Acasă | Despre noi | feedback-ul
Din practica producția de oțel electric în cuptoare electrice cu arc este cunoscut faptul că, în procesele de perioada de recuperare dezoxidare și metal desulfurarea trece foarte încet, în special în cuptoare mari, cu o baie adâncă, prin aceea că acestea sunt realizate într-un cuptor de oală de turnare [2].
În general, rata deoxidării și desulfurizării în interacțiunea unui metal cu zgură este exprimată prin ecuația:
unde este timpul, s; - coeficient de transfer de masă, în funcție de rata de difuzie în metal și zgură și de puterea de amestecare a metalului cu zgură; Fyd este suprafața specifică de contact a metalului cu zgura, egală cu raportul dintre suprafața totală de contact F, m 2 și volumul metalului V, m 3; [C] - concentrația de oxigen și sulf în metal,%; [C] p - concentrații de echilibru de oxigen și sulf,%.
Concentrațiile de echilibru se calculează prin ecuațiile:
unde Ls este coeficientul de distribuire a sulfului între metal și zgură. Coeficienți de transfer de masă. difuziile D0 și Ds sunt legate în mod inseparabil de viscozitatea zgurii și a metalului. Conform ecuației lui Einstein, la o temperatură constantă și o anumită dimensiune a particulelor, produsul coeficienților de vâscozitate și difuzie D este o constantă (D-const).
Vâscozitatea zgurii este de aproximativ 10-100 ori mai mare decât vâscozitatea metalului, iar coeficientul de difuzie în zgură este la fel de mult mai mic decât în metal. Rezultă că rata de difuzie în zgură este elementul limitativ al vitezei de reacție atunci când metalul este tratat cu zgură în ladă [1].
Pentru a crește viteza proceselor de desulfurare, este necesar să se reducă viscozitatea zgurii prin creșterea:
Rata de desulfurare în interacțiunea metalului cu zgura este direct proporțională cu suprafața specifică pe unitatea de volum a metalului. Metoda cea mai simplă și cea mai eficientă pentru creșterea Fy este emulsificarea zgurei atunci când metalul este eliberat din cuptor în ladă de la altitudine mare. Valoarea FDI crește brusc cu gradul de emulsificare a zgurii și cu scăderea razei particulelor de zgură. Radius de picături de zgură:
unde este tensiunea interfazată, mJ m. 2. C este coeficientul de curgere a zgurii din metalul lichid (C 1); H este înălțimea căderii fluxului de metal, m; - densitatea metalului, kg / m3.
Puritatea metalului în incluziunile de zgură depinde de viteza de fuziune a picăturilor de zgură fină, de viteza de apariție a incluziunilor de zgură și de durata îmbătrânirii metalului în ladă. Rata de confluență dintre două capule de aceeași rază, conform datelor publicate, este direct proporțională cu tensiunea interfacială și este invers proporțională cu viscozitatea zgurii:
Trebuie avut în vedere faptul că se schimbă una până la două ori și poate varia între cinci și zece ori, astfel încât viscozitatea zgurii are o influență decisivă asupra vitezei de coagulare a particulelor de zgură [1].
Rata de apariție a particulelor de zgură într-un metal este aproximativ determinată de legea lui Stokes:
unde g este accelerația datorată gravitației, m / s 2; r este dimensiunea (raza) particulei; pw este densitatea zgurii.
Reducerea conținutului de sulf în metal în timpul procesului de topire are loc ca urmare a trecerii la zgură. Această tranziție poate fi descrisă prin ecuații stoichiometrice:
[FeS] + (CaO) = (CaS) + (FeO); (2.7)
[FeS] + (MnO) = (MnS) + (FeO); (2.8)
[FeS] + (MgO) = (MgS) + (FeO). (2.9)
Din aceste ecuații, se poate stabili că gradul maxim de desulfurare este obținut prin oxidul de calciu din zgură. Se obține un grad mult mai scăzut de desulfurare datorită oxidului de mangan din zgură, deoarece la NMnO = NCaO și aceeași concentrație de oxid de fier, coeficientul de distribuție a sulfului dintre zgură și metal este de aproximativ un ordin de mărime mai mic. Desulfurarea cu oxid de magneziu este destul de nesemnificativă. Odată cu aceasta, există o distribuție de sulf între metal și zgură:
