Вернуться к основной статье