Современные процессы рафинирования стали
  2.2 Десульфурация металла ковшевым шлаком

Эффективность десульфурации металла шлаком принято характеризовать величинами равновесного и фактического коэффициента распределения серы между шлаком и металлом (LS=(S)/[S]).

Константа равновесия реакции

определяется из выражения

С учетом соотношения

из уравнения (2.6) получим

Из уравнения (2.8) следует, что высокие значения коэффициента распределения серы между шлаком и металлом могут быть получены при высокой основности шлака и низком содержании оксида железа, а также обладающего сходными химическими свойствами оксида марганца.

На рисунке 2.3 приведены данные о влиянии расхода аргона, а также содержания оксидов железа и марганца в шлаке на величину коэффициента распределения серы при обработке стали на УКП в 50-т ковше.

Зависимость коэффициента распределения серы между шлаком и металлом от окисленности шлака и интенсивности продувки

Рисунок 2.3 – Зависимость коэффициента распределения серы между шлаком и металлом от окисленности шлака и интенсивности продувки: 1 – расход аргона 0,5 нм3/мин; 2 – 1,8 нм3/мин

Из рисунка видно, что при наличии в шлаке FeO и MnO величина коэффициента распределения серы между шлаком и металлом быстро уменьшается. Поэтому для внепечной десульфурации металла рекомендуют использовать шлаки, в которых содержание CaO приближается к растворимости его в шлаке при температуре обработки, а суммарное содержание FeO и MnO не превышает 1,0 – 1,5%.

Зависимость фактических значений коэффициента распределения серы от интенсивности продувки свидетельствует о том, что реакция десульфурации не достигает термодинамического равновесия и результаты обработки определяются кинетическими факторами.

При десульфурации металла шлаком реакция протекает в диффузионной области. При этом ход процесса описывается кинетическим уравнением реакции первого порядка относительно концентрации серы в металле

где [S0] и [S] – исходное и конечное содержание серы в стали, %; k – константа скорости реакции, мин–1; t – время, мин.

Экспериментально установлено, что при продувке стали в ковше аргоном зависимость константы скорости реакции в уравнении (2.5) от мощности перемешивания описывается уравнением

При высокой интенсивности продувки дальнейшее увеличение расхода газа не сопровождается соответствующим ростом константы скорости реакции. Имеются данные о том, что при десульфурации металла шлаком константа скорости реакции быстро увеличивается при повышении скорости диссипации энергии до 200 – 300 Вт/т. Дальнейшее увеличение интенсивности продувки не целесообразно.

  2.2 Десульфурация металла ковшевым шлаком
РЕКЛАМА НА САЙТЕ

КНИГИ ПО МЕТАЛЛУРГИИ