Теория металлургических процессов
  10.2 Значение реакции окисления углерода в сталеплавильных процессах

В спокойной жидкости выравнивание температуры и химического состава происходит путем теплопередачи и молекулярной диффузии, скорость кото-рой согласно закону Фика определяется из выражения

где C – объемная концентрация вещества; D – коэффициент молекулярной диффузии; S – площадь поверхности, через которую осуществляется массоперенос вещества.

Коэффициент диффузии вещества в жидкости зависит от температуры, вязкости жидкости, а также от размера диффундирующих частиц. В таблице 10.1 приведены данные о величине коэффициентов диффузии некоторых химических элементов в жидком железе.

Таблица 10.1 – Значения коэффициентов диффузии веществ в жидком железе

Значения коэффициентов диффузии веществ в жидком железе

Ввиду малых значений коэффициентов молекулярной диффузии в спокойном не перемешиваемом металле массоперенос вещества даже при высоких температурах сталеплавильных процессов протекает очень медленно. Поэтому большинство сталеплавильных процессов может быть реализовано за технологически приемлемый промежуток времени только при проведении мероприятий, направленных на увеличение скорости тепло- и массообменных процессов.

Поэтому при выплавке стали в кислородных конвертерах, мартеновских и дуговых электросталеплавильных печах вместе с металлической шихтой в ванну сталеплавильного агрегата обычно вводят избыточное количество углерода, который затем по ходу плавки непрерывно окисляют.

Окисление углерода сопровождается образованием большого количества газообразных продуктов реакции CO и CO2, объем которых во много раз превышает объема металла (окисление 1 кг углерода при 1500оС сопровождается образованием более 10 м3 CO). Удаляясь из ванны в виде пузырей, этот газ обеспечивает интенсивное перемешивание металла и шлака, увеличивая скорости тепло- и массообменных процессов на несколько порядков, что позволяет закончить плавку за технологически приемлемое время.

  10.2 Значение реакции окисления углерода в сталеплавильных процессах
РЕКЛАМА НА САЙТЕ

КНИГИ ПО МЕТАЛЛУРГИИ