6.Охарактеризуйте механізм реакцій які протікають при окислюванні домішок металу киснем газової фази сталеплавильного агрегату.
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
.
Кроме того, окислительной способностью
по отношению к железу и низшему его
оксиду обладают продукты горения топлива
(
и
).
процесс включает следующие основные звенья:
Массоотдача кислорода из объема газовой фазы к поверхности раздела газ – шлак;
Окисление кислородом газовой фазы
до
у поверхности раздела газ – шлак;Массоперенос в объеме шлака от поверхности раздела газ – шлак к поверхности раздела шлак – металл;
Восстановление железом жидкого металла по реакции
;
(3.13)
Растворение кислорода в жидком металле по реакции (3.5);
Окисление примесей металла растворенным в металле кислородом и ;
Массоперенос 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.
8.Обґрунтуйте потребу у періоді «чистого» кипіння у перебігу доводки плавки в мартенівський печі.
Чистое кипение, то есть окисление углерода протекает без добавления дополнительных элементов. Именно в момент чистого кипения сталь приобретает необходимые химические свойства. Главной задачей периода чистого кипения является нагрев металла до температуры, которая обеспечивает нормальное выполнение операций выпуска и разливки плавки.
В периоде чистого кипени присадки железной руды не проводятся, и ванна кипит только за счет поступления кислорода из шлака и атмосферы печи. Продолжительность периода чистого кипения обычно составляет 30 – 40 минут. К началу этого периода содержание углерода в металле должно быть на 0,15 – 0,2% выше необходимого перед выпуском плавки.
Реакция 1/2О2газ + [С] = СОгаз протекает с выделением тепла и интенсивность насыщения ванны кислородом может быть очень велика. Повышение температуры во всех случаях способствует протеканию реакции окисления углерода. Таким образом, чем выше температура металла и чем лучше питание ванны кислородом, тем интенсивнее развивается реакция окисления углерода.
9. Обґрунтуйте потребу у присутності певної кількості кремнію та марганцю у складі металевої шихти при виробництві сталі у кисневих конверторах.
Состав чугунов, перерабатываемых на разных заводах, изменяется в широких пределах: 4,0—4,8 % С; 0,1—2,6 % Мп; 0,3-2,0% Si; 0,02-0,07% S; < 0,3 % Р. Однако опыт показал, что для обеспечения высоких технико-экономических показателей процесса содержание составляющих чугуна целесообразно ограничивать в определенных узких пределах.
При излишне высоком содержании кремния возрастает расход извести для ошлакования образующейся SiO2 и увеличивается количество шлака в конвертере, что ведет к росту потерь железа и теплопотерь со сливаемым шлаком; понижается также стойкость футеровки конвертера. Вместе с тем при очень низком (< 0,3 %) содержании кремния замедляется шлакообразование в связи с медленным растворением извести из-за слишком низкого содержания SiO2 в первичных шлаках. Положительной стороной повышенного содержания кремния является то, что возрастает количество тепла от его окисления; это позволяет увеличить расход лома. Большинство отечественных заводов работают на чугунах с содержанием кремния 0,6—0,9 %, что, очевидно, близко к оптимальной величине.
Оптимальной величиной содержания марганца в чугуне в течение многих лет считали 0,7—1,1 %. Стремление конвер-терщиков применять чугуны со столь высоким содержанием марганца вызвано тем, что при более низком его содержании существенно замедляется шлакообразование, поскольку в первичных шлаках будет содержаться мало оксида МпО, ускоряющего растворение извести. Однако большая часть марганца при конвертерной плавке окисляется и безвозвратно теряется со шлаком в виде МпО. С учетом этого, а также того, что выплавка чугуна с повышенным (0,5—0,7 % и более) содержанием марганца требует добавки в шихту доменных печей дефицитной марганцевой руды, в последние годы выплавляют маломарганцовистые чугуны (0,5—0,1 % Мп). При их переработке в кислородных конвертерах применяют ряд мер по ускорению шлакообразования.