Термодинамика реакций раскисления и десульфурации чугуна магнием
Украинская Ассоциация Сталеплавильщиков

Термодинамика реакций раскисления и десульфурации чугуна магнием

Магний является активным десульфураторм расплавов железа. Для определения стандартного значения изменения энергии Гиббса реакции

рекомендуется пользоваться уравнением

Но магний обладает также и высокой активностью по отношению к растворенному в металле кислороду. Стандартное значение изменения энергии Гиббса реакции

может быть рассчитано согласно уравнению

При рафинировании металла реакция (3.3) всегда протекает при наличии в чугуне некоторого количества кислорода. Поэтому при оценке термодинамических условий десульфурации металла необходимо сопоставить раскислительную и десульфурирующую способность магния.

В реальных металлургических процессах реакции протекают в условиях, отличающихся от стандартных. Поэтому для определения изменения энергии Гиббса реакций (3.3) и (3.5) следует пользоваться уравнениями:

Если предполагать, что продуктами протекающих реакций являются чистые оксиды и сульфиды магния, тогда с учетом зависимостей (3.4) и (3.6) для равновесных условий уравнения (3.7) и (3.8) можно привести к виду:

Сравнивая равновесные значения параметра при различных величинах активностей серы и кислорода в металле, можно судить о том, протекание какой из реакций энергетически более выгодно и получает преимущественное развитие.

Результаты расчетов по уравнениям (3.9) и (3.10) приведены на рисунке 3.2.

Зависимость параметра RTlnaMg от активности серы и кислорода в расплаве

Рисунок 3.2 – Зависимость параметра RTlnaMg от активности серы и кислорода в расплаве

На рисунке 3.3 приведены результаты исследования активности кислорода в чугуне методом э.д.с. Из рисунка видно, что при температурах внепечной десульфурации чугуна активность растворенного в металле кислорода превышает 10–4.

Результаты исследования активности кислорода в чугуне методом э.д.с.

Рисунок 3.3 – Результаты исследования активности кислорода в чугуне методом э.д.с.

Сравнивая данные на рисунках 3.2 3.3, можно видеть, что в этих условиях магния предпочтительно взаимодействует с растворенным в металле кислородом при любых возможных значениях активности серы в металле.