Исследование реакционного очага взаимодействия кислородной струи с металлическим расплавом

Исследование реакционного очага взаимодействия кислородной струи с металлическим расплавом

Проведены исследования химического состава различных участков реакционного очага, образующегося при взаимодействии кислородных струй с расплавом чугуна и стали, выполненные на модели быстрого замораживания. Получены новые данные о механизмах окисления железа, марганца кремния и углерода в высокот...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2006
1. Verfasser: Семыкин, С.И.
Format: Artikel
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України 2006
Schriftenreihe:Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии
Schlagworte:
Сталеплавильное производство
Online Zugang:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/21597
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Исследование реакционного очага взаимодействия кислородной струи с металлическим расплавом / С.И. Семыкин // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2006. — Вип. 12. — С. 141-151. — Бібліогр.: 2 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-21597
record_format dspace
spelling irk-123456789-215972011-06-17T12:03:40Z Исследование реакционного очага взаимодействия кислородной струи с металлическим расплавом Семыкин, С.И. Сталеплавильное производство Проведены исследования химического состава различных участков реакционного очага, образующегося при взаимодействии кислородных струй с расплавом чугуна и стали, выполненные на модели быстрого замораживания. Получены новые данные о механизмах окисления железа, марганца кремния и углерода в высокотемпературных и прилегающих зонах кислородного факела. 2006 Article Исследование реакционного очага взаимодействия кислородной струи с металлическим расплавом / С.И. Семыкин // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2006. — Вип. 12. — С. 141-151. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. XXXX-0070 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/21597 669.183.218:669.184.244 ru Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
topic Сталеплавильное производство
Сталеплавильное производство
spellingShingle Сталеплавильное производство
Сталеплавильное производство
Семыкин, С.И.
Исследование реакционного очага взаимодействия кислородной струи с металлическим расплавом
Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии
description Проведены исследования химического состава различных участков реакционного очага, образующегося при взаимодействии кислородных струй с расплавом чугуна и стали, выполненные на модели быстрого замораживания. Получены новые данные о механизмах окисления железа, марганца кремния и углерода в высокотемпературных и прилегающих зонах кислородного факела.
format Article
author Семыкин, С.И.
author_facet Семыкин, С.И.
author_sort Семыкин, С.И.
title Исследование реакционного очага взаимодействия кислородной струи с металлическим расплавом
title_short Исследование реакционного очага взаимодействия кислородной струи с металлическим расплавом
title_full Исследование реакционного очага взаимодействия кислородной струи с металлическим расплавом
title_fullStr Исследование реакционного очага взаимодействия кислородной струи с металлическим расплавом
title_full_unstemmed Исследование реакционного очага взаимодействия кислородной струи с металлическим расплавом
title_sort исследование реакционного очага взаимодействия кислородной струи с металлическим расплавом
publisher Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України
publishDate 2006
topic_facet Сталеплавильное производство
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/21597
citation_txt Исследование реакционного очага взаимодействия кислородной струи с металлическим расплавом / С.И. Семыкин // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2006. — Вип. 12. — С. 141-151. — Бібліогр.: 2 назв. — рос.
series Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии
work_keys_str_mv AT semykinsi issledovaniereakcionnogoočagavzaimodejstviâkislorodnojstruismetalličeskimrasplavom
first_indexed 2025-07-02T22:36:31Z
last_indexed 2025-07-02T22:36:31Z
_version_ 1836576451459022848
fulltext 141 УДК 669.183.218:669.184.244 С.И.Семыкин ИССЛЕДОВАНИЕ РЕАКЦИОННОГО ОЧАГА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КИ- СЛОРОДНОЙ СТРУИ С МЕТАЛЛИЧЕСКИМ РАСПЛАВОМ Проведены исследования химического состава различных участков реакцион- ного очага, образующегося при взаимодействии кислородных струй с расплавом чугуна и стали, выполненные на модели быстрого замораживания. Получены новые данные о механизмах окисления железа, марганца кремния и углерода в высокотемпературных и прилегающих зонах кислородного факела. Постановка задачи. Прямые исследования физической, геометрической структуры реак- ционного очага – места взаимодействия кислородной струи с металличе- ским расплавом и его химического состава отдельных компонентов, в том числе шлаковой и металлической фаз, выполнено на специально разрабо- танной модели быстрого замораживания объема расплава, предваритель- но зафиксированного в сильном магнитном поле. Известно, что при пере- мещении проводника в магнитном поле на последний действует электро- магнитная сила, препятствующая этому движению. Жидкий расплав явля- ется хорошим проводником электрического тока, поэтому к нему приме- нимы эти эффекты. Кроме этого спокойный металлический расплав дос- таточно хорошо пропускает магнитное поле, что позволяет воздейство- вать непосредственно на внутренние, находящиеся в движении объемы реакционного очага. На базе этого явления планировалось сильным маг- нитным полем затормозить перемещение отдельных частей высокотемпе- ратурного очага с последующим быстрым его охлаждением Описание проведенных экспериментов. Основным элементом установки для «замораживания» реакционной зоны в металлическом расплаве был стальной магнитопровод, выполнен- ный из двух симметричных пластин в виде буквы «Ш». Магнитное поле создавалось двумя соленоидами, которые интенсивно охлаждались водой, с целью защиты системы от высоких перегревов, возникающих при по- вышенных значениях плотности электрического тока, проходящего через катушки, а также для ускорения отвода тепла от застывающего металли- ческого расплава. В месте концентрации силовых магнитных линий была размещена рабочая камера модели, ограниченная с двух сторон металли- ческими поверхностями магнитопровода, а с двух сторон и снизу – огне- упорными элементами. В днище модели размещали кислородное сопло. Металлические поверхности в рабочей камере модели перед проведением опытов покрывали тонким защитным слоем и хорошо прогревали. Металлический расплав в количестве 10 – 12 кг при температурах 1300 – 13500С и 1600 – 16500С соответственно для чугуна и стали залива- 142 ли в предварительно разогретую (до температуры 600–8000С) рабочую камеру модели. Химический состав используемых для экспериментов расплавов: Содержание элементов, % Вид расплава С Si Mn S P Чугун 3,85–3,92 0,56– 0,58 0,64–0,66 0,042–0,05 0,058– 0,062 Сталь 0,26–0,28 0,026– 0,029 0,52–0,54 0,027– 0,030 0,012– 0,020 После заливки металла в модель подачу кислорода осуществляли еще в течение примерно 40 секунд (такое время необходимо для формирова- ния устойчивого кислородного факела в расплаве), затем перекрывали подачу кислорода в модель и включали электрический ток на катушки соленоида, создающие сильное магнитное поле в рабочем объеме модели. Одновременно для ускоренного охлаждения модель снаружи охлаждали водой. Через 30 – 40 мин рабочую камеру модели разбирали и извлекали застывший металлический слиток, который затем разрезали по вертикаль- ной плоскости для изучения структуры реакционной зоны. Для структур- ного, спектрального и химического анализа характерных зон факела сли- ток разрезали по горизонтальным плоскостям на уровнях 30 и 50% глуби- ны проникновения факела в металлический расплав. Кроме того был вы- полнен химический анализ состава шлаковых фаз по горизонталям слит- ков. Горизонтальные срезы на высоте 10–15, 30–35, 50–55% позволяли зафиксировать структуру и установить