Главное меню
Главная О сайте Добавить материалы на сайт Поиск по сайту Карта книг Карта сайта
Книги
Аналитическая химия Ароматерапия Биотехнология Биохимия Высокомолекулярная химия Геохимия Гидрохимия Древесина и продукты ее переработки Другое Журналы История химии Каталитическая химия Квантовая химия Лабораторная техника Лекарственные средства Металлургия Молекулярная химия Неорганическая химия Органическая химия Органические синтезы Парфюмерия Пищевые производства Промышленные производства Резиновое и каучуковое производство Синтез органики Справочники Токсикология Фармацевтика Физическая химия Химия материалов Хроматография Экологическая химия Эксперементальная химия Электрохимия Энергетическая химия
Новые книги
Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 2" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 1" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 12" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 11" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 10" (Журналы)
Книги по химии
booksonchemistry.com -> Добавить материалы на сайт -> Металлургия -> Линчевский Б.В. -> "Металлургия черных металлов" -> 39

Металлургия черных металлов - Линчевский Б.В.

Линчевский Б.В., Соболевский А.Л., Кальменев А.А. Металлургия черных металлов: Учебник для техникумов — М.: Металлургия, 1986. — 360 c.
Скачать (прямая ссылка): chernye-metally.djvu
Предыдущая << 1 .. 33 34 35 36 37 38 < 39 > 40 41 42 43 44 45 .. 127 >> Следующая

Согласно ионной теории, шлаки сталеплавильных процессов состоят из положительно или отрицательно заряженных частиц. Жидкий шлак представляет собой расплав, состоящий из катионов Ре2+, Мп2+, Са2+, M.g2+ и анионов О2-, Б2", 5104-, Р0з-) А10|-, А10^-, Ре02-, РеО;*-, р- и т. д.
Многие качественные выводы о характере взаимодействия в расплавах по обеим теориям одинаковы. Однако ионная теория дает более правильное представление о строении шлака и позволяет найти количественные соотношения между концентрациями свободных и связанных оксидов.
§ 3. Основные реакции сталеплавильных процессов
Сталь получают из чугуна и лома методом окислительного рафинирования. Кислород для окисления содержащихся в них примесей (углерода, кремния, марганца, фосфора и др.) поступает либо из атмосферы, либо из железной руды или других окислителей, либо Бри продувке ванны газообразным кислородом. Перенос кислорода из газовой атмосферы через шлак в металл можно представить следующим образом:
1) непосредственный контакт окислительной фазы (02, С02, Н20) с металлом при продувке ванны кислородом или воздухом, при выпуске и разливке металла;
104
2) окисление капелек металла, которые находятся в шлаке и при перемешивании ванны переносят кислород в металл;
3) переход кислорода из газовой фазы через шлак в металл, при котором происходит взаимодействие окислительной атмосферы со шлаком с образованием высших оксидов: 1/2 02 (или Н20 или 1/2 С02) +2(FeO)-»-->(F203).
Процесс переноса кислорода из шлака в металл протекает по реакциям: (Fe203)+Реж=3 (FeO), а затем (FeO)->[0]+FeiIt.
Ниже рассмотрены основные реакции, происходящие в сталеплавильной ванне.
1. Окисление углерода
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]=СО; константа равновесия которой КР=Рсо/(accto ), где ас и ао — активности углерода и кислорода в металле.
Окисление растворенного в металле углерода до СОг возможно лишь при низких концентрациях углерода. Даже при благоприятных условиях эта реакция получает ограниченное развитие.
Окисление углерода сопровождается незначительным тепловым эффектом. Можно считать, что равновесные концентрации углерода и кислорода почти не зависят от изменения температуры.
Полагают, что для концентраций углерода в металле <1 % и кислорода <0,1 % активности их приблизительт но равны концентрациям. Тогда уравнение для константы равновесия Кр—Рсо/{[С][0]), а для р=0,1 МПа можно записать KP = 0,\/m, где "1=[С][0].
На рис. 43 представлена зависимость между равновесными концентрациями [С]р и [0]р. Из данных рис. 43 следует, что от концентрации углерода зависит концентрация кислорода в металле. Действительное содержание кислорода в жидком металле по ходу его обезуг-
105
лероживания всегда выше равновесного. Кипение ванны определяется не только термодинамической возможностью протекания химической реакции окисления углерода, но и кинетическими условиями.
Существование молекул СО возможно лишь в газовой фазе. Сам процесс окисления углерода слагается из ста-
Рис. 43. Зависимость концентрации углерода от равновесных концентраций кислорода в металле:
/ — при 1600"С; 2 — плавка в электропечи; 3 — плавка в мартеновской печи
Рис. 44. Зависимость содержания кремния в металле от содержания ИеО в кислом шлаке
дий подвода кислорода к месту реакции, химического взаимодействия между частицами углерода и кислорода и отвода из зоны реакции образовавшихся пузырьков СО.
Условием течения процесса окисления углерода является наличие или образование газовой фазы в ванне расплавленного металла. Это могут быть пузыри газа, газы в порах подины или поры в материалах, применяемых в технологии плавки. Чтобы пузырь СО мог образоваться в металле, он должен преодолеть атмосферное давление, давление столба металла и шлака над ним (гидростатическое давление) и капиллярное давление (преодоление сил поверхностного натяжения):
Рсо > Рат + ТРе ЛРе + Уш пю + 2а/г,
где рат — давление в рабочем пространстве печи, Па; УреНге и 7пАп — гидростатическое давление металла и шлака, Па; 0 — поверхностное натяжение металла, мДж/м2 (для жидкой стали значение колеблется от 1300 до 1600 мДж/м2); г —радиус образовавшегося пузыря, см.
106
Из приведенного уравнения следует, что чем глубже ванна, больше слой шлака и выше давление в агрегате, тем затруднительнее условия образования и выделения пузырьков СО.
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.
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.).
Предыдущая << 1 .. 33 34 35 36 37 38 < 39 > 40 41 42 43 44 45 .. 127 >> Следующая

Авторские права © 2011 BooksOnChemistry. Все права защищены.
Реклама