Ответы на экзаменационный билет № 14, одно из заданий которого требует описать процесс получения чугуна

№14

1. С+СО₂=2СО    Т=1220К      Р_общ=1а.т.м.

∆G⁰_CO= -114280-85,69∙T= -218822

∆G⁰_CO2= -394970-0,543 ∙T= -395632,5

∆G⁰= -42011,1

lnK_p=42011,1 / 10138   K_p=63

(1-x)² / x=63                 

(1-x)²=63x

x²-2x-63+1=0

x²-65x+1=0

D=b²-4ac=4225       

x₁=65+65 / 2=65=0,65 об. %

3. Получение чугуна

Чугун это сплав Fe с С, содержащий постоянные примеси(Si,Mn,S,P), а иногда и легирующие элементы (Gr,Ni,V), как правило хрупок.

Получают из железорудных материалов в доменных печах. По микроструктуре различают серый, белый чугун (углерод в виде цементита и ковкий чугун путем отжига белого чугуна).

В качестве исходных руд только окислительные руды.

4 стадии науглероживания железа в современной доменной печи:

1) Происходит выпадение сажистого углерода на поверхности свежевосстановленного Fe по р-ии CO+H₂=Cсаж+H₂O; 2CO=C_саж+СO₂ происходит увеличение содержания углерода в чугуне.

2) Связана с первой. Характеризуется диффузией C_саж в массу метал. железа (950-1150)

2CO=C_саж+СO₂

3Fe+C_саж=Fe₃C

---------------------

3Fe+2CO= Fe₃C+ СO₂

3) Плавление Me с содержанием примерно 2% С при t выше 1150⁰С  и стекание капель по коксовой насадке с растворением углерода кокса в Ме.

3Fe+C_кокс=Fe₃C

4)Науглероживание – это процесс протекание в горне. Здесь с одной стороны продолжается растворение углерода кокса в жидком Ме, а с др. идёт окисление углерода чугуна в фурменных очагах.

Окончательное содержание С в чугуне зависит от устойчивости карбидов, кот. во многом определяется наличием в чугуне примесей Mn,Cr,V образуют карбиды, которые способствуют увеличению содержания углерода в чугуне.

4.

C=К-Ф+n

С₁=2-1+1=2

С₂=2-3+1=0