размеры реакционного очага. Изложение основных материалов исследования Указанным способом были получены слитки чугуна и стали, с зафик- сированными в них реакционными очагами. Фотография вертикального среза опытных слитков приведена на рис.1. Застывшие структуры можно разделить на три характерные зоны, сопряженных по радиусу распростра- нения от оси внедрения кислородной струи: – внутренняя газовая полость, вытянутая вдоль оси кислородной струи и прилегающая к срезу сопла; – промежуточная шлаковая зона с металлическими вкраплениями, ох- ватывающая газовую полость, для которой характерен градиент физиче- ских и химических свойств в направлении к поверхности раздела метал- лической фазы; – металлическая с вкраплениями шлака зона, ограничивающая об- ласть циркуляционных воздействий кислородного факела на расплав. Далее за этой зоной следует основная масса металлического расплава. Общая визуальная сравнительная оценка геометрических форм за- стывших реакционных зон (очага взаимодействия) показала близкие и подобные структуры с ранее выполненными исследованиями геометрии высоко–температурных зон с помощью методик фиксации свободно рас- 143 пространяющегося кислородного очага в металлическом расплаве, распо- ложенного в середине модели при фиксации его на гетинаксовых и квар- цевых пластинах [1]. А Б Рис.1. Внешний вид вертикального сечения кислородного факела по оси вне- дрения кислородной струи (А) и схема дополнительных горизонтальных разрезов застывшего слитка (Б). Продувка через сопло диаметром 2 мм при давлении ки- слорода перед соплом 4 ати. Зафиксированные реакционные объемы, образующиеся в чугуне и стали, отличались геометрическими параметрами образующихся струк- турных зон и общими размерами развития шлакового слоя. При продувке чугуна образовалась шлаковая фаза толщиной 5–15мм, в то время, как для стали она вырождалась в узкую полоску толщиной 0,5–1,5мм. Общие размеры реакционного очага, включающие газовую полость, шлаковую и металлическую фазы, определенные при равных условиях продувки в чугунном слитке были также в 1,4–1,6 раз большими, чем в стальном. Это отличие, вероятно, связано с развитием процессов прямого окисления ряда элементов непосредственно в кислородном факеле при продувке чугуна и существенным накоплением в этой зоне продуктов горения. Тело слитка непосредственно вокруг реакционной зоны пронизано газовыми пузырями (пустотами), количество и размеры которых увеличиваются к верхним горизонтам. Отношение максимальной высоты внедрения кисло- родного факела к его диаметру распространения в застывших металличе- ских слитках чугуна и стали составляло соответственно: 2,0–2,2 и 1,4–1,5. Реакционный очаг, формируемый в чугуне, был более вытянут по оси внедрения кислородной струи, чем при продувке стали. Установлено, что на поверхности металла по оси внедрения кислородной струи находится 144 куполообразное возвышение, связанное своим внутренним объемом с кислородным факелом, и являющееся результатом восходящих циркуля- ционных потоков шлакового и металлического расплавов. Анализ полученных структур позволяет сделать предположение, что кислородная струя выступает в роли газового струйного насоса, формирующего объе- мы кислородного факела в виде замкнутых вихревых структур, напоми- нающих форму сопряженных торов. Топографическая схема горизонтальных разрезов слитков чугуна и стали с зафиксированными реакционными очагами с указанием точек, по которым был выполнен спектральный и химический анализы распределе- ния элементов внутри реакционного очага и в прилегающем к нему объе- ме металлического расплава, составляющих триединое образование – кислородный факел, представлены на рис.2 и рис.3. Рис. 2. Топографиче- ская схема разрезов слитков с реакцион- ным очагом, сформи- рованном в расплаве чугуна, и характер изменения примесей в металле по изучаемым точкам. Горизонты разре- за слитка: А – 50 %, Б – 30 %. Цифрами показа- ны точки выполнения химического и спек- трального анализа При анализе по- лученных результа- тов спектрального и химического анали- зов металла по ука- занным горизонтам, выполненные как по радиусу реакцион- ной поверхности, так и вдоль границы раздела шлак – металлическая фаза следует