ес десульфурації можна представити рівнянням реакції
[S] + (CaO) = (CaS) + [O]
Константа рівноваги реакції дорівнює:
kp = (74)
У результаті можна записати:
[S] = (75)
Висловимо значення XCaS - мольну частку сульфіду кальцію в шлаку через концентрацію сірки, тоді
XCaS = (76)
де - сума молей компонентів шлаку - CaO, CaS, SiO2, Ai2O3 та ін в 100 р. шлаку. Підставляючи вираз (3) в ур-ня (2) маємо:
(77)
У результаті логарифмування ур-ня (4) отримуємо:
lg LS = lg (78)
Цього ур-ванні перший доданок є величиною постійною при незмінній температурі, другий доданок визначається основностью шлаку, а третє - активністю кисню і коефіцієнтом активності сірки в розплаві.
При рафинировании простих, що не легованих сталей можна прийняти значення fS = 1 і ур-ня (78) запишеться у вигляді:
(79)
При експериментальному вивченні розподілу сірки між рідким металом і шлаками системи CaO - MgO - Al2O3 - SiO2 для коефіцієнта розподілу сірки LS отримали емпіричне рівняння, що має ту ж структуру, що і рівняння (6)
(80)
Ефективність процесу десульфурації зазвичай оцінюють ступенем десульфурації - (в частках)
. br/>
Виведемо співвідношення між LS і. Для цього запишемо два рівняння:
В
де: mме і mшл маси металу і шлаку при обробці сталі в ковші.
З ур-ня (82) отримуємо:
mме Г— ([S] H - [S] K) = mшл Г— (S) K = mшл Г— LS Г— [S] K. (84)
Поділивши вираз в рівнянні (84) на [S] H отримаємо:
mме = mшл Г— LS (85)
Введемо в ур-ня (85) величину кратності шлаку (в частках) тоді отримуємо з ур-ня (85):
В
Приймаючи, маємо:; і тоді:; або
Таким чином співвідношення між і LS має вигляд: (в частках або у відсотках при множенні на 100).
З аналізу ур-ня (80):
В
випливає, що величина LS - коефіцієнта розподілу сірки між рафінувальних шлаком і металом визначається в основному двома чинниками:
а) основностью шлаку
В
б) активністю кисню в металі в процесі рафінування шлаком в ковші.
Істотний вплив на величину LS повинна надавати величина aO. Враховуючи, що одночасно з рафінуванням стали шлаком відбувається процес її розкислення ферромарганцем, ферросилицием і алюмінієм, необхідно попередньо розрахувати значення aO в розкислення металі. При отриманні конструкційного металу елементом, що визначає величину aO в сталі є алюміній, зміст якого для цього класу сталей складає в середньому 0,05%. За величиною KAl = [Al%] 2 Г— [aO] 3 можна розрахувати рівноважну з алюмінієм активність кисню - aO. Однак, при цьому необхідно мати на увазі, що використовується для розрахунку aO значення KAl буде різним при обробці в ковшах з різною вогнетривкої футеровкою; що було встановлено експериментально з використанням кисневих зондів для вимірювання активності кисню [1]. Результати цих досліджень представлені в таблиці № 1. br/>
Таблиця 1. Значення KAl = [Al] 2 Г— [aO] 3
Кисла, шамотна футеровкаВысокоглиноземистая, смолодоломітоваябез SiCaс добавкою SiCaбез SiCaс добавкою SiCaВелічіна KAl10-1210-12 ,510-1310-13, 5 Нижче представлені розрахунки коефіцієнта розподілу сірки при обробці сталі в сталерозливних ковшах синтетичними шлаками і ТШС.
В
5.4 Обробка сталі синтетичними шлаками
В
Спробуємо розрахувати значення LS і при обробці стали синтетичним шлаком в сталерозливних ковші з різною вогнетривкої футеровкою.
Завдання № 1: Розрахувати величини LS і при обробці сталі в ковші синтетичним шлаком складу: CaO = 55%, Al2O3 = 35%, SiO2 = 5%, MgO = 5%, FeO = 1 %. Витрата синтетичного шлаку дорівнює 40 кг/т. Концентрація алюмінію в сталі Al = 0,05%. Розрахунки провести для двох варіантів: а) обробка металу в ковші з шамотної футеровкою, KAl = 10-12
б) обробка металу в ковші з високоглиноземисті футерівкою, KAl = 10-13. Температура металу в обох випадках дорівнює 1600OC
Варіант а). Розрахуємо активність кисню в розплаві KAl = [Al] 2 Г— [aO] 3 = 10-12, при цьому = 0,00075%. У цьому випадку:
lg LS =;
LS = 160.
В
Варіант б). Розрахуємо активність кисню в розплаві KAl = [Al] 2 Г— [aO] 3 = 10-13, при цьому = 0,00034%. p> У цьому випадку маємо:
lg LS = -2,78 + 1,65 + 3,79 = + 2,56.
LS = 330,
т. е. ще більш високі ступені десульфурації, практично недосяжні на практиці.
В обох випадках розрахунків отримали дуже високі значення LS, однак недостігаемимі на практиці.
Причиною настільки значної розбіжності значень LS і, розрахованих за ур-нію (80) і спостережуваних на практиці, на нашу думку, по...
