Материал: Теория и расчеты металлургических систем и процессов

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

Т а б л и ц а 8 .1 . Показатели обезуглероживания стали в 100-т мощной дуговой печи при повышенном (>0,20 % С) содержании углерода

Условный	/72, Т	Номер		[С],%	tu X	Q ,	сс-Ю-4,	Лс
номер		Номер				Q ,	сс-Ю-4,
номер		пробы	МИН			м3/мин	[%С]/с
плавки		пробы	МИН			м3/мин	[%С]/с
плавки	129	1	0	0,41	1616	16	2,14	0,94
1	129	1	0	0,41	1616	16	2,14	0,94
		2	7	0,30	1660	16	- « -	0,85
	128	1	0	0,68	1525	14	1,67	0,85
		2	10	0,58	1621	15'		—«—
2		3	17	0,45	1693	18	- « -	0,80
		4	25	0,30	1,715	18	3,12	1,24
	—« -	1	0	0,57	1510	17	1,04	0,44
	139	2	8	0,52	1570	17	2,08	0,88
3		3	16	0,42	1637	17	3,88	-« —
		4	22	0,28	1670	17	- « -	1,64
		1	0	0,49	1562	21	1,42	0,47
4	124	2	7	0,43	1599	21	2,14	0,72
	- « -	3	14	0,32	1667	20	- « -	—«—
5	128	1	0	0,51	1562	20	3,05	1,06
	-« —	2	12	0,29	1655	21	—«-	—«—
6	132	1	0	0,49	1,499	23	3,44	1,1
	- « -	2	15	0,18	1636	23	—«—	-« —
7	129	1	0	0,40	1565	23	2,63	0,82
		2	12	0,21	1662	23

Т а б л и ц а	8 .2 . Показатели обезуглероживания стали 100-т
	мощной электропечи при низком содержании
	углерода
Условный	Номер	т,	[С],%		Q,	У,
номер	Номер	т,		^М)°С	Q,	У,
номер	пробы	мин		^М)°С	м3/мин	1 0 '3 с 1
плавки	пробы	мин			м3/мин	1 0 '3 с 1
плавки
	1	6	0,23	1529	21	1,83
8	2	15	0,13	1623
	3	25	0,05	1715
	1	0	0,33	1560	21	1,31
9	2	10	0,17	1616
	3	16	0,11	1640
10	2	8	0,18	1639	23	1,85
	3	16	0,08	1710		- « -
	2	2	0,30	1,660	17	1,97
11	3	11	0,17	1674
	4	18	0,08	1720
	1	0	0,36	1578	23	2,21
12	2	9	0,18	1670	—«—
	3	13	0,11	1701	—«—
	1	3	0,29	1530	18	1,38
13	2	10	0,17	1588
	3	20	0,08	1689
14	1	5	0,26	1519	17	Н.Д.
14	2	18	0,09	1672		Н.Д.
	2	18	0,09	1672
	1	0	0,36	1512	22
15	2	14	0,12	1688		Н.Д.
	3	20	0,10	1727
16	1	6	0,24	1608	19	Н.Д.
16	2	18	0,06	1706		Н.Д.
	2	18	0,06	1706

В первый период обезуглероживания при относительно высоком содержании углерода скорость процесса определяется скоростью подвода кислорода. На рис. 8.4 показаны зависимости концентрации углерода от времени окислительного процесса на опытных плавках с различным расходом кислорода.

м*

						Рис.	8.4. Зависимость
						содержания углерода от
						продолжительности			ра
						финирования		расплавов
						в 100-т мощной электро
						печи	на опытных плав
						ках с	разным расходом
						кислорода.		Цифры	у
О	5	10	15	20	• (.м и н	прямых - м3/мин
О	5	10	15	20	• (.м и н

Выявляется прямолинейная зависимость концентрации углерода от времени, что соответствует изложенным выше закономерностям и уравнению (8.3) физико-химической модели процесса. Наклоны отрезков к оси времени, равные скоростям обезуглероживания а , увеличиваются с ростом расхода кислорода, что соответствует уравнению (8.19) физико-химической модели первого периода про цесса обезуглероживания стали. Для определения коэффициента использования кислорода на окисление углерода в этом периоде обезуглероживания использовали уравнение (8.19). Данные опыт ных плавок показывают, что в начале продувки ванны кислородом при относительно низкой температуре металла (~1500°С), на окисление углерода расходуется только около половины кислорода. На некоторых плавках в этот период в печи находилась часть нерасплавившейся шихты. Значительная часть кислорода расходовалась на окисление железа. В шлаке происходило накоп ление оксидов железа, которые при нагреве металлической ванны до температуры 1600... 1650 °С начинали влиять на процесс обез углероживания. Этим можно объяснить тот факт, что рассчи танный коэффициент использования кислорода на окисление углерода при высокой температуре металла на некоторых временных участках может стать больше единицы. Усредненный по всем интервалам времени на опытных плавках коэффициент использования кислорода на окисление углерода оказался равным

(8.28)

Экспериментально установленную величину этого коэффи циента можно использовать для оценки скорости обезугле роживания стали в первом периоде процесса по уравнению (8.19).