În consecință, desulfurarea oțelului în timpul procesului de topire are loc în principal ca urmare a distribuției între metal și zgură și legarea oxidului de calciu în zgură [7]. O creștere a conținutului de CaO în zgură promovează o îndepărtare mai completă a sulfului din metal. Întrucât silicele leagă oxidul de calciu, creșterea conținutului acestuia agravează desulfurarea. Cu alte cuvinte, se poate spune că desulfurarea este promovată prin creșterea bazicității zgurii. Înregistrările reacțiilor de desulfurare ale oțelului în ecuații reflectă numai relațiile stoichiometrice, iar constantele de echilibru ale acestor reacții sunt în mod formal termodinamice. Această înregistrare nu reflectă forma existenței particulelor de reacție și nu permite explicarea unor date experimentale, de exemplu, efectul conținutului de oxid de fier în zgură asupra gradului de desulfurare [7]. Conform ideilor moderne despre structura ionică a zgurilor lichide, reacțiile de desulfurare pot fi descrise prin ecuațiile:
[Fe] + [S] = (Fe2 +) + (S2); (2.11)
[S] + (O2) = (S2) + [0]; (2.12)
Din ultimele două ecuații, o creștere a raportului de distribuție de sulf între zgură și metal, adică. E. Gradul de desulfurization, contribuie la scaderea fracția molară a anionilor de sulf (NS 2) și creșterea fracția molară a anionilor de oxigen (NO 2) în zgură. Ambele condiții sunt îndeplinite cu o creștere a conținutului principalilor oxizi din zgură și cu o scădere a conținutului de oxizi acide. Într-adevăr, în conformitate cu mai sus (2.11 și 2.12) reprezentări ale structurii ionului constituind zgurile de oțel de bază, introducerea oxizilor de bază în zgură crește concentrația de anioni de oxigen, iar creșterile relative (de exemplu, 100 g de zgură) numărul de anioni [7]. În cazul introducerii oxizilor acizi cu P2 O5 SiO2 sau complecși sau complexe formate-siliciu fosforkislorodnye ce consuma anioni de oxigen și este însoțită de o scădere a numărului total de anioni. În ceea ce privește efectul asupra concentrației de oxigen de anioni în zgură, că toți oxizii de bază (CaO, MnO, MgO, FeO) echivalent 1 mol de fiecare dintre ele contribuie la zgură 1 mol de ioni de oxigen. Trebuie remarcat faptul că ele nu sunt echivalente din cauza diferenței în razele cationilor constituenți (având aceeași încărcătură).
Anionii de sulf, caracterizate prin la aceeași încărcare o rază mai mare decât anionii de oxigen (rs 2- = 0174 nm, sau 1,74 A; Rô 2- = 0132 nm, sau 1,32 A), concentrate în special în apropierea cea mai mare de cationi de calciu (rca 2 + = 0,106 nm sau 1,06 A) și într-o măsură mai mică pentru cationii de mangan (rMn2 + = 0,091 nm sau 0,91 A). Anionii de oxigen este, în schimb, sunt concentrate în cationi de fier (RFE 2+ = 0083 nm sau 0,83 A) și cationi de magneziu (RMG 2+ = 0078 nm sau 0,78 A). Prin urmare, creșterea conținutului de hidroxid de calciu (Ca 2+ cationi) determină scăderea coeficientului activității de sulf și creșterea activității de oxigen în zgură, care, respectiv, cu ultimele două ecuații de condiții de echilibru, crește gradul de desulfurizare. Într-o măsură mai mică, creșterea conținutului de MnO în zgură este afectată. Astfel, desulfurarea contribuie în principal crește conținutul de CaO și reducerea conținutului de SiO2 și P2 O5 în zgură, adică. E. Creșterea zgură bazicitate [7].
Figura 2.1 Efectul bazicității zgurii asupra coeficientului de distribuție a sulfului între metal și zgură în perioada de oxidare a topirii în cuptoarele cu arc
Figura 2.2. Efectul conținutului de oxid de fier în zgură asupra coeficientului de distribuție a sulfului la fracția molară a bazelor "libere": I - zguri de furnal; II - zgură de topire a topiturii electrice, III - zgură oxidativă de topire electrică.
Oxidul de fier adaugă la zgură cationii de fier și anionii de oxigen, care au efect opus asupra desulfurizării. O creștere a conținutului de (O2) și, prin urmare, o creștere a numărului total de anioni din ultimele două ecuații contribuie la desulfurizare. Creșterea concentrației (Fe2 +), în conformitate cu ecuația penultimă, dimpotrivă, se înrăutățește. La un conținut ridicat de oxid de fier din zgură, atunci când concentrația ridicată și (O 2) și (Fe 2+), cu o schimbare a efectului conținutului de oxigen și fier cationi anioni compensate substanțial. Prin creșterea (FeO) de la 0,5 până la 1,0% din concentrația de cationi (Fe 2+) va fi dublată și anionii (O 2) aproape nu se schimba, deoarece acestea sunt realizate în toate zgură de bază și oxizii din bazicitatea zgură concentrarea lor este minunată. Prin urmare, cu un conținut redus de oxid de fier în zgură, efectul său negativ asupra coeficientului de distribuție a sulfului dintre metal și zgură este puternic manifestat.
Articole similare
-
Regulile Casco în Rosgosstra Principalele prevederi, lumea femeilor
-
Principalele prevederi ale filozofiei lui Platon - stadopedia
Trimiteți-le prietenilor: