Теоретические основы металлургического производства
  6.1 Основность шлаков

Химические свойства шлаков во многом определяются соотношением концентраций основных и кислотных оксидов, количественной характеристикой которого является основность шлака.

Универсальной формулой определения основности шлака (В) является отношение суммы концентраций основных оксидов к сумме концентраций кислотных и амфотерных оксидов

где k1, k2, k3 – коэффициенты, величиной которых учитывается эквивалентность FeO, MnO, MgO наиболее вильному основному оксиду CaO; k', k'', k''' – коэффициенты, величиной которых учитывается эквивалентность P2O5, Al2O3, Fe2O3 наиболее сильному кислотному оксиду SiO2.

На сегодняшний день точные значения коэффициентов эквивалентности различных оксидов не установлены. Поэтому практическое использование формулы (6.1) не представляется возможным. Обычно для расчета основности шлака пользуются упрощенным соотношением

а при переработке низкофосфористых чугунов основность шлака можно определять при помощи уравнения

Рассчитанная при помощи соотношений (6.2) и (6.3) величина основности шлака является достаточно точной его характеристикой при высоких температурах заключительного периода плавки. Однако, она не учитывает того, что при низких температурах начала плавки FeO обладает свойствами основного оксида. По этой причине образующиеся в начальном периоде плавки шлаки с высоким содержанием оксидов железа могут удалять из металла значительные количества серы и фосфора, имея основность В < 1. При высоких температурах конца плавки для успешного удаления серы и фосфора из металла основность шлака должна составлять не менее 2,5 – 3,0.

Вопрос о том, начиная с какого значения основности шлак можно считать основным, проще всего решается в рамках молекулярной теории его строения. Она предполагает, что свободные оксиды кальция появляются в шлаке тогда, когда весь находящийся в шлаке кремнезем связан в устойчивые ортосиликаты кальция по реакции

К аналогичному результату приводит использование ионной теории строения шлака. Она предполагает, что наличие в шлаке свободных анионов кислорода становится возможным, когда завершено образование анионов SiO4-4 в результате взаимодействия кремнезема с анионами кислорода, образующимися при диссоциации оксида кальция.

Сведения об основности шлака и содержании в нем оксида кальция, кремнезема и пентаоксида фосфора в различных периодах плавки в разных сталеплавильных агрегатах приведены на рисунке 6.1.

Изменение основности

Рисунок 6.1 – Изменение основности шлака и содержания (CaO) и (SiO2) и (P2O5) в различные периоды плавки в разных сталеплавильных агрегатах. Цифры у прямых – содержание (SiO2) и (P2O5), %

1 – доводка в кислой мартеновской печи при активном процессе; 2 – первая половина периода плавления в основной мартеновской и дуговой электросталеплавильной печах; 3 – по расплавлению в основной мартеновской и в окислительном периоде плавки в дуговой электросталеплавильной печи; 4 – в конце продувки в кислородном конвертере при переделе обычных чугунов и в основной мартеновской печи при проведении доводки без значительного обновления шлака; 5 – доводка в основной мартеновской плавки с многократным обновлением шлака; 6 – в конце плавки при выплавке стали с содержанием углерода менее 0,05%; 7 – восстановительный период плавки в дуговой электросталеплавильной печи

  6.1 Основность шлаков
РЕКЛАМА НА САЙТЕ

КНИГИ ПО МЕТАЛЛУРГИИ