ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.10.2024
Просмотров: 124
Скачиваний: 0
весьма невелика (что, в частности, и обусловливает трудность окисления элементов при малых их концентрациях). Поскольку окисление хрома аналогично окислению фосфора и марганца, бо лее вероятным представляется второе предположение. Оно яв ляется более вероятным еще и потому, что достижение равновесия в распределении хрома в мартеновских печах считается доказан ным (вернее, приближение к равновесию в конце мартеновской плавки), а кинетические условия продувки в кислородном конвер тере более благоприятны с точки зрения приближения реакции к равновесию.
При выпадении хромитов в твердую фазу хром в металле нахо дится в равновесии с меньшим количеством окиси хрома в жидкой фазе, поэтому фактическая концентрация его в металле больше рассчитанной по равновесным соотношениям, что и подтверж дается экспериментальными данными. Количество хрома в жидкой фазе должно увеличиваться с уменьшением общей концентрации хрома в шлаке в результате менее интенсивного выпадения суспен зий хромита. Можно ожидать, что с уменьшением концентрации хрома в шлаке фактические концентрации будут располагаться ближе к равновесным.
Расчеты равновесных концентраций хрома и сравнение их с фак тическими при более низких концентрациях Сг20 3в шлаке (5—9% при содержании железа в шлаке 16—18%) в какой-то степени подтверждают это предположение. На рис. 109 сопоставляются расчетные и фактические концентрации хрома в металле при раз личном содержании хрома в исходном продуваемом чугуне. На рис. 109, а представлены данные по переделу высокохромистого чугуна, на рис. 109, б — по переделу чугуна с исходным содержа нием хрома 1,5% (по данным работы [98]).
Как видно из приведенных результатов, различие между фак тическими и расчетными значениями концентрации хрома для шлаков с меньшим содержанием окиси хрома менее значительно, хотя разброс точек очень велик. Отклонение от равновесных зна чений остается весьма значительным и при небольших концентра циях окиси хрома в чугуне, характерных для выплавки стали из обычного мартеновского чугуна (концентрация Сг20 3 в шлаке составляет 1,5—4,0%). Это можно объяснить тем, что состав твердых хромитов изменяется в зависимости от концентрации окис лов хрома и железа в шлаке, т. е. тем, что образуется непрерыв ный ряд твердых растворов хромомагнетитов переменного состава.
Существование непрерывного ряда твердых растворов хромо магнетитов различного состава показано в работе [99]. В этой же работе указывается на то, что в равновесии с жидким FeO
могут |
находиться |
только очень небольшие концентрации хрома |
в металле (около |
0 ,0 2 %); затем начинается выпадение твердой |
|
фазы |
переменного |
состава. |
Данные работы [99] очень хорошо согласуются с результатами наших экспериментов на опытном конвертере.
260
Из результатов исследования можно сделать вывод, что в конце продувки кислородно-конвертерной плавки распределение хрома между металлом и шлаком приближается к равновесному (с учетом только жидкой фазы шлака). Кроме того, из результатов исследо вания можно сделать вывод, что для основных конвертерных шлаков расчеты термодинамических характеристик распределе ния хрома по рассмотренным выше простым закономерностям невозможны при сколько-нибудь заметной концентрации окиси хрома в шлаке.
0,6
0,5
О,*
г?
r-J- 0,3
0,2
0,1
v 0
О " |
|
|
|
о |
|
|
|
о |
|
|
|
|
■ |
|
1 |
5 |
|
<■ |
< |
||
|
О о |
________ |
||
|
о |
|
|
|
|
о |
|
|
|
о
|
|
а |
|
|
|
|
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
[Сг)р,% |
|
|
[Сг]р,% |
|
||
Рис. 109. Соотношение расчетных и фактических концен траций хрома в металле перед выпуском для чугуна раз личного состава:
а — Сгнсх > 2 , 5 % ; б — Сгнсх < 1 , 5 % |
. . |
Основной величиной, определяющей концентрации хрома в ме талле и шлаке, является содержание окислов железа в шлаке. Анализ констант равновесия при условии образования в шлаке окиси хрома показывает, что концентрации хрома в металле об ратно пропорциональны содержанию FeO в степени 3/ 2. Зависи мость коэффициента распределения хрома от содержания закиси железа в шлаке для мартеновских печей выражается полукубической параболой [96]. Несмотря на более высокую общую концен трацию окиси хрома в шлаке и определяющее влияние жидкой фазы шлака для конвертерного процесса должна существовать практически та же закономерность. Это и подтверждается резуль татами опытов. На рис. ПО нанесены прямая, полученная авто рами экспериментально, и прямая, полученная В. И. Лапицким [96]. Прямые практически параллельны одна другой, что свиде
.261
тельствует о хорошей сопоставимости полученных результатов. Различие абсолютных величин коэффициентов распределения объясняется разным составом исследуемых шлаков и выпадением твердых фаз при высокой концентрации окиси хрома.
