Теоретические основы металлургического производства
  3.2 Окисление примесей металла кислородом газовой фазы агрегата

Окисление примесей металла за счет поступления кислорода из газовой фазы получает наибольшее развитие при выплавке стали в мартеновских печах. Газовая фаза этих агрегатов содержит 2 – 5% кислорода, который вносится воздухом, подаваемым с некоторым избытком для сжигания топлива и дожигания выделяющегося из ванны CO. Кроме того, окислительной способностью по отношению к железу и низшему его оксиду обладают продукты горения топлива (CO2 и H2O).

Основные реакции, протекающие при окислении примесей металла кислородом газовой фазы мартеновской печи, показаны на рисунке 3.2.

Схема передачи кислорода из газовой фазы мартеновской печи в металл и окисления его примесей

Рисунок 3.2 – Схема передачи кислорода из газовой фазы мартеновской печи в металл и окисления его примесей: I – газ; II – поверхность раздела газ – шлак; III – шлак; IV – поверхность раздела шлак – металл; V – металл

Согласно приведенной схеме этот процесс включает следующие основные звенья:

  1. Массоотдача кислорода из объема газовой фазы к поверхности раздела газ – шлак;
  2. Окисление кислородом газовой фазы (FeO) до (Fe2O3) у поверхности раздела газ – шлак;
  3. Массоперенос (Fe2O3) в объеме шлака от поверхности раздела газ – шлак к поверхности раздела шлак – металл;
  4. Восстановление (Fe2O3) железом жидкого металла по реакции
  5. Растворение кислорода в жидком металле по реакции (3.5);
  6. Окисление примесей металла растворенным в металле кислородом и (FeO);
  7. Массоперенос (FeO) в объеме шлака от поверхности шлак – металл к поверхности шлак – газ, после чего описанные выше процессы повторяются.

Реакции окисления примесей металла кислородом газовой фазы сталеплавильного агрегата включает большое количество звеньев, связанных с массопередачей кислорода через поверхности раздела фаз, а также массопереносом его в объеме газовой фазы, металла и шлака. По этой причине скорости окисления примесей при поступлении кислорода из газовой фазы агрегата имеют минимальные значения.

В учебной литературе последних лет издания приводятся сведения о том, что в объеме жидкого шлака кислород переносится в виде иона FeO-2. Это утверждение основано на том, что при температурах сталеплавильных процессов Fe2O3 ввиду высокой упругости диссоциации является неустойчивым соединением. По этой причине присутствие его в шлаке возможно в виде химических соединений типа ферритов (MeO*Fe2O3). В основных сталеплавильных шлаках наиболее устойчивым соединением этого типа является феррит кальция, который согласно ионной теории строения шлаков диссоциирует на катион (Ca2+) и два аниона (FeO-2).

  3.2 Окисление примесей металла кислородом газовой фазы агрегата
РЕКЛАМА НА САЙТЕ

КНИГИ ПО МЕТАЛЛУРГИИ