Теоретические основы металлургического производства
  10.3 Скорости окисления углерода в реальных сталеплавильных процессах

При продувке ванны газообразным кислородом скорость окисления углерода можно оценить по формуле

где – скорость подачи кислорода в металл, %.

Скорость подачи дутья принято характеризовать удельной интенсивностью продувки (iO2, м3/(т•мин)). В этом случае

где 1,43 – плотность кислорода при нормальной температуре, кг/м3.

При продувке металла в кислородном конвертере верхнего дутья aC = 1,45 кг. Тогда в результате расчета по формуле (10.7) получим

Из последней формулы следует, что в периодах плавки, когда вдуваемый в ванну кислород расходуется главным образом на окисление углерода, вдувание в ванну кислорода в количестве 1 м3/т сопровождается окислением приблизительно 0,1% углерода.

В настоящее время интенсивность продувки металла в кислородных конвертерах находится в пределах 2 – 5 м3/(т•мин). При этом в середине продувки, когда вдуваемый в ванну кислород расходуется преимущественно на обезуглероживание металла, скорости окисления углерода могут достигать 0,2 – 0,5 %/мин.

Интенсивность продувки металла кислородом в мартеновских печах обычной конструкции и двухванных мартеновских печах, а также дуговых электросталеплавильных печах намного ниже, что обусловлено конструктивными особенностями этих агрегатов. В этих агрегатах скорость обезуглероживания металла при продувке ванны кислородом обычно составляет 0,025 – 0,04 %/мин.

Результаты исследования скорости окисления углерода при использовании твердых окислителей показаны на рисунке 10.3. Из приведенных данных видно, что при сохранении достаточного перегрева металла над температурой плавления подача железной руды в количестве 1% от массы металла сопровождается окислением 0,16% углерода. При малом темпе присадок железной руды фактические скорости окисления углерода могут быть существенно выше расчетных значений в связи с поступлением в ванну кислорода из атмосферы печи. С увеличением скорости подачи руды поступление кислорода из газовой фазы сперва уменьшается, а затем прекращается. При этом углерод окисляется только за счет кислорода руды, а кислород из атмосферы печи расходуется на дожигание выделяющегося из ванны CO до CO2 и накопление оксидов железа в шлаке.


Зависимость скорости окисления углерода в 380-т мартеновской печи в начале рудного кипения от расхода железной руды. Цифры у точек – количество плавок

Рисунок 10.3 – Зависимость скорости окисления углерода в 380-т мартеновской печи в начале рудного кипения от расхода железной руды. Цифры у точек – количество плавок: 1 – скорость окисления углерода за счет поступления кислорода из атмосферы печи; 2 – за счет кислорода железной руды (0,16% C на 1% руды)

Окисление углерода кислородом твердых окислителей является сильной эндотермической реакцией, поэтому ее скорость обычно определяется возможной интенсивностью нагрева ванны. В современных крупных мартеновских печах скорость обезуглероживания металла обычно не превышает 0,02 %/мин, составляя в среднем в периоде плавления 0,01 – 0,015 %/мин. В периоде рудного кипения средняя скорость окисления углерода уменьшается до 0,005 – 0,008 %/мин.

При окислении углерода за счет поступления кислорода из газовой фазы сталеплавильного агрегата скорость окисления углерода обычно составляет 0,004 – 0,006 %/мин.

  10.3 Скорости окисления углерода в реальных сталеплавильных процессах
РЕКЛАМА НА САЙТЕ

КНИГИ ПО МЕТАЛЛУРГИИ