5. Розрахунки рівноваги реакцій взаємодії елементів з киснем, розчиненим в металі

При розрахунках рівноваги реакцій взаємодії елементів з розчиненим киснем можуть розв'язуватися дві задачі.

1. Розрахунок концентрації елементу, рівновагий з киснем.

2. Розрахунок концентрації кисню, рівновагий з даним елементом.

Перша задача розв'язується при розрахунках окислення домішок, друга - при розрахунках розкислення металу.

Найбільші труднощі при розв'язанні першої задачі в відсутності в більшості випадків даних концентрацій кисню, розчиненого в металі при окислені домішок. В цей період концентрація кисню вище концентрації, рівновагої з вуглецем, але нижче рівновагої з FeO шлаку. В таких випадках можливо використовувати відомі статистичні дані про зв'язок концентрацій кисню і вуглецю в процесі окислення домішок [5,6].

Для киснево-конверторного процесу

. (43)

Для кислого мартенівського процесу.

. (44)

Для основного мартенівського процесу

. (45)

Для бесімерівського і томасівського процесів

. (46)

Розрахунок рівноваги реакцій взаємодії елементів з розчиненим в металі киснем.

5.1. Вуглець

Реакція звичайно висловлюється .

Для вмісту вуглецю до 1%, а в багатьох випадках до 2%, [6] і константа рівноваги розраховується по виразу [7]

. (47)

При великих концентраціях вуглецю необхідно, вводити поправку на зміну активностей вуглецю і кисню.

, (48)

звідки

. (49)

Обробка даних Д. Элліота, приведених в [6] концентрації кисню, рівновага з вуглецем може бути представлена виразом

, (50)

відповідно, концентрація вуглецю, рівновага з киснем, буде

. (51)

При розрахунках реальних процесів необхідно враховувати, що є сумою тисків атмосферного і гідростатичного. При середній глибині сталеплавильної ванни 0,7 м і нормальному атмосферному тиску .