Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Кинетика десульфурации металла за счет твердых тел




(порошкообразными десульфураторами)

Для понижения содержания серы в металле металлурги во многих странах давно применяют различные твердые присадки. Чаще всего для десульфурации чугунов применяли запрессованный в специальные патроны порошкообразный СаС 2, (иногда в смеси с плавиковым шпатом), порошкообразную известь и другие присадки.

Экспериментаторы и производственники, учитывая малые скорости диффузии в твердых телах, стремились облегчить процесс десульфурации и повысить его эффективность за счет увеличения удельной поверхности контакта твердых десульфураторов с металлом, например, давая десульфуратор в порошкообразном виде. Однако время пребывания таких порошкообразных присадок в контакте с жидким металлом (чугуном или сталью) часто было слишком незначительным и в результате эффективность десульфурации даже при вводе вместе с известью раскислителей (Al, Fe - Si и др.) не всегда оказывалась достаточной. Именно этим объясняется успешная эксплуатация в некоторых странах вращающихся печей для длительной десульфурации чугунов за счет свежеобожженной извести. Этот вопрос необходимо рассмотреть подробнее.

О процессах, протекающих на поверхности контакта металла и порошкообразной извести можно составить некоторое представление по работе [122], где изучался процесс растворения кусковой извести в кислородно-конвертерном шлаке. Из рис. 34 видно, что в течение даже длительной выдержки (при t ~1480 °С) на поверхности кусков извести образуется пронизанный компонентами шлака слой толщиной всего 200-300 микрон. Скорость просачивания через него компонентов шлака зависит от его состава и температуры. Например, коэффициент диффузии оксидов железа составляет при температурах 1266 °С, 1371 °С, 1482 °С соответственно 3,23×10-11 3,35×10-9 и 3,72×10-8 см2/сек [122]. Толщина этой "прошлакованной" зоны определяется уравнением:

 

y =kt, (108)

 

где у – толщина "прошлакованного" слоя;

t – время;

К – константа скорости роста толщины "прошлакованной" зоны.

В исследованном интервале температур (до 1482 °C) kmax£1,25×10–11 м2/сек. Таким образом, в этих условиях скорость поглощения серы известью должна быть очень мала. Это подтверждается многочисленными промышленными опытами по десульфурации чугунов измельченной известью, хотя термодинамически этот процесс весьма возможен.

В работе [123] была изучена растворимость серы в насыщенном углеродом железе в присутствие CaO, CaS и оксида углерода. Полученные результаты подтвердили положение о реальности протекания процесса десульфурации известью. В работе [124] приведены интересные данные о десульфурации стали в вакуумной индукционной печи с использованием твердой плавленной извести и присадок в металл алюминия. Здесь ставилась задача достижения весьма высокой степени десульфурации стали – стремились достичь окончательного содержания серы в металле в пределах 0,001-0,002 %. Несомненно, что при использовании весьма плотной, кристаллически и химически очень неактивной плавленной оксида кальция, ведущим звеном процесса десульфурации является диффузия серы в извлекающей ее "внешней" твердой фазе. Это наглядно демонстрирует рис. 35. Он также показывает, что скорость десулъфурации резко возрастает при использовании для раскисления металла алюминия. В работе [124] c помощью петрографического и микро-рентгеноспектрального анализа установлено, что в этом случае в толщу плавленной оксида кальция проникает жидкий алюминат кальция – (СаО)5×(Al 2 O 3)3 (t пл=1430 °С ) или (СаО)3× Al 2 O 3 (t пл=1530 °С), который отлично растворяет серу и играет основную десульфурирующую роль. Проникновение образующегося при плавке цинка и серы в толщу плавленной извести видно по таблице 8. Очевидно, что в этом случае десульфурация металла протекает по схеме:

 

2 СaO тв+[ S ]+2/3[ Al ]=(CaS)+1/3(CaO)3 Al 2 O 3

 

Таблица 8 – Химический состав исходной плавленной СаО и стенок тигля после 13-ти проведенных в нем плавок

Анализируемый металл Расстояние от поверхности тигля, мм Химический состав, %
CaO Al 2 O 3 FeO Fe 2 O 3
Исходный оксид кальция 97,18 0,22 0,19 0,006
После проведения плавок 1-3 82,7 5,74 9,57 0,159
  82,25 4,32 7,17 0,100
  85,56 4,18 4,56 0,070
  86,76 4,03 3,65 0,043
  96,35 0,23 0,21 0,006

 

Возможно также, что в этом благотворную роль играет и восстановление кальция алюминием, и прямое взаимодействие с серой кальция, еще не успевшего испариться из металла. Таким образом, в определенных условиях заметную роль в кинетике десульфурации могут играть твердые фазы: известь, огнеупоры и т.п., в особенности если они смачиваются активными по отношению к сере легкоплавкими соединениями.

ГЛАВА 4.





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2016-12-05; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 466 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Наука — это организованные знания, мудрость — это организованная жизнь. © Иммануил Кант
==> читать все изречения...

2267 - | 2067 -


© 2015-2024 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.015 с.