Определение пределов обезуглероживания металлического расплава под окислительным шлаком

Определение пределов обезуглероживания металлического расплава под окислительным шлаком.

Многие марки высоколегированной стали имеют содержание углерода не выше 0,12%. Получение низких и особо низких (<0,03%) концентраций углерода в стали и сплавах на никелевой основе является важной задачей в теории и практике металлургического производства. Значительная роль при этом отводится окислительной способности шлаков. Содержание углерода при длительных выдержках металла под окислительным шлаком стремится к постоянной величине, которая представляет собой фактический предел обезуглероживания. Этот предел зависит от состава шлака и металла, а также от температуры.

Теоретическая оценка пределов обезуглероживания металлических  расплавов основывается на статической  теории ионных расплавов с общим анионом.

Таблица 1. Промежуточные  расчеты

Номер комп-та	1	2	3	4	5	6
Оксид	(FeO)	(NiO)	(CaO)	(MgO)	( )	( )	-
Молекулярный вес оксида	72	75	56	40	44	43	-
Число молей катиона	0,09	0,008	1,15	0,26	0,16	0,5	2,16
	0,04	0,001	0,53	0,12	0,08	0,23	1

 

М(Si)=28 г/моль

М(Fe)=56 г/моль

М(Mn)=55 г/моль

М(О)=16 г/моль

М(Ni)=59 г/моль

М(Са)=40 г/моль

М(F)= 19 г/моль

M(Al)=27 г/моль

M(Mg)=24 г/моль

М(С)=12 г/моль

п( )=

Принимая, что шлаки состоят  из шести компонентов:

1- (FeO); 2- (NiO); 3- (СаО); 4- (MgO); 5- ( ); 6-( ), можно рассчитать коэффициент активности (FeO):

 

Энергии смешения можно  приблизительно рассчитывать по бинарным диаграммам состояния оксидов. Ориентировочные  значения таковы:

Остальные .

 

 

Активность (FeO) находятся по уравнению:

 

Активность кислорода  в металлических расплавах на основе железа можно оценивать по температурным функциям констант равновесия и рассчитанным величинам :

 

Активность компонентов  расплава можно рассчитать по формуле:

.

Термодинамические пределы  обезуглероживания металлических расплавов рассчитываются по уравнению:

где - равновесное парциальное давление СО (для плавки без применения вакуума );

К- константа равновесия реакции [C]+[O]={CO}.

 

Температурная зависимость  константы равновесия для расплавов  на основе железа выражается уравнением:

=

- коэффициент активности углерода в жидком металле, который можно выразить через параметры взаимодействия и концентрацию элементов.

Для расплавов на основе железа [Fe-Ni-C]:

Численное значение параметра  взаимодействия составляет:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Библиографический список

1. Филиппов, С.И. Теория  металлургических процессов [Текст]/ С.И.Филиппов.- М.: Металлургия, 1967.- 279с.

2. Кожеуров, В.А. Термодинамика металлургических шлаков [Текст]/ В.А. Кожеуров.- М.: Металлургия, 1955.

3. Борнацкий, И.И. Теория  металлургических процессов [Текст]/ И.И. Борнацкий.- Киев-Донецк: Высшая школа, 1978.- 298с.

4. Теория металлургических  процессов. Раздел: Расчеты металлургических процессов на ЭВМ. Ч. III [Текст]: учебное пособие/ С.Н. Падерин, Г.В. Серов, Л.К. Жидкова.- М.: МИСиС, 1981.- 104с.

5. Теория металлургических  процессов [Текст]/ Рыжонков Д.И., Арсентьев П.П., Яковлев В.В. [и др.].- М.: Металлургия, 1988.- 392с.