Краткие сведения о физико-химических процессах производства стали, страница 5

Знание принципа Ле-Шателье облегчает управление процессами конвертерной плавки.

Например, легко решить, каким должен быть шлак, чтобы более полно протекала реакция десульфурации:

[S] + Fe + (CaO) = (CaS) + (FeO).

В соответствии с принципом Ле-Шателье реакция пойдет вправо, если увеличить концентрацию компонентов, стоящих в левой части уравнения, и уменьшить концентрацию компонентов, стоящих в правой части.

Следовательно, для более полной десульфурации (ход реакции вправо) шлак должен содержать большое количество СаО и малое FeO.

Основные реакции конвертерных процессов

Окисление углерода. Окисление избыточного углерода – одна из основных задач конвертерной плавки, поскольку чугун содержит от 2,8 до 4,6 % С, а выплавляемая сталь – значительно меньше.

Углерод при температурах сталеплавильных процессов окисляется в основном до СО, а до СО₂ окисляется менее 10% углерода.

Окисление углерода, растворенного в металле, может происходить по следующим реакциям:

[С] + 1/2 О₂ = СО  +152 470 Дж/моль;

[С] + [О] = СО  +22 370 Дж/моль;

[С] + (FeO) = CO + Fe –98 840 Дж/моль.

Третья реакция сопровождается поглощением тепла, о чем свидетельствует знак минус.

Окисление углерода сопровождается образованием газовой фазы – пузырей СО.

Растворимость СО в железе ничтожно мала, поэтому при окислении углерода из ванны выделяются пузыри СО, вызывая эффект кипения ванны, ее перемешивание и вспенивание.

Реакция окисления углерода необратима, так как продукт реакции СО удаляется из ванны.

Скорость реакции окисления углерода определяется скоростью подачи окислителя (кислорода) и условиями образования и выделения газообразного продукта реакции СО.

В любой точке конвертерной ванны пузырь СО может образоваться, если давление в нем Р_СО превысит следующую величину:

Р_СО ³ Р_атм + Р_мет + Р_шл + Р_п.н.