отметить нарастающий синхронный ход окисления кремния и углерода по радиусу слитка в направлении к оси внедрения струи. В то же время поведение марганца отличается скачкообразным изменением его содержания, в определенных точках замера – в противофазе с изменением 145 содержания кремния. Соединение таких точек в единый объем представ- ляет собой набор расширяющихся вокруг кислородного факела сфер. Рис.3. Топографическая схема разрезов слитков с реакционным очагом, сформированным в расплаве стали, и ха- рактер изменения при- месей в металле по контролируемым точ- кам. Горизонты разреза слитка: А – 50 %, Б – 30 %. Установлено на- личие двух внешних сфер внутри расплава на расстоянии 1,5 и 2,0–2,5 радиуса раз- дела шлак – металл. На границе раздела шлак – металл и в местах, близких к поверхности реакци- онных объемов, со- держание кремния снижено до следов. В то же время содержание углерода в этих точках снижалось до величины порядка 1,0 % для чугуна и 0,10 % – для стали, что указывает, вероятно, на смену лимитирующих факторов, определяю- щих процесс обезуглероживания металлической фазы именно при этих содержаниях углерода, сопровождающих переход от поверхностного во внутриобъемное окисление. Для обобщенного и более глубокого понимания изменения содержа- ния элементов вокруг реакционных зон выполнен расчет соотношения растворенных элементов в расплаве по отношению к содержанию крем- ния в контролируемых точках по радиусу факела. Результаты свидетель- ствуют о том, что зона влияния кислородного очага факела не ограничи- вается визуальным разделом фаз шлак – металл, т. е. реакционных зон. Опережающее снижение содержания кремния в расплаве по радиусу ки- слородного факела по отношению к содержанию углерода имеет перелом уже в объеме расплава на расстоянии примерно 1,5–2,0 выбранных радиу- сов. Изменение в поведении марганца наблюдается еще глубже в двух зонах: в пределах 2,5 и 1,5 радиусов. При этом общая усредненная тен- денция по изменению изученных отношений, как углерода, так и марган- 146 ца в направлении границы шлак – металл однотипна. Установленный эффект по дальности распространения влияния реакционных зон в объеме металлического расплава, вероятно, указывает на заметное развитие замк- нутых циркуляционных сфер – в виде вихревых тороидальных потоков жидкого металла, охватывающих центральный высоко–температурный реакционный объем кислородного факела. Шлаковую часть реакционных зон кислородного факела при продувке чугуна и стали исследовали по трем горизонтальным сечениям, два из которых (на уровнях 30–35 и 50–55 %) выбраны для изучения распреде- ления элементов между металлом и шлаком, а третий (на уровне 10–15%) определен для выяснения характера взаимодействия кислородной струи на начальном участке ее формирования. Шлаковый слой при исследова- нии чугунных слитков в пределах каждого из контролируемых уровней разделили на две пробы: первая, из которых, соответствовала участкам, прилегающим к металлическому расплаву, а вторая – к участку, контак- тирующему с кислородным потоком. Для стального слитка анализ шлако- вых проб выполнен усредненным в пределах каждого горизонта, в виду малой толщины шлакового слоя, характерной для стали. В табл. 1 приведены данные химического состава шлаковой фазы на различных уровнях внедрения кислородного факела в расплавах чугуна и стали. Обобщенные результаты химического анализа всех проб шлака показали, что шлаковая фаза реакционных зон преимущественно (на 87,0– 93,5 %) состоит из металлического (1,8–12,9 %) и окисленного (75,5–91,4 %) железа, причем большие из указанных значений отмечены при про- дувке низкоуглеродистого расплава. Содержание окислов кремния и марганца в этих шлаках составляло соответственно 0,3–7,9 и 1,2–5,5 % и зависело от состава продуваемого расплава. Сопоставление количества выгоревшей примеси из объемов, прилегающих к реакционной зоне, с химическим анализом отобранного шлака указывает на практически одновременное и параллельное окисле- ние растворенных элементов и самой металлической матрицы (железа), причем для ряда примесей окисление происходит пропорционально их атомным долям в расплаве. Примером может служить поведение кремния. Фактическая