Теоретические основы металлургического производства
  16.3 Общая термодинамическая характеристика реакции окисления хрома

Обладая переменной валентностью, хром при взаимодействии с кислородом образует следующие оксиды: основной CrO, амфотерный Cr2O3 и кислотный CrO3. При температурах сталеплавильных процессов наиболее устойчивым из них является Cr2O3.

В сталеплавильных процессах хром может окисляться в результате взаи-модействия с оксидами железа шлака и растворенным в металле кислородом по реакциям

По ходу плавки окисление хрома протекает преимущественно по реакции (16.3), при легировании металла – по реакции (16.5).

В кислых шлаках не исключена возможность образования CrO. Кроме того, в шлаках основных процессов возможно образование шпинелей (MeO*Cr2O3, где – MeO-FeO, MnO, CaO, MgO), а в кислых шлаках – силикатов.

Реакция (16.3) является сильной экзотермической реакцией, которая с большей полнотой протекает в направлении образования оксида хрома при низких температурах начального периода плавки. Если первичный шлак с высоким содержанием оксидов хрома сохранить в сталеплавильном агрегате до конца плавки, то при высоких температурах заключительного периода плавки будет наблюдаться восстановление хрома. Эта закономерность используется при выплавке легированной хромом стали с применением хромсодержащего лома.

Полнота протекания реакции в направлении образования оксидов хрома и величина коэффициента распределения хрома между шлаком и металлом (LCr=(Cr)/[Cr]) зависит также от окисленности и основности шлака.

Зависимость величины LCr от окисленности шлака при температурах конца плавки в основных сталеплавильных агрегатах (1550 – 1650оС) удовлетворительно описывается эмпирической формулой

Зависимость коэффициента распределения хрома между шлаком и металлов от основности шлака

Зависимость величины LCr от основности шлака в том же интервале температур показана на рисунке 16.1. При одинаковых температурах коэффициент распределения хрома между шлаком и металлом в кислых процессах примерно в два раза меньше, чем в основных. Это означает, что в основных шлаках реакция образования шпинелей получает большее развитие, чем реакция образования силикатов в кислых шлаках. Обычно при температурах конца плавки величина LCr в основных процесса составляет 4 – 8, в кислых процессах – 2 – 4.

Рисунок 16.1 – Зависимость коэффициента распределения хрома между шлаком и металлов от основности шлака при 1550 – 1650оС

При обычных температурах сталеплавильной ванны в основном шлаке растворяется 5 – 6% Cr2O3. В связи с этим предельно допустимое содержание хрома в металлической шихте мартеновских печей и кислородных конвертеров составляет около 1%. На практике концентрацию хрома ограничивают 0,5%, т.к. хром интенсивно окисляется в первой половине плавки и содержание Cr2O3 в шлаке может оказаться недопустимо высоким.

  16.3 Общая термодинамическая характеристика реакции окисления хрома
РЕКЛАМА НА САЙТЕ

КНИГИ ПО МЕТАЛЛУРГИИ