Исследование зависимости распределения хрома от основности конвертерных шлаков показало, что с ростом основности наблю дается некоторое (хотя и очень незначительное) увеличение коэф фициента распределения хрома. Так, при росте основности в сред нем от 1,9 до 4,0 коэффициент распределения увеличивается от 14 до 16,8. Это увеличение наблюдалось при постоянных тем пературе и окисленности шлака. -
Увеличение коэффициента распределения хрома при увеличе нии основности шлака некоторые исследователи [99] объясняют
Рис. ПО. Зависимость коэффи циента распределения хрома в конце продувки от содержания окислов железа в шлаке:
> - |
Лег = |
7,56 + 0,138 ( ^ F e O ) 3/ |
3; |
2 - |
iiCr = |
0,! 36 (2 F eO )3/ 3 [96 |
] |
образованием ферритов кальция. Однако вероятность образования ферритов кальция в хромистых шлаках мала, поскольку численные значения коэффициентов распределения при постоянной темпе ратуре весьма незначительно меняются при переходе от основных шлаков к чисто железистым. Более правильным представляется объяснение, основанное на увеличении микронеоднородности шлака, так как с увеличением основности при постоянном содержа нии окислов железа возрастает количество извести, не усвоенной шлаком, которая может служить .центрами кристаллизации шпи нелей. Это объяснение является наиболее вероятным, поскольку выпадение твердых фаз в конвертерных шлаках уже доказано -выше. Более резкое увеличение коэффициента распределения
•хрома с ростом основности, наблюдаемое в некоторых случаях, связано, очевидно, с влиянием других факторов.
Как уже отмечалось ранее [21], в практике сталеварения не ■бывает случаев строгого постоянства концентрации окислов же леза при увеличении основности. Особенно это справедливо для
•кислородно-конвертерного процесса, так как повышение основ- -ности вообще невозможно без резкого увеличения содержания юкислов железа в шлаке (в отсутствие весьма значительных при садок разжижителей типа плавикового шпата). Поэтому влияние -повышения основности, по всей вероятности, частично является ■косвенным выражением воздействия окислов железа на рост ‘коэффициента распределения хрома. Конечно, определенное влия- -ние оказывает и рост общей окисленности шлака, выражаемой
.'262
ионной долей О2при замене определенного количества кислых составляющих основными.
Отчетливого влияния таких компонентов шлака, как кремнекислота и окись магния, на величину коэффициента распределения в конвертерных плавках установить не удалось. Более того, при увеличении отношения MgO/SiOa наблюдалась слабо выраженная тенденция к уменьшению коэффициента распределения хрома между металлом и шлаком, что противоречит литературным дан ным. Конечно, увеличение содержания в шлаке прочных кремне кислородных комплексов, приводящее к уменьшению его окисленности, должно отрицательно влиять на окисление хрома. Между тем, увеличение концентрации кремнекислоты в хромистом шлаке способствует увеличению его жидкотекучести и в некоторой сте пени улучшению контакта металла со шлаком. С точки зрения кинетики улучшение контакта со шлаком может способствовать улучшению перехода хрома из металла в шлак. Однако малая теснота связи и большой разброс опытных точек, полученный в исследовании, позволяет считать подобную связь лишь пред положительной.
Таким образом, проведенным исследованием установлено, что распределение хрома между металлом и шлаком определяется его окисленностью и температурой металла.
Для разработки промышленных вариантов технологии кисло родно-конвертерного передела природнолегированных чугунов представляет значительный интерес определение характера окисле ния хрома не только в последний период продувки, но и по ходу плавки при различном содержании углерода ванны и разных пара метрах подаваемого дутья.
Возможность проведения кислородно-конвертерного процесса с использованием природнолегированных чугунов определяли при отработке технологии выплавки низколегированной стали и полу продукта, содержащего более 1,5% С и различное количество фосфора (до 0,05% и более 0,08%).
Основной задачей при выплавке стали и полупродукта является создание окисленных шлаков при весьма высоком содержании углерода и регулирование скорости окисления углерода; это не обходимо при скачивании шлака по ходу плавки.
После проведения первых серий опытных плавок выяснилось, что применение обычных фурм и методов продувки, обеспечива ющих необходимые условия наводки шлака и регулирования ско рости окисления углерода при переделе обычного мартеновского чугуна, не может дать положительных результатов при использо вании хромистого чугуна. Регулирование положения фурмы в раз умных пределах, равно как и уменьшение интенсивности продувки,
не |
обеспечивает наводки |
шлаков, которые невозможно удалить |
с |
поверхности ванны. |
|
|
Поэтому опробовали фурму особой конфигурации со специаль |
|
ными вставками в сопло. |
Вставки имели центр-альные отверстия и |
|
263