Металлургия стали
  2.1.1 Механизм реакций окисления примесей металла продувкой газообразным кислородом

При продувке металла газообразным кислородом в его объеме обычно выделяют первичную и вторичную реакционные зоны. Деление ванны на первичную и вторичную реакционные зоны является условным. Четких границ между ними не существует, они различаются характером протекающих в них процессов.

В первичной реакционной зоне газообразный кислород непосредственно взаимодействует с жидким металлом. При этом в первую очередь окисляются примеси, обладающие наиболее высоким химическим сродством к кислороду, по реакциям

и др., которые принято называть реакциями прямого окисления.

Реакции (2.1) – (2.3) являются сильными экзотермическими реакциями. В результате выделения большого количества тепла в ограниченном участке ванны первичная реакционная зона характеризуется высокими температурами, которые согласно данным различных исследователей могут достигать 2500 – 3000оС и более.

При таких температурах химические реакции обычно протекают в диффузионной области, т.е. их лимитирующими звеньями является массоотдача примесей из объема металла. Поэтому спустя очень короткое время непосредственно на поверхности раздела фаз и на небольшом расстоянии от нее обладающие наиболее высоким химическим сродством к кислороду примеси металла будут окислены, в результате чего при наличии избытка кислорода возникают условия для окисления железа по реакции

Таким образом главная особенность реакций, протекающих в первичной реакционной зоне, заключается в том, что в ней по реакциям прямого окисления одновременно окисляются все без исключения компоненты жидкого металла в тех соотношениях, в которых они присутствуют в расплаве.

В традиционных сталеплавильных процессах содержание железа в жидком металле обычно составляет 90% и более, поэтому главным продуктом реакций в первичной реакционной зоне является FeO. Образовавшийся в первичной реакционной зоне оксид железа частично растворяется в металле по реакции

оставшееся его количество поступает в шлак.

Во вторичной реакционной зоне происходит перераспределение кислорода между образовавшимся в первичной реакционной зоне оксидом железа и обладающими более высоким химическим сродством к кислороду примесями металла по реакциям

и др. В отличие от реакций, протекающих в первичной реакционной зоне, реакции (2.7) – (2.9) принято называть реакциями косвенного окисления.

Исследования показывают, что при продувке ванны газообразным кислородом удаление из металла основного количества примесей протекает во вторичной реакционной зоне по реакциям косвенного окисления.

Таким образом главной особенностью механизма окисления примесей металла при продувке газообразным кислородом является то, что оно является результатом последовательного протекания двух процессов. В первичной реакционной зоне вдуваемый в ванну кислород расходуется главным образом на окисление железа по реакции (2.4), а удаление основного количества примесей металла протекает во вторичной реакционной зоне и является результатом реакций косвенного окисления.

  2.1.1 Механизм реакций окисления примесей металла продувкой газообразным кислородом
РЕКЛАМА НА САЙТЕ

КНИГИ ПО МЕТАЛЛУРГИИ