Лекція 9 Особливості виведення домішок з металу

 Продування має три періоди при виробництві низьковуглецевих сталей і два – середню і високовуглецевих. Але чітких меж між періодами немає. (рис. ) стр.130.

У І періоді швидко (до сотих часток) окислюються [Si], [Mn] i [P] (до певної концентрації), уповільнено - [С]. У ІІ період інтенсивно окислюється [С], а вміст [Mn] і [Р] спочатку стабільний, а наприкінці частково відновлюється у наслідок підвищення температури. У ІІІ періоді швидко окислюється [Fe]. У зв’язку зі зростанням (FeO) [Mn] і [Р] частково окислюються, а окислення [С] уповільнюється через низький вміст [С].

 Окислення [Si] інтенсивно окислюється з першої хвилини продування за реакцією

[Si] + 2(FeO) = (SiO₂) + 2[Fe],

що протікає переважно у вторинній реакційній зоні та на межі метал-шлак. Отже

Окислюванню[Si] сприяє мала _(SiO2), велика _(FeO) і К_Si (низька температура ванни). Тому [Si] окислюється за перших 20 % часу продування. Далі [Si] істотно не відновлюється в результаті збільшення основності і протікання реакції

(SiO₂) + 2(CaO) = (2CaOSiO₂),

тобто зростання (2CaOSiO₂) і падіння вільного (SiO₂).

 Окислення – відновлення [Mn].

[Mn] має менш високу, ніж [Si], спорідненість з киснем, але швидко окислюється на початку продування за реакцією

[Mn] + (FeO) = (MnO) + [Fe],

що протікає там же, де і окислюється [Si]. Отже

Окисленню [Mn] сприяє мала _(MnO), величина _(FeO) і К_Mn (низька температура ванни). З підвищенням температури, _(MnO) і зниженні _(FeO) швидкість окислення [Mn] спадає, бо система метал-шлак наближається до рівноваги. Усередині продування вміст [Mn] стабілізується, потім [Mn] відновлюється до певного максимального значення. Відновленню [Mn] сприяє зменшення К_Mn у зв’язку зі зростанням температури, і збільшення коефіцієнту активності _(MnО) через підвищення основності шлаку, що превалює над розведенням (MnО) окислами кальцію і заліза. При низькому вмісті [С] заключна частина продування супроводжується окисленням [Mn], що пояснюється різким збільшенням (FeO) наприкінці продування.

 Окислення [С].

Максимальна швидкість вигорання [С] досягається після окислення [Si] і завершення часткового окислення [Mn] і [Р]. Водночас умови (термодинамічні та масообміні) перших 20-25 % тривалість продування сприятливі для окислювання [С] за сумарною реакцією

[С] + 0,5 {O₂} = {CO},

бо на окислення [C] використовується не лише кисень дуття, а й велика частина накопиченого в шлаці (FeO), що підтверджується зниженням (FeO).

Значення V_C визначається і_О2 і коефіцієнтом використання кисню дуття К_вик, який залежить від положення фурми і стану шлаку.

де

- маса вуглецю, кг/1 м³ О₂, окисленого за сумарною реакцією.

Слід відзначити, що 0,05 кисню втрачається на окислення {CO} до {CO₂} і ще 0,05 - [Fe] до (Fe₂ O₃), бо випарюється  2 кг Fe на 1 м³ О₂.

Якщо і_О2 = 2-6 м³/(тхв.), то . При [С] = 0,2-0,3 %, що є критичним, V_С різко зменшується, бо велика частка кисню витрачається на накопичення кисню в металі і (FeО) в шлаці. Якщо [С] = 0,05 %, то при і = 2-6 м³/(тхв.) V_С= 0,03-0,1 % [С]/хв.

 Видалення [Р]

[Р] окислюється при високому вмісті [С] за сумарними реакціями:

2[Р] + 5(FeJ) + 3(CaO) = (3CaOP₂O₅) + 5[Fe]

2[P] + 5(FeO) + 4(CaO) = (4CaOP₂O₅) + 5[Fe]