Во втором периоде процесса обезуглероживания стали прямо линейная зависимость концентрации углерода от времени плавно переходит в криволинейную (рис. 8.5.) При этом выявляется об ласть критических концентраций углерода [С]к - от 0,15 до 0,20 %.

Экспериментальные данные второго периода представлены в полулогарифмических координатах: 1п([С] - [С]р) - время. Точки удовлетворительно разместились на отрезке прямой, что соответствует уравнению (8.23) физико-химической модели процесса обезуглероживания стали при низких концентрациях углерода. При определении величины 1п([С] - [С]р) минимальную равновесную концентрацию углерода [С]р приняли равной 0,01 %, что соответствует результатам термодинамических расчетов. Обработка опытных данных (см. рис. 8.5) методом наименьших квадратов позволила оценить наклон отрезка, равный константе скорости у. Константа скорости и ее случайная ошибка при доверительной вероятности 0,95 оказались равными

у = 0,00149 ±0,00037, с-1

(8.29)

Таким образом, исследование технологического процесса обез углероживания стали в 100-т дуговой печи позволило установить кинетические константы в уравнениях физико-химических моделей процесса применительно к этому сталеплавильному агрегату:

Vc, I850K - 0»92; У1943К —0,00149 с 1

(8.30)

							Рис. 8.5. Зависимость со
							держания	углерода	от
							продолжительности		оки
							слительного	рафиниро
							вания расплавов в 100-т
Т7	- J -				о		дуговой мощной электро
^	J---------	1--------	1---------	1--------	1--------	1	печи по девяти опытным
^	0	5	W	15	20	Т, мин	плавкам

Величина предэкспоненциапьного множителя В в уравнении температурной зависимости константы скорости (8.5) равна

80 000		-1	(8.31)
В = у е лг =0,00149-ехр	= 0,211 с
8,314	1943

Эти кинетические константы и уравнения физико-химических моделей процесса обезуглероживания стали позволяют рассчи тывать и прогнозировать продолжительность технологического периода на каждой плавке в 100-т дуговой печи при заданных технологических параметрах плавки.

8.6. Использование физико-химических моделей и кине тических констант процесса обезуглероживания стали для расчетов и прогнозирования технологи ческого процесса

Выше описаны физико-химические модели процесса обезуглеро живания стали на основе уравнений диффузионной кинетики. Исследования технологического процесса обезуглероживания стали в 100-т дуговой печи дали возможность установить величины кинетических констант для этих уравнений. Это позволяет рассчи тывать и прогнозировать продолжительность технологического периода обезуглероживания стали на каждой плавке, если известны технологические параметры: масса жидкого металла т, кг; скорость подвода кислорода Q, м3 н.у./мин; средние температуры металла во время обезуглероживания, Г, К; начальная [С]0 и заданная конечная [С]кон концентрации углерода в металле.

Далее предложен алгоритм расчета:

1. Рассчитать среднюю скорость процесса в первом периоде по средней температуре Т металла в течение этого периода

а т= 1,786 г/с 185о — ехр

пг	R Т 1850
где t]c 1850 = 0,92;	Еа = 20 КДж/моль.

Определить величину предэкспоненциапьного множителя в уравнении температурной зависимости скорости:

A - a T e RT

Смотрите также:

«ДОХОДЫ, РАСХОДЫ И ПРИБЫЛЬ КОММЕРЧЕСКОГО БАНКА.»
«ДОХОДЫ, РАСХОДЫ И ПРИБЫЛЬ КОММЕРЧЕСКОГО БАНКА.»
'Духовные песнопения' Уильяма Берда
'Румунський' напрям української дипломатії в 1917-1920 рр.: новітній етап історіографічних досліджень
[БИЛЕТЫ] Спланхнология
0-Технология доступа к данным ADO.NET
01. Основные понятия системного анализа и теории систем
04. Антигены
08 инт (Токсикология как наука)
1