Cimmerman (523120), страница 98
Текст из файла (страница 98)
. . . . . . . . 0,23 Жидкое железо под РеО-шлаком, насыщенным доломитом.... О,П То же, насыщенным ЯОз, 0,098 То же, насыщенным СаО... 0,092 Жидкое железо под производственным известково-силикатным шлаком (15 «)г ГеО, 12 «)г ЯОь 50 «[з СаО)......... 0,07 3.3.1.1. Поведение углерода Активность углерода. При содержании 1 «)«С в жидком Ге можно для практических целей (вычисление констант равновесна) счнтатгн что коэффициент активности углерода [0-1.
Тогда в расчетах вместо активности можно использовать концентрацию углерода. Равновесная реакция а. Основав«! реакция. Протекает при окислении углерода или обеэуглерожнваннн металла, Ее особенность — образование газообразного продукта реакции (СО): С)+[О)-иСО. Растворимость СО в жидком е мала. Равновесная концентрация СО, растворенного в Ре, составляет 0,0026 % при 16(й>'С и парцйзльном давлении СО 1 атм.
В газовой фазе устанавлнвасгси равно- весне: [СО) -(СО). Суммарная реакции равновесна углерод в кислород: рсо )С1+ 101-«.СО, й = — (зависит от темасво пературы). 326 б. Температурнаи зависимость равновесии реакции в интервале 1450 †16'С ма- 1168 ла: 16 й = + 2,07. Т При повышении температуры снорость установления равновесии реакции обезуглерожнвании увелнчнвасгси. в. Зависимость равновесии от давления. Определяется различием числа молей газа в левой и правой частях уравнении. Используетси при вакуумной обработке стали. г.
Произведение [С) [О1. Из расчета равновесии реакции следует, что при )о -1,[о — — 1, рсо= 1 атм, Т=сопз! произведение [«)з С)-[«)« О) величина настоянная: т=[С) [О). В настоящее время для гл привито значение 0,0020 (1600'С, 1 атм) (рнс. 3.12) [541, О„лА т)и а дг ду дд 659 и злз Чем сильнее обезуглероживзегси расплав (снижасгси содержание углерода), тем выше концентрации кислорода в нем. т зависит от концентрации углерода: при [С)( (О ! Т«([01 <О,! 7«, рсо =1 атм, Т= =1600 С ) 0,00202 1+ 0,85[0) а прн [С))0,1 з)«(рс,> =1атм, Т=1600'С) [С). [О) = 0,0020. Реакция обгзуглгрожившшя а.
Ступени процесса обезуглероживанни: растворение кислорода в расплаве (РеО)- — [РеО); диффузии С и О к месту реакции; химическая реакция в гомогенной фазе (расплаве). Образование зародышей [ГеО)+[С~ [Ре)+[СО1; переход СО в гавую фазу [СО1 — «-[СО). б. Скорость обезуглероживанни. Обезуглерожнванне ускорясгси при повышении температуры, концентрации ГеО в шлаке н тем самым в ванне (примое ускорение), дополнительном подводе кислорода (косвенное ускорение).
в. Кипение. Окисление углерода сопровождается кипением расплава (возннкновенне н выделение пузырьков СО), которое приводит к: 0„Д !)Р)УР абай! ()юа и,арб ()(!ау ()арам Рис. З.гэ ГАБ ЛИГ!А Гну Ьб'. кал.моль Реакция 0,50з= [О) — 27 930 — 0,57Т ! ге+ — о,= — (р о) 2 — 56 850+ 11,94Т ге+ [О) = (Еео)з — 28 900+ 12,57Т [С) + [О) = СΠ— 6500 — 7,51 Т 1' [С)+ — О = СО 2 — 36 430 — 8,09Т вЂ” 20390 — 20,03Т [с)+о,=со, — 103 930+ 12,66Т ! СО+ — О = СО 2 — 67 500+ 20,75Т Низкое содержание Р— усилению перемешнвании расплава (гомогевнэацня); — увеличению плошади ионтанта между шлаком н металлом; — лучшему распределению температуры в обеих фазах; ()й77 г[(уу Р(уу Оур ()угу Ря ~а 6,% à — область практнеескик составов жидко- та железа; Гà — процесс окислеии» [С) +(тео) =- ге+ СОе — ускорению процесса окисления (и поглощения Оз из газовой фазы); — ускорению вымывания газов (напрнме, Йт) н удаления окислов нз расплава.