окисленность образующегося «первичного» шлака в пределах реакционных зон взаимодействия кислородных струй с метал- лическими расплавами чугуна и стали значительно отличается от химиче- ского состава «вторичного» шлака, формирующегося на поверхности металлического расплава и соответствующего шлакам, характерным для технологии кислого конвертерного процесса, в силу отсутствия при моде- лировании добавок шлакообразующих материалов. Суммарное количест- во окислов железа в «первичном» шлаке (из реакционных зон кислород- ного факела) было больше, чем в шлаке на поверхности металла в 2,28 и 1,75 раз соответственно для чугуна и стали. 1 4 7 Т аб л и ц а 1 – Р ез у л ьт ат ы х и м и ч ес к о го а н ал и за ш л ак о в о й ф аз ы , и зв л еч ен н о й и з р еа к ц и о н н ы х з о н к и сл о р о д н о го ф ак ел а н а р аз н ы х г о р и зо н та х п о е го в ы со те п р и п р о д у в к е ч у гу н а и с та л и Х и м и ч ес к и й с о ст ав ш л ак о в о й ф аз ы , % В и д р ас п л ав а Г о р и зо н т о тб о р а п р о б ы М ес то о тб о р а п р о б ы * ) S iO 2 M n O P 2 O 5 F eO F e 2 O 3 F e м ет . F eO + F e 2 O 3 1 .1 6 ,2 4 ,5 0 ,2 3 3 5 ,3 4 0 ,2 1 2 ,9 7 5 ,5 2 .1 4 ,5 3 ,5 0 ,2 0 4 0 ,2 4 8 ,4 3 ,0 8 8 ,6 1 5 % 3 .1 5 ,4 4 ,0 0 ,2 2 3 7 ,8 4 4 ,3 8 ,0 8 2 ,1 1 .2 7 ,9 4 ,1 0 ,3 4 4 9 ,2 3 0 ,4 7 ,4 7 9 ,6 2 .2 7 ,0 3 ,0 0 ,2 1 5 3 ,3 3 5 ,8 2 ,1 8 9 ,1 3 0 % 3 .2 7 ,5 3 ,6 0 ,2 8 5 1 ,3 3 3 ,1 4 ,8 8 4 ,4 1 .3 5 ,5 3 ,1 0 ,3 0 6 3 ,3 2 0 ,8 5 ,5 8 4 ,1 2 .3 5 ,0 2 ,7 0 ,2 0 6 7 ,4 2 1 ,8 1 ,8 8 9 ,2 Ч у гу н 5 0 % 3 .3 5 ,3 2 ,9 0 ,2 5 6 5 ,4 2 1 ,3 3 ,7 8 6 ,7 1 5 % 3 .1 0 ,5 5 ,7 0 ,1 2 5 3 ,5 3 2 ,4 5 ,8 8 5 ,9 3 0 % 3 .2 0 ,3 5 ,4 0 ,1 4 6 1 ,4 2 8 ,8 2 ,9 9 0 ,2 С та л ь 5 0 % 3 .3 0 ,4 5 ,2 0 ,1 3 6 6 ,8 2 5 ,3 2 ,1 9 2 ,1 * ) – 1 .1 – 1 .3 в б л и зи м ет ал л а; 2 .1 – 2 .3 – в б л и зи к и сл о р о д а; 3 .1 – 3 .3 – с р ед н и е зн ач ен и я . 148 Полученные результаты свидетельствуют о двух стадийной парал- лельно–последовательной схеме протекания окислительных процессов в конвертерной ванне, предполагающей первичное образование преимуще- ственно окислов железа (с некоторым параллельным выгоранием ряда примесей) в реакционных зонах кислородного факела с последующим перераспределением кислорода между окислами железа и растворенными примесями за счет восстановления железа в объемах, прилегающих к реакционному очагу. Физико – химический анализ развития кислородного факела в метал- лическом расплаве показывает, что при практически равном содержании железа общего в шлаках, исследованных на различных уровнях и участках распространения кислородной струи, выявлено значительное различие в соотношениях между железом металлическим, закисью и окисью железа как по высоте факела, так и по радиусу его сечения. Прежде всего, уста- новлено, что, чем ближе к начальному участку кислородной струи, тем больше доля высших окислов железа в шлаковой фазе (табл. 2). Таблица 2. Усредненные результаты распределения железа по толщине шлакового слоя в реакционной зоне кислородного факела на разных гори- зонтах по его высоте при продувке чугуна (числитель) и стали (знамена- тель) Распределение железа по горизонтам ки- слородного факела, г/100г № п.п. Железо метал- лическое и окисленное 15 % 35 % 55 % 1 Feo 8,0 / 5,8 4,8 / 2,9 3,7 / 1,2 2 Fe2+ 29,3 / 42,2 40,4 / 47,8 50,8 / 52,0 3 Fe3+ 31,0 /22,7 23,2 / 20,8 15,0 / 17,7 4 ∑Fe 68,3 / 70,7 68,4 / 70,8 69,5 / 70,9 5 Fe2+/ Fe3+ 0,95 /1,85 1,74 / 2,30 3,39 / 2,94 Отношение концентраций ионов железа в двухвалентном состоянии к его трехвалентному состоянию (Fe2+/ Fe3+) по высоте кислородного факе- ла увеличивается с 0,95 до 3,39 для чугуна и с 1,85 до 2,94 для стали, от- ражая различную степень окислительных процессов на начальном участке и в верхних горизонтах очага взаимодействия. При этом установлено, что независимо от того, продували чугун или сталь, выполняется постоянство суммарного количества железа в различных его состояниях в «первич- ном» шлаке (68,3–69,5 % для чугуна и 70,7–70,9 % – для стали) как по высоте, так и по радиусу кислородного факела. Некоторое небольшое различие, связанно с различной долей железа в расплаве: чугуна (95,2 %) и стали (99,2 %). Для сопоставления величин