Машиностроение и механика

Основы синхронизации процессов обезуглероживания и нагрева металла

При управлении плавкой важно не просто окисление углерода и получение заданного содержания его в конечном металле, но и проведение этого процесса синхронно с процессом нагрева ванны.

В идеальных условиях, когда ванна не обменивается теплом с окружающей средой и в ней не протекают никакие другие процессы, кроме окисления углерода, относитель­ное изменение температуры ванны при окислении углерода Δt_[c] можно определить по формуле

Δt_[c] =Qt/(100×Cм+gшл×Cшл),

где Qt - тепловой эффект реакции окисления углерода при данных условиях, кДж/кг;

gшл - количество шлака, кг/100кг металла;

С - удельные теплоемкости металла и шлака, Дж/(кг К).

Поскольку См=0,84 кДж/(кг-К) и Сшл= 2,09 кДж/(кг-К), а количество шлака обычно составляет 10-15%, то уравнение примет вид: Δt_[c] =0,009Qt.

Это означает, что синхронизация процессов обезуглероживания и нагрева металла в идеальных условиях возможна лишь из­менением теплового эффекта реакции окисления углерода.

Величина и знак теплового эффекта процесса окисления углерода могут изменяться в зависимости от источника кислорода. Основными источниками кислорода для окисления угле­рода являются: холодное дутье (кислородное или воздушное), окси­ды железа твердых окислителей (железной руды, агломерата, окаты­шей, окалины и т.п.), горячие печные газы:

Qt, кДж/кг [С] Δt_[c] ,°C/%[C]

Холодное дутье:

воздушное ....…………. +4450 +40

кислородное ..... ……….+12500 +115

Нагретая атмосфера печи . . . 15000 +135

Холодный твердый окислитель –20000 -180

Окисление углерода газо­образным кислородом дутья или печных газов происходит с выделе­нием тепла, при этом чем выше температура нагрева кислорода, тем больше тепловой эффект реакции. Окисление углерода кислородом твердых окислителей является резко эндотермическим процессом

В реальных сталеплавильных процессах величина Δt_[c] суще­ственно может отличаться от приведенных выше значений Δt_[c] no ряду причин: происходит потеря тепла в окружающую ванну среду (нагрев футеровки, окружающего воздуха и т.п.), возможно проте­кание в ванне других экзотермических и эндотермических процес­сов, кроме окисления углерода.

<< Prev - Next >>