~, й, кислители. Для проведения реакции окнсдення необходимо введение окнслитей (Оз). Классификация. 1. Свободный кислород. Дутье (воздух с -2! % Оз), обогащенное дутье (-35% Оа), кислород с 60 — 95% Оа и ж99% Оз (для конверторной плавки).
В особых случаях Нао+Оа. 2. Связанный ннслород (твердые окнслнтелн): желеаная руда ((30% Оз), про катная окалина, спеченая окись железа. Окислнтелн могут отдавать кислород: прямо (в расплаве железа); косвенно (через шлак прн увеличении- концентрации гсо). а. Углерод снижает растворимость кислорода (нли гео) в Ге (рис. 3,13, кривые равновеснк С и О) [9). б. При снижении содержания С в расплаве содержание О, растет (см.
рис. 3.!3) г 1 — перед расплавлением шнхты; 2 — выпуск готовой плавни, При вануумной обработке н выплавке достигается меньшее конечное содержание О., в. Прн повышении температуры и постоянном содержании С+О процесс кипения уснлнвается.
г. Окисление углерода на различных этапах проходит различным образом [9). Температурная зависимость 16 — = + 0,1245 [О) 6100 Ро. т РО', 1 12 420 12 — = — 2,62 оь Т. (Еео) 6320 !и =- — — 2,734 [О) Т Рса 1860 !и ! 161 [С) [О) Т !й = + 1,77 РОО 960 ,о.б [С) Т РОО 4450 )й = — + 4,39 [С)(рео) Т РОО, 22 750 1й [с)Р т Рсоа 14 750 !й — 4,53 РОО РО, оз Т 1. В подовых процессах: — при расплавлении углерод окисляетсн на поверхности кусковой шихты н границах раздела фаэ; — прн высоком содержании углерода— на поверхности раздела металл — шлак, что приводит к вспениванию шлзкз; — при повышении температуры н уменьшении вязкости расплава зона окисления углерода смещается от поверхности раздела металл в шлак к полу печи.
зырьков СО имеет такое же энзчение, кзк н в мартеновском процессе. Реакции обгэуглгроягиеания э конверторе А. Окисление углерода [9) в конверторе протекзет в несколько стадий. 1. Окисление на границе раздела металл †г. Кислород полностью расходуется нэ окисление углерода, Скорость окисления растет пропорционально количеству кислороде, з концентрация кислорода в рзсплаве остается примерно постоннной. 1 00,+2(ГеО) (Гесбс)+00 ! гуэп-(Геб)[+Геч (Геб)-!01+Ге--Т О+0))-00 ! ( 3)+2(03 3!Ос ! [ ряс. э.ы г — газояся Ошза; г — шлаковая фаза; 3 — расс»»с 2.
В конверторах. Окисление углерода проходит в пятне горения на поверхности контакта струи кислорода с металлом и на границе раздела фаэ. д. Термодинамические данные. В табл. 161 приведены уравнении реакций и термодинзмические потенциалы (Ьбс) [ОЦ. 1. Данные в скобкзх [[ и П приводятся в процентах. 2.
Уравнения выведены на основе молекулнриой теории. 3. амяосоответствует (МяО). Реакция обгзуглерожизалил э мартеновском процесса 1. Стадии. Схематическое изображение стадий окисления [63) дано на рис 3.!4. 2. Значении концентрации [О[ должны лежать выше изотерм равновесии (см. 3,3,1,1, равновесная реакция, п.г), иначе процесс обезуглероживания прекратитсн. 3. Скорость обезуглероживаннн.
