МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ
Державний Вищий Навчальний Заклад
«КРИВОРІЗЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»
КРИВОРІЗЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ІНСТИТУТ
Конспект лекцій
із дисципліни
Теоретичні основи виробництва сталі в конвертерах і подових агрегатах
за напрямом підготовки 6.050401 «Металургія чорних металів»
спеціалізації «Металургія сталі»
Затверджено
на засіданні
науково-методичної ради
Криворізького
Металургійного Інституту
ДВНЗ «КНУ»
«28» серпня 2014 року
м. Кривий Ріг
2014 рік
Конспект лекцій для самостійної роботи студентів з дисципліни «Теоретичні основи виробництва сталі в конвертерах і подових агрегатах» за напрямом підготовки 7.050401 «Металургія чорних металів». Спеціалізації «Металургія сталі».
Укладач: доцент, к.т.н. Серветник В.М.
Рецензент: проф., д.т.н. Лялюк В.П.
В посібнику розглянуті основи теорії процесів виробництва сталі, викладена термодинаміка і кінетика основних реакцій окислювального рафінування, які протікають в системі газ – шлак – метал, описані явища, котрі спостерігаються на поверхні розподілу фаз.
ЗМІСТ
ВСТУП……………………………………………………………………………..4
1. Загальні положення виробництва сталі……………………………………….5
2. Хімічна термодинаміка………………………………………………………...9
3. Хімічна кінетика………………………………………………………………12
4. Фізична хімія рідкої сталі…………………………………………………….16
5. Фізична хімія сталеплавильних шлаків……………………………………...24
6. Фізична хімія шихтових матеріалів………………………………………….31
7. Фізико-хімічні властивості газів……………………………………………..34
8. Поверхневі явища в сталеплавильних системах……………………………36
9. Струминні витікання………………………………………………………….39
10. Гідродинаміка багатофазних систем……………………………………….42
11. Тепло - та масо перенос……………………………………………………..46
12. Окислювальні процеси в сталеплавильних системах……………………..52
13. Розкислення та легування сталі…………………………………………….70
14. Шлакоутворення……………………………………………………………..75
15. Розчинення газів у металі та шлаці…………………………………………81
16. Випарювання…………………………………………………………………85
17. Розчинення твердих речовин у рідині……………………………………...90
18. Горіння в сталеплавильних процесах………………………………………94
19. Кристалізація та тверднення сталі………………………………………...100
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ…………………………………..….104
ВСТУП
Теорія металургії сталі складається з термодинаміки сталеплавильних процесів; кінетики хімічних реакцій сталеваріння; поверхневих явиш; гідродинаміки та газодинаміки рідини і газів, що беруть участь у сталеплавильних процесах; тепло – та масо переносу.
На цих підвалинах вирішуються питання комплексного опису таких фізико-хімічних процесів, як окислення домішок сталеплавильної ванни; розкислення сталі; випарювання речовин під час сталеплавильних процесів; розчинення речовин у рідких фазах; горіння газових і рідких палив; кристалізація і тверднення сталі та багато інших процесів, що в складовими частинами загального процесу виробництва сталі.
Усі закономірності фізичної хімії, загальної теорії металургійних процесів, теплотехніки, що вивчалися в попередніх дисциплінах повною мірою використовуються в теорії сталеплавильних процесів а урахуванням специфіки сталеплавильного виробництва.
В Україні питання теорії металургії сталі розроблялися в Дніпропетровському металургійному інституті (нині Державна металургійна академія України) академіком М.М.Дрброхотовим, професорами В.Й.Лапицьким, С.Л.Лєвіним, М.І.Ступарєм, членом-кореспондентом НАН України В.І.Баптизманським. У Київському політехнічному інституті, а пізніше в Московському інституті сталі і сплавів плідно працював професор ВЛ.Явойський, у Маріупольському металургійному інституті – професор М.Я.Меджибожський.
Українець за походженням П.Герасименко зробив великий внесок у теорію металургії сталі, працюючи в наукових установах Німеччини та Англії.
Великий внесок зробили також відомі вчені М.М.Карнаухов, В.О.Кожеуров, О.М.Самарін та ін.
Сьогодні теорія сталеплавильних процесів у більшості випадків пояснює явища» що спостерігаються в сталеплавильному виробництві, а іноді дає змогу апріорно передбачити результати впровадження в практику нових технологій.