![]() |
![]() |
![]() |
3.1.3 Скорость реакций во вторичной реакционной зоне и способы ее регулирования |
В пункте 3.1.1 показано, что в первичной реакционной зоне вдуваемый в ванну кислород расходуется преимущественно на окисление железа. Образовавшийся при этом FeO частично растворяется в металле по реакции (3.5), а оставшееся его количество поступает в шлак.
Во вторичной реакционной зоне протекает перераспределение кислорода между оксидами железа шлака и примесями металла, обладающими более высоким химическим сродством к кислороду в сравнении с железом. Скорость перераспределения кислорода зависит от интенсивности перемешивания металла и шлака, которую в первом приближении можно охарактеризовать мощностью перемешивания ванны всплывающими пузырями оксида углерода.
При подъеме пузырей CO с начальной глубины H к поверхности металла мощность перемешивания металла в результате изотермического расширения газа можно определить из уравнения
Анализ уравнения (3.12) показывает, что при неизменной интенсивности продувки мощность перемешивания ванны определяется скоростью окисления углерода и глубиной проникновения струи кислорода в металл. При помощи этого уравнения можно объяснить ряд явлений, которые наблюдаются при рафинировании металла продувкой кислородом:
- Для обеспечения высокой скорости растворения извести в шлаке в начальном периоде кислородно-конвертерной плавки необходимо получить шлаки с высоким содержанием FeO.
- При выплавке стали в кислородных конвертерах в середине продувки обычно наблюдается значительное понижение содержания FeO в шлаке.
- При выплавке стали в кислородных конвертерах после подачи в расплав расчетного количества кислорода возможна ситуация, когда концентрация углерода в металле соответствует марке выплавляемой стали, а температура металла не позволяет нормально провести операции выпуска и разливки. При этом возникает необходимость в дополнительной продувке, которая позволит нагреть металл без значительного изменения концентрации углерода.
- При выплавке стали в кислородных конвертерах донного дуться окисленность шлака при прочих равных условиях значительно ниже, чем в конвертерах верхнего дутья.
С этой целью продувку начинают при помощи фурмы, расположенной над уровнем спокойного металла на высоте 1,5 – 3,0 м. При этом уменьшается глубина проникновения струи кислорода в расплав, снижается интенсивность перемешивания металла и шлака и скорость реакций во вторичной реакционной зоне. Это способствует обогащению шлака поступающими из первичной реакционной зоны оксидами железа.
Это явление объясняется тем, что в середине продувки основное количество вдуваемого в ванну кислорода расходуется на обезуглероживание расплава. При этом увеличивается количество выделяющегося из ванны газа, повышается интенсивность перемешивания металла и шлака и скорость реакций во вторичной реакционной зоне.
Эта задача решается продувкой металла при помощи фурмы, расположенной на большой высоте над уровнем расплава. При этом в первичной реакционной зоне окисляется железо и за счет тепла, выделяющегося при протекании этой реакции, происходит нагрев ванны. А малая скорость реакций во вторичной реакционной зоне способствует обогащению шлака оксидами железа при незначительном изменении химического состава металла.
Это объясняется тем, что при продувке металла кислородом через донные фурмы струя кислорода проникает в расплав на максимально возможную глубину. При этом интенсивное перемешивание ванны способствует высокой скорости реакций во вторичной реакционной зоне, что ведет к понижению концентрации FeO в шлаке.
Уменьшение содержания FeO в шлаке наблюдается также в конвертерах комбинированного дутья при использовании дополнительной продувки ванным газом через днище и др.
![]() |
![]() |
![]() |
3.1.3 Скорость реакций во вторичной реакционной зоне и способы ее регулирования |