КНИГИ
СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛ 2.1.2

Последовательность окисления примесей при продувке металла газообразным кислородом

Из описанного выше механизма реакций следует, что при продувке ванны газообразным кислородом происходит одновременное окисление всех без исключения компонентов металлического расплава. При этом с наиболее высокими скоростями протекают реакции, которые максимально удалены от состояния термодинамического равновесия. Мерой отклонения системы от равновесного состояния может служить величина изменения энергии Гиббса, которая для реакции

определяется из выражения

Из уравнения (2.11) видно, что изменение энергии Гиббса реакции зависит от химического сродства элемента по отношению к кислороду, а также от соотношения активностей взаимодействующих веществ в металле и шлаке. Поэтому по ходу продувки скорости окисления компонентов металлического расплава могут меняться в широких пределах.

Изменение расхода кислорода на протекание различных реакций при продувке чугуна показано на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 – Изменение расхода кислорода на окисление компонентов металла при рафинировании чугуна кислородом дутья:

В начальном периоде рафинирования основное количество вдуваемого в ванну кислорода расходуется на окисление примесей, имеющих наиболее высокое химического сродство к кислороду (кремний, марганец, фосфор и др.). Поэтому по ходу продувки содержание их в металле быстро уменьшается, что приводит к снижению скорости реакций по мере приближения остаточных концентраций примесей к равновесным значениям.

После окисления марганца и кремния основное количество вдуваемого в ванну кислорода расходуется на окисление углерода. Эта реакция остается ведущей до достижения остаточного содержания углерода 0,05%. Вместе с тем при концентрации углерода в менее 0,2 – 0,3% быстро увеличивается доля кислорода, который расходуется на окисление железа. При этом скорость окисления углерода снижается, а концентрация оксидов железа в шлаке и содержание растворенного в металле кислорода увеличиваются.

При остаточном содержании углерода менее 0,05% основное количество вдуваемого в ванну кислорода расходуется на окисление железа. При концентрации углерода менее 0,02% на окисление железа расходуется практически весь вдуваемый в ванну кислород. По этой причине концентрация углерода, равная 0,02%, обычно считается пределом обезуглероживания металла в открытых сталеплавильных агрегатах.

СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛ 2.1.2

СТАТЬИ

ПОПУЛЯРНОЕ

КОНФЕРЕНЦИИ

КНИГИ