12. Поясніть, чому при виробництві сталі у лд-конверторах в середині плавки може спостерігатися підвищення вмісту сірки у металі.

В процессе продувки немного серы (5—10 % от количества удаленной серы) окисляется кислородом дутья и удаляется в виде SO₂ с отходящими газами. Остальная сера распреде­ляется между шлаком и металлом в соответствии с уравне­нием реакции десульфурации: [S] + Fe + (CaO) = (CaS) + + (FeO), тепловой эффект которой близок к нулю. Для ус­пешного протекания этой реакции необходимы высокая основ­ность шлака и низкое содержание в нем окислов железа. Конвертерный же шлак содержит значительное количество FeO (8—20% и более), поэтому десульфурация получает ограни­ченное развитие.

Шлаковая фаза начинает формироваться с первых секунд продувки, вначале она состоит из продуктов окисления сос­тавляющих жидкого чугуна; В результате растворения извести содержание СаО в шлаке возрастает, а содержание SiO₂, MnO и FeO снижается. Заметно уменьшается содержание FeO в период наиболее интенсивного окисления углерода (середина продувки), когда сильное развитие по­лучает реакция окисления углерода за счет окислов железа шлака. В конце продувки, когда углерода в металле мало, начинает окисляться железо и содержание FeO в шлаках воз­растает, причем тем значительнее, чем до более низкого содержания углерода в металле ведут продувку

.

13. Поясніть залежність швидкості розчинення вапна в сталеплавильних шлаках від вмісту оксидів заліза та марганцю у їх складі.

Практика показала, что без принятия специальных мер растворение извести происходит медленно. Это объясняется тем, что в образующейся в первые секунды продувки шлако­вой фазе содержится большое количество SiO₂ и, реагируя с этим оксидом, куски извести покрываются тугоплавкой обо­лочкой из двухкальциевого силиката 2СаО • SiO₂ (темпера­тура плавления 2130 °С), препятствующей дальнейшему раст­ворению. Поэтому необходимо добавлять компоненты, пони­жающие температуру плавления этого силиката, а также самой извести.

Наиболее эффективны в этом отношении CaF₂ и оксиды же­леза, в несколько меньшей степени МпО. С учетом изложен­ного в конвертер в начале продувки обычно присаживают плавиковый шпат (CaF₂), а обогащение шлака окислами желе­за достигают, начиная продувку при повышенном положении фурмы, и иногда за счет присадок железной руды, агломера­та, окатышей, боксита.

10.Поясніть низьку ефективності десульфурації металу при виробництві сталі у кисневих конверторах і мартенівських печах, а також в окислювальному періоді плавки в дугових електросталеплавильних печах.

Таким образом, распределение серы между шлаком и металлом является результатом протекания реакций

, (14.11)

, (14.12)

. (14.13)

При низких температурах начального периода плавки и малой основности шлака также обладает свойствами основного оксида. Поэтому может иметь место реакция

. (14.14)

Поэтому при анализе условий десульфурации металла шлаком обычно ограничиваются анализом условий протекания реакции (14.11) для которой

. (14.15)

Из уравнения (14.15) следует, что реакция (14.11) является сильной эндотермической реакцией, протеканию которой в направлении образования сульфида кальция должны способствовать высокие температуры заключительного периода плавки. Кроме того, образованию сульфида кальция по реакции (14.11) будет способствовать высокая основность шлака, малая активность и растворенного в металле кислорода.

Чтобы проанализировать влияние окисленности шлака на величину коэффициента распределения серы между шлаком и металлом реакцию (14.11) необходимо записать в виде

. (14.22)

Константа равновесия реакции (14.22) определяется из выражения

. (14.23)

С учетом соотношения

(14.24)

из уравнения (14.23) получим

. (14.25)

Из уравнения (14.25) следует, что для достижения высоких значений коэффициента распределения серы между шлаком и металлом необходима высокая основность шлака и низкая его окисленность. При высокой основности шлака наиболее высокие значения коэффициентов распределения серы достигаются в условиях доменной плавки. При содержании 0,1 – 0,2% коэффициент распределения серы между шлаком и металлом может достигать 100 и более.

Достаточно высокие для эффективной десульфурации металла значения коэффициентов распределения серы могут быть получены при содержании до 1,0 –1,5% в восстановительном периоде электроплавки.

В мартеновском и кислородно-конвертерном процессах, а также в окислительном периоде плавки в дуговых электросталеплавильных печах, значения коэффициентов распределения серы минимальны и обычно не превышают 10.

Поэтому одним из важнейших условий достижения высоких значений коэффициента распределения серы при окислительном рафинировании является уменьшение содержания в шлаке, которое при необходимости глубокой десульфурации не должно превышать 12 – 15%. Такие концентрации