16. Які засоби та технологія окислювання вуглецю в ванні сучасної дсп?

Ввиду малых значений коэффициентов молекулярной диффузии в спокойном не перемешиваемом металле массоперенос вещества даже при высоких температурах протекает очень медленно. Поэтому большинство сталеплавильных процессов может быть реализовано за технологически приемлемый промежуток времени только при проведении мероприятий, направленных на увеличение скорости тепло- и массообменных процессов.

С этой целью при выплавке стали в кислородных конвертерах, мартеновских и дуговых электросталеплавильных печах вместе с металлической шихтой в ванну сталеплавильного агрегата обычно вводят избыточное количество углерода, который затем по ходу плавки непрерывно окисляют.

Окисление углерода сопровождается образованием большого количества газообразных продуктов реакции (окисление 1 кг углерода при 1500^оС сопровождается образованием более 10 м³ ). Удаляясь из ванны в виде пузырей, этот газ обеспечивает интенсивное перемешивание металла и шлака, увеличивая скорости тепло- и массообменных процессов на несколько порядков, что позволяет закончить плавку за технологически приемлемое время.

Конвертеры, мартеновские и электросталеплавильные печи относятся к открытым сталеплавильным агрегатам, в давление в рабочем пространстве которых близко к атмосферному. Приняв = 0,1 МПа, получим

.

Последнее уравнение может быть использовано для определения равновесных соотношений между концентрациями углерода и кислорода в жидком железе при содержании углерода от 0,05 до 1,2 – 1,5%.

17.Обгрунтуйте засоби регулювання потужності електричної дуги.

Уже отмечалось, что преобразование электрической энергии в тепловую в дуге происходит в результате ускорения в электри­ческом поле заряженных частиц, которые в дальнейшем передают часть полученной энергии нейтральным атомам и молекулам. По­этому мощность, выделяющаяся в дуге, определяется количеством заряженных частиц и ускоряющим напряжением. В целом мощность дуги может быть охарактеризована произведением силы тока на величину падения напряжения в дуге, т. е.

Так как основное падение напряжения приходится на столб дуги, то и преобразование электрической энергии в тепловую также происходит в основном в столбе. В среднем на каждую единицу длины дуги (/ ) приходится мощность

где Е — градиент напряжения в дуге.

Из выражения (10) следует, что изменять количество выделяю­щегося в дуге тепла можно изменением силы тока или напряжения. Последнее же можно изменить либо за счет изменения длины дуги при прежнем градиенте потенциала в дуге, либо за счет изменения градиента напряжения при постоянной длине дуги.

При прочих равных условиях градиент напряжения в дуге опре­деляется составом газа, в котором происходит разряд. Градиент напряжения тем больше и, следовательно, тем больше удельная

мощность дуги и тем выше ее температура, чем больше потенциал ионизации газа. Средняя температура дуги Тд связана с потенци­алом ионизации выражением

где Т — температура, К.

Эта формула не учитывает влияния на температуру дуги силы тока, давления газа, способа охлаждения и других факторов, и явля­ется поэтому весьма приближенной. Но она позволяет оценить при­мерные границы температуры дуги. Учитывая, что потенциал иони­зации металлов колеблется в пределах от 6 до 8 В (табл. 2), темпе­ратуру горящей в парах металла дуги можно оценить в 4730— 6230° С. Потенциал ионизации газов выше, следовательно, выше и тем­пература дуги, горящей в газах. Самый высокий потенциал иони­зации (почти 25 В) свойствен легким инертным газам, поэтому температура дуги в инертных газах может достигать 14700° С и более.

Выбирая в качестве параметра для регулирования мощности дуги силу тока или напряжение, необходимо учитывать не только электротехнические возможности установки, но и теплофизические последствия изменений характеристик разряда, а именно послед­ствия в передаче тепла от дуги к нагреваемому объекту.