расхода кислорода на продувку и количе- ства образующейся при этом оксидной фазы в пределах реакционных 149 объемов кислородного факела выполнен расчет с использованием ряда подходов. Количество шлака определяли: – по распределению марганца и кремния между шлаком и металлом: – по фактическим геометрическим параметрам структур реакционных зон кислородного факела (принято ρшл. = 3,5 т/м3); – по количеству кислорода, израсходованного на продувку расплава с учетом допущения, что он использован на образование шлаковой фазы, состав которой указан в табл. 1. В табл. 3 приведены результаты расчетов удельного количества шла- ковой фазы по вышеуказанным методикам. Таблица 3. Результаты расчетов удельного количества шлаковой фазы в реакционных объемах кислородного факела Геометрические параметры реакци- онной зоны, мм Расчетное количество шлака, кг/т по: Вид рас- пла–ва ∆Lpз. Hpз Дрз Расход кисло– рода нм3 Si Mn геометр. форме {O2} Чугун 5–15 80 42 0,033 20,5 25,8 24,0 32,0 Сталь 1,5–2,0 65 50 0,033 12,8 42,0 14,0 31,0 Исходя из суммы израсходованного кислорода на продувку расплавов чугуна и стали должно было бы образоваться примерно равное количест- во оксидной фазы (31–32кг/т). В тоже время расчеты по геометрическим параметрам фактически образованных структур реакционных зон кисло- родного факела показали, что образовалось 24 и 14 кг/т шлака соответст- венно для чугуна и стали. Полученное расхождение в количестве 8 и 17 кг/т соответственно для чугуна и стали, объясняется переходом окислов из реакционных объемов (из первичного шлака) через металлический расплав, в шлаковый пояс и частично в газовую фазу. Большая величина выбросов окисной фазы за пределы реакционных зон, визуально установ- ленная при продувке низкоуглеродистого расплава, объясняется, по край- ней мере, двумя причинами: во–первых, низким содержанием кремния в расплаве, во–вторых, резким снижением ассимиляции кислородной струи в высокотемпературном расплаве с низким содержанием углерода. Неко- торое снижение количества шлака, определенное по содержанию крем- ния, объясняется частичным переходом кремния в его оксидной форме в металл и шлаковый пояс. При расчете величины шлакового слоя по со- держанию марганца в металле и шлаке в варианте продувки кислородом низкоуглеродистого расплава полученные значения превышают расчеты по геометрической форме в 3 раза. Полученное расхождение указывает на: – преимущественное развитие процесса окисления марганца за пре- делами реакционных зон, путем вторичного перераспределения кислорода 150 между выносимыми окислами железа и растворенным в металле марган- цем в пределах установленных ранее сфер на расстоянии 1,5 и 2,5 радиу- сов реакционного очага, считая от границы раздела шлак – металл; – значительное торможение окисления марганца в пределах реакци- онных зон кислородного факела в условиях высоких температур и низко- го содержания углерода. Расчетным путем определено, что при продувке чугуна в объеме ре- акционных зон окисляется порядка 30–35 % от общего окисленного мар- ганца, а при продувке стали – только порядка 5–6 %. Изменение изобар- ного потенциала реакции окисления кислородом марганца и железа с ростом температуры описано в работе [2]. Выводы. Прямыми экспериментами на горячих моделях получены образцы за- фиксированного очага взаимодействия (кислородного факела) в расплавах чугуна и стали. Зафиксированную структуру очага взаимодействия можно разделить на три сопряженных по радиусу и его высоте характерных уча- стка: 1) – внутренняя газовая полость, 2) –промежуточная шлако– металлическая фаза и 3) – металлошлаковая зона, последняя ограничена циркуляционными потоками в расплаве. Спектральным и химическим анализами металлической фазы по ис- следуемым горизонтальным срезах по высоте развития кислородной струи установлен синхронный ход окисления кремния и углерода в рас- плаве по радиусу в направлении к оси кислородной струи. Отмечено скачкообразное изменение содержания марганца, зачастую в противофазе с изменением содержания кремния на расстояниях примерно 1,5 и 2,0–2,5 выбранных радиусов. Химическим анализом шлаковой фазы из внутренних объемов кисло- родного факела установлено, что она состоит преимущественно