Определяется скоростью перехода кислорода нз атмосферы печи в рзсплав и при рзботе на смеси скрала и чугуна составляет 0,2— 0,4 сй С.ч-'. 4. Роль пузырьков СО (см. реакция обезуглероживэння — кипение). При увеличении объема СО, образующегося в единицу времени, возрастают ннтенснвносп кипения и скорость обезуглероживания. Образование пузырьков СО (только у пода печи) оказывает решающее влиннне на процесс плавления и качество выплзвлнемой стали. Реакции обгзуглгрожиэания в дуговой лечи, Поглощение кислорода из атмосферы печи мзлб (отсутствует горящий газ!).
Источники кислоропа — окисленная руда н газообразный кислорол. Обрзэованне пу- 320 Я 'с 0»г» Обт' Ряс. 3.!э 2. При окислении Ре на поверхности расплава образуется слой окислов. Концентрации кислородз в расплаве превышает равновесное длн реакции с С 3. Окисление углерода. Образование зародышей газовой фазы. 4, Снижаегся скорость окисления углерода при малой его концентрации в металле. Увеличиваегся скорость окисления Ге и степень окисленности рзсплава.
При продувке сверху обезуглероживание также проходит в несколько стадий. Во нсех случаях выгорание С в начальной стадии процесса незначительно, так как температура металла не велика — 1360— 1400'С. Б. Скорость обеэуглероживання. Зависит от концентрации углерода (рис, 3.16, еакцня обеэуглероживаннн в вакууме) [9). Протекает по известной реакции обезуглероживания.'Влияние оказывает парцизльное давление СО. Теоретически достижимые содержания кислорода эзвисят от рссэ при остаточном содержании Ся (рис. 3.16) [63) н состав- 12 ляют Сд = [С) — — [О), где Сз — теоре- 16 Зе б0 Ц Оюж Π— мгдЮ ' О! чс 40 Рсэ 005 (!05 аут Д ,!О Ъ агу ф ГО $ 0 РОО 200 070 400 500 000 ГОО 04!т Парцаальнае дадленая 00(рос) ллрщгм Рзс.
3.!э гавриил нг ао, ю.ы Рев»авя [Я) + 2 [О)-».(5Юэ) — 129 440+ 48,44Т [Я) + 2 [О]-»-(ЯОа) — 12.15 Т 42 890 Т ашо, 1к [я) [О)а 16 (5Ю ) [51) ро, — 143 000+ 55,6Т [Я) + Ог-~-ЯО» — 196 200+ 52,34Т 15 650 Т азго» 19 [5П ~~, 5;) (Р О)г — 71 640+ 23, 42Т 18 Д10Т -1- 10,62 * 829 'тнчееное остаточное содержание углерова при условии, что весь содержащийсн в ге кислород выделен в виде СО. Отсюда следует: Си=О, если кислород и углерод находится в стехнометрическом соотношении; Са)0, есин соотношение концентрации углерода и кислорода превышает стехиометрическое.
Содержание кислорода можно понизить вакуумной обработкой. Кан правило, задается условие Ся)0, однако содержание [О) не снижаетсн до равновесного значения. Эта объясняетсн тем, что фактически действующее на пузырек газа СО давление р выше, чем заданный в печи вакуум и складываетсн нз трех составляющих р=рэ+ра+р», где рэ — барометрическое; рв — ферростатическое (давление столба железа); р» — капнллярное давление. Давление зависит от поверхностного натяжения железа и радиуса пузырька СО.
3.3.1.2. Поведение кремния Поведение 51 е расллове желева (см. 1.7.3.1). В периодической системе элементов Я н С стоят ридом н следует ожидать, что они проявляют примерно аналогичные свойства. Атомы Ее с незаполненной 3й-оболочкой ионизнруют кремний. Часть его присутствует в виде ионов 51»+. Связь Ее — Я вЂ” ковалентнан [9). Окисление кремния А.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
