КНИГИ
СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛ 2.2

Окисление примесей металла кислородом газовой фазы агрегата

Окисление примесей металла за счет поступления кислорода из газовой фазы получает наибольшее развитие при выплавке стали в мартеновских печах. Газовая фаза этих агрегатов содержит 2 – 5% кислорода, который вносится воздухом, подаваемым с некоторым избытком для сжигания топлива и дожигания выделяющегося из ванны CO. Кроме того, окислительной способностью по ототношению к железу и низшему его оксиду обладают продукты горения топлива (CO2 и H2O).

Основные реакции, протекающие при окислении примесей металла кислородом газовой фазы мартеновской печи, показаны на рисунке 2.2.

Схема передачи кислорода из газовой фазы мартеновской печи в металл и окисления его примесей: I – газ; II – поверхность раздела газ-шлак; III – шлак; IV – поверхность раздела шлак-металл; V – метал

Рисунок 2.2 – Схема передачи кислорода из газовой фазы мартеновской печи в металл и окисления его примесей: I – газ; II – поверхность раздела газ-шлак; III – шлак; IV – поверхность раздела шлак-металл; V – металл

Согласно приведенной схеме этот процесс включает следующие основные звенья:

  1. 1. Массоотдача кислорода из объема газовой фазы к поверхности раздела газ-шлак;
  2. 2. Окисление кислородом газовой фазы (FeO) до (Fe2O3) у поверхности раздела газ-шлак;
  3. 3. Массоперенос (Fe2O3) в объеме шлака от поверхности раздела газ-шлак к поверхности раздела шлак-металл;
  4. 4. Восстановление (Fe2O3) железом жидкого металла по реакции
  5. (Fe2O3) + Fe = 3(FeO) - (2.13)
  6. 5. Растворение кислорода в жидком металле по реакции (2.5);
  7. 6. Окисление примесей металла растворенным в металле кислородом и (FeO);
  8. 7. Массоперенос (FeO) в объеме шлака от поверхности шлак-металл к поверхности шлак-газ, после чего описанные выше процессы повторяются.

Реакции окисления примесей металла кислородом газовой фазы сталеплавильного агрегата включают большое количество звеньев, связанных с массопередачей кислорода через поверхности раздела фаз, а также массопереносом его в объеме газовой фазы, металла и шлака. По этой причине скорости окисления примесей при поступлении кислорода из газовой фазы агрегата имеют минимальные значения.

В учебной литературе последних лет издания приводятся сведения о том, что в объеме жидкого шлака кислород переносится в виде иона (FeO-2). Это утверждение основано на том, что при температурах сталеплавильных процессов Fe2O3 ввиду высокой упругости диссоциации является неустойчивым соединением. По этой причине присутствие его в шлаке возможно в виде химических соединений типа ферритов (MeO*Fe2O3). В основных сталеплавильных шлаках наиболее устойчивым соединением этого типа является феррит кальция, который согласно ионной теории строения шлаков диссоциирует на катион Ca2+ и два аниона (FeO-2).

СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛ 2.2

СТАТЬИ

ПОПУЛЯРНОЕ

КОНФЕРЕНЦИИ

КНИГИ