на 87,0– 93,5% из железа связанного в окислы и металлического железа. Фактиче- ская окисленность шлака реакционных зон в 2,28 и 1,75 раз превышает окисленность соответствующих покровных шлаков на поверхности рас- плавов чугуна и стали, формирующихся без присадки шлакообразующих материалов. Наиболее вероятно, кислородный факел выступает в роли струйного насоса, прокачивающего через реакционные и вовлеченные в циркуляционное движение объемы расплавленный металл. При этом ато- мы железа посредством прямого окисления их в реакционных зонах ки- слородного факела и последующего его восстановления являются как бы транспортными переносчиками кислорода в металлический расплав кон- вертерной ванны. Установлено, постоянство суммарного количества железа в различ- ных его состояниях в «первичном» шлаке (сумма железа металлического, двух и трех валентного), величина которого мало завесила от того, проду- вали чугун или сталь, и не изменялось по высоте и по радиусу кислород- ного факела. Данное явление объясняется газо–термодинамическим эф- 151 фектом диспергирования металлической фазы турбулентными потоками кислородной струи. Исследование показало, что процесс окисления марганца получает преимущественное развитие за пределами реакционных зон, путем, вто- ричного перераспределения кислорода между выносимыми окислами железа и растворенным в металле марганцем в пределах сфер на расстоя- нии – 1,5 и 2,5 радиусов реакционного очага, считая от границы раздела шлак – металл. 1. Взаимодействие кислородной струи с жидкой ванной и его влияние на износ околофурменных огнеупоров при донной продувке / С.И.Семыкин, В.В.Ла- пицкий, В.В.Смоктий, А.Г.Вышиваный // Сб. «Процессы выплавки стали в конвертерных и мартеновский печах».–М.: Металлургия,1982.–С.31–36. 2. Элиот Д.Ф., Глейзер М., Рамакришна В. Термохимия сталеплавильных процес- сов, М., – «Металлургия», 1969.,–246 с. Статья рекомендована к печати д.т.н., проф. В.Ф.Поляковым << /ASCII85EncodePages false /AllowTransparency false /AutoPositionEPSFiles true /AutoRotatePages /None /Binding /Left /CalGrayProfile (Dot Gain 20%) /CalRGBProfile (sRGB IEC61966-2.1) /CalCMYKProfile (U.S. Web Coated \050SWOP\051 v2) /sRGBProfile (sRGB IEC61966-2.1) /CannotEmbedFontPolicy /Error /CompatibilityLevel 1.4 /CompressObjects /Tags /CompressPages true /ConvertImagesToIndexed true /PassThroughJPEGImages true /CreateJDFFile false /CreateJobTicket false /DefaultRenderingIntent /Default /DetectBlends true /ColorConversionStrategy /LeaveColorUnchanged /DoThumbnails false /EmbedAllFonts true /EmbedJobOptions true /DSCReportingLevel 0 /EmitDSCWarnings false /EndPage -1 /ImageMemory 1048576 /LockDistillerParams false /MaxSubsetPct 100 /Optimize true /OPM 1 /ParseDSCComments true /ParseDSCCommentsForDocInfo true /PreserveCopyPage true /PreserveEPSInfo true /PreserveHalftoneInfo false /PreserveOPIComments false /PreserveOverprintSettings true /StartPage 1 /SubsetFonts true /TransferFunctionInfo /Apply /UCRandBGInfo /Preserve /UsePrologue false /ColorSettingsFile () /AlwaysEmbed [ true ] /NeverEmbed [ true ] /AntiAliasColorImages false /DownsampleColorImages true /ColorImageDownsampleType /Bicubic /ColorImageResolution 300 /ColorImageDepth -1 /ColorImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeColorImages true /ColorImageFilter /DCTEncode /AutoFilterColorImages true /ColorImageAutoFilterStrategy /JPEG /ColorACSImageDict << /QFactor 0.15 /HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1] >> /ColorImageDict << /QFactor 0.15 /HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1] >> /JPEG2000ColorACSImageDict << /TileWidth 256 /TileHeight 256 /Quality 30 >> /JPEG2000ColorImageDict << /TileWidth 256 /TileHeight 256 /Quality 30 >> /AntiAliasGrayImages false /DownsampleGrayImages true /GrayImageDownsampleType /Bicubic /GrayImageResolution 300 /GrayImageDepth -1 /GrayImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeGrayImages true /GrayImageFilter /DCTEncode /AutoFilterGrayImages true /GrayImageAutoFilterStrategy /JPEG /GrayACSImageDict << /QFactor 0.15 /HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1] >> /GrayImageDict << /QFactor 0.15 /HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1] >> /JPEG2000GrayACSImageDict << /TileWidth 256 /TileHeight 256 /Quality 30 >> /JPEG2000GrayImageDict << /TileWidth 256 /TileHeight 256 /Quality 30 >> /AntiAliasMonoImages false /DownsampleMonoImages true /MonoImageDownsampleType /Bicubic /MonoImageResolution 1200 /MonoImageDepth -1 /MonoImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeMonoImages true /MonoImageFilter /CCITTFaxEncode /MonoImageDict << /K -1 >> /AllowPSXObjects false /PDFX1aCheck false /PDFX3Check false /PDFXCompliantPDFOnly false /PDFXNoTrimBoxError true /PDFXTrimBoxToMediaBoxOffset [ 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 ] /PDFXSetBleedBoxToMediaBox true /PDFXBleedBoxToTrimBoxOffset [ 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 ] /PDFXOutputIntentProfile () /PDFXOutputCondition () /PDFXRegistryName (http://www.color.org) /PDFXTrapped /Unknown /Description << /ENU (Use these settings to create PDF documents with higher image resolution for high quality pre-press printing. The PDF documents can be opened with Acrobat and Reader 5.0 and later. These settings require font embedding.) /JPN <FEFF3053306e8a2d5b9a306f30019ad889e350cf5ea6753b50cf3092542b308030d730ea30d730ec30b9537052377528306e00200050004400460020658766f830924f5c62103059308b3068304d306b4f7f75283057307e305930023053306e8a2d5b9a30674f5c62103057305f00200050004400460020658766f8306f0020004100630072006f0062006100740020304a30883073002000520065006100640065007200200035002e003000204ee5964d30678868793a3067304d307e305930023053306e8a2d5b9a306b306f30d530a930f330c8306e57cb30818fbc307f304c5fc59808306730593002> /FRA <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> /DEU <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> /PTB <FEFF005500740069006c0069007a006500200065007300740061007300200063006f006e00660069006700750072006100e700f5006500730020007000610072006100200063007200690061007200200064006f00630075006d0065006e0074006f0073002000500044004600200063006f006d00200075006d00610020007200650073006f006c007500e700e3006f00200064006500200069006d006100670065006d0020007300750070006500720069006f0072002000700061007200610020006f006200740065007200200075006d00610020007100750061006c0069006400610064006500200064006500200069006d0070007200650073007300e3006f0020006d0065006c0068006f0072002e0020004f007300200064006f00630075006d0065006e0074006f0073002000500044004600200070006f00640065006d0020007300650072002000610062006500720074006f007300200063006f006d0020006f0020004100630072006f006200610074002c002000520065006100640065007200200035002e00300020006500200070006f00730074006500720069006f0072002e00200045007300740061007300200063006f006e00660069006700750072006100e700f50065007300200072006500710075006500720065006d00200069006e0063006f00720070006f0072006100e700e3006f00200064006500200066006f006e00740065002e> /DAN <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> /NLD <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> /ESP <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> /SUO <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> /ITA <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> /NOR <FEFF004200720075006b00200064006900730073006500200069006e006e007300740069006c006c0069006e00670065006e0065002000740069006c002000e50020006f00700070007200650074007400650020005000440046002d0064006f006b0075006d0065006e0074006500720020006d006500640020006800f80079006500720065002000620069006c00640065006f00700070006c00f80073006e0069006e006700200066006f00720020006800f800790020007500740073006b00720069006600740073006b00760061006c00690074006500740020006600f800720020007400720079006b006b002e0020005000440046002d0064006f006b0075006d0065006e0074006500720020006b0061006e002000e50070006e006500730020006d006500640020004100630072006f0062006100740020006f0067002000520065006100640065007200200035002e00300020006f0067002000730065006e006500720065002e00200044006900730073006500200069006e006e007300740069006c006c0069006e00670065006e00650020006b0072006500760065007200200073006b00720069006600740069006e006e00620079006700670069006e0067002e> /SVE <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> >> >> setdistillerparams << /HWResolution [2400 2400] /PageSize [612.000 792.000] >> setpagedevice

Ähnliche Einträge