- •Научные основы современных сталеплавильных процессов
- •Посвящается в.И. Явойскому
- •Глава 1
- •Глава 2
- •2.1 Кинетика гетерогенных высокотемпературных процессов и методы выявления их ведущего звена
- •2.2 Исследование процессов окислительного рафинирования имеющих место в производстве стали
- •2.3 Условия протекания окислительного рафинирования в сталеплавильных агрегатах
- •2.4 Реакция окисления углерода
- •Внутридиффузионный режим лимитирования процесса
- •2.7 Окислительные процессы в многокомпонентных расплавах на основе железа
- •2.10 Окисление серы
- •2.11 Деванадация
- •2.13 Современные представления о ходе процессов окислительного рафинирования расплавов на основе железа
- •Окислительное рафинирование в условиях современных сталеплавильных агрегатов
- •2.15 Характеристика и газодинамика кислородных струй сталеплавильных агрегатов
- •Форма и геометрические размеры реакционной зоны
- •Глава 3.
- •3.1 Общие положения
- •3.2 Маcсоперенос примеси в экстрагирующей фазе
- •3.3 Сера в металле и его десульфурация
- •3.4 Кинетика процесса десульфурации металла
- •3.5 Кинетика десульфурации металла за счет твердых тел (порошкообразными десульфураторами)
- •Глава 4. Раскисление стали и неметаллические включения.
- •4.1 Кислород в стали и ее раскисление
- •4.2 Термодинамика раскисления
- •4.3 Кинетика осадочного раскисления
- •4.4 Плавление и растворение в металле вводимых раскислителей
- •4.5 Взаимодействие растворенного в металле кислорода с введенным в него раскислителем
- •4.6 Образование зародышей новой фазы продуктов раскисления в объеме жидкого металла
- •4.7 Рост образовавшихся продуктов раскисления
- •4.8 Удаление продуктов раскисления из сферы протекания этой реакции
- •4.9 Переход включений из металла в шлак или другие контактирующие фазы
- •4.10 Неметаллические включения в готовом металле
- •Глава 5 газы в стали
- •5.1 Взаимодействие азота и водорода с расплавленным и охлаждающимися сплавами железа
- •5.2 Термодинамика взаимодействия азота с расплавами на основе железа
- •5.3 Методы изучения взаимодействия азота с металлами
- •5.4 Кинетика растворения азота в железе и его сплавах
- •Глава 6 поведение водорода в сплавах на основе железа
- •6.1 Некоторые особенности взаимодействия водорода
- •Со сплавами на основе железа
- •6.2 Природа газообразного водорода и взаимодействие его с металлами
- •6.3 Термодинамика сорбирования водорода расплавленными и твердыми сплавами железа
- •6.4 Кинетика растворения и выделения водорода из расплавов на основе железа
- •6.5 Состояние водорода в готовой стали его влияние на механические свойства стали и распределение водорода в металле
- •6.6 Поведение водорода при выплавке металла и при его внепечной обработке
- •Глава 7 основы обработки стали в ковше
- •7.1 "Внеагрегатная" или "ковшевая" обработка стали
- •7.2 Вакуумирование металла
- •7.3 Применение инертных газов
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •Научные основы современных сталеплавильных процессов
2.2 Исследование процессов окислительного рафинирования имеющих место в производстве стали
В производственных условиях процессы окислительного рафинирования расплавов на основе железа всегда осложнены целым рядом побочных, часто количественно трудно оцениваемых факторов. Как правило, наблюдаемые концентрации исследуемых компонентов являются суммарными результатами этих, одновременно протекающих, разнообразных процессов. Поэтому для изучения возможностей отдельных реакций окислительного рафинирования, для управления их направлением и скоростью приближения к заданному пределу или к состоянию равновесия, металлурги давно прибегли к лабораторным опытам. В этом случае легко свести к минимуму влияние физических процессов, сопровождающих реакцию, и, главное, научиться определять их скорость и находить способы изменения этой скорости.
Среди современных методов таких исследований необходимо назвать "метод висящей в электромагнитном поле капли", т.е. "плавку во взвешенном состоянии" и "метод падающей капли". С помощью этих методов изучена кинетика большинства из рассмотренных ниже реакций окисления примеси обычных и природнолегированных чугунов в потоке газообразного кислорода и некоторых окисляющих газовых смесей. Положительными особенностями этого метода являются:
-
Возможность точной количественной оценки удельной поверхности контакта металла и газа при каждой заданной скорости подвода газа.
-
Возможность определить характер контакта металла и газа в разных точках висящей капли, исходя из газодинамики омывающей каплю струи.
-
Возможность свести к минимуму или почти исключить тормозящее влияние "внутридиффузионного звена" процесса за счет весьма энергичного перемешивания металла индуцируемыми в нем вихревыми токами, и приблизить процесс к условиям, например, окисления компонентов диспергированного на мелкие капли металла в реакционных зонах продуваемых кислородом ванн промышленных сталеплавильных агрегатов.
-
Возможность детально изучить влияние "внешнедиффузионного звена" (скорости дутья, частоты его пульсаций и т.д.) на скорость процесса рафинирования металла.
Указанные выше преимущества дают возможность с помощью метода "висящей капли" особенно детально изучить реакцию окисления углерода, процессы перехода азота или водорода из газовой фазы в металл и обратно.
Для изучения реакции обезуглероживания, осложненной внутренним массопереносом, большую помощь оказывает метод падающей в атмосфере (или потоке) кислорода капли. Окисление шлакообразующих компонентов на начальной стадии этого процесса также удобно исследовать с помощью метода "плавки во взвешенном состоянии".
На стадии, когда образуется уже значительное количество шлака, подрывающего часть поверхности расплавленного металла и препятствующего окислению последнего, а также в тех случаях, когда для стимулирования процесса окисления необходимо применение специально компонуемого шлака, обычно используется "плавка в тигле". Этот метод, во многом уступая "плавке металла во взвешенном состоянии", все же необходим, например, для исследования процесса окисления фосфора, а также удаления до низких концентраций таких компонентов как Si, Mn, Cr и V.