Поведение фосфора

Поведение марганца

Окисление кремния

Кремний растворяется в железе в любых соотношениях, обладает большим сродством к кислороду и практически полностью окисляется уже в период плавления. Окисление кремния сопровождается выделением большого количества теплоты, поэтому иногда кремний является основным элементом, в результате окисления которого происходит нагрев металла (бессемеровский процесс). Окисление кремния происходит по реакциям

[Si] + 2[О] = (SiO₂) + Q; [Si] + 2 (FeO) = (SiO₂) + 2[Fe] + Q.

При плавке под основным шлаком СаО/SiO₂>2 окисление кремния происходит практически необратимо из-за связывания в прочный силикат кальция (CaO)₂^.SiO₂. При горячем ходе кислого процесса имеет место интенсивное восстановление кремния.

Марганец по своим свойствам близок к железу, растворяется в нем в любых соотношениях, образую раствор, очень близкий к идеальному. При низких температурах сталеплавильного процесса в окислительных условиях марганец окисляется с выделением теплоты, переходя в шлак. Реакции окисления марганца можно представить в виде

[Mn] + [O] ↔ (MnO) + Q; [Mn] + (FeO) ↔ (MnO) + [Fe] + Q

С повышением температуры и основности шлака марганец может частично восстанавливаться кремнием, углеродом и железом. Поскольку почти все стали содержат марганец, то его восстановление в процессе плавки – явление желательное.

Фосфор является вредной примесью, ухудшает механические свойства стали при температурах ниже 0°С и вызывает явление, называемое хладноломкостью. Главным источником поступления фосфора в металл при сталеплавильном процессе является чугун, часть фосфора поступает из железного лома и ферросплавов. Окисление растворенного в металле фосфора схематически можно представить в виде

2[P] + 5(FeO) = (P₂O₅) + 5[Fe] + Q.

Окисление и переход фосфора в шлак сопровождаются выделением тепла. В связи с этим, например, в томасовском процессе фосфор является основным источником тепла, под действием которого происходит нагрев металла. Поскольку реакция окисления фосфора экзотермическая, то удаление фосфора из металла стремятся проводить при умеренных температурах. При повышении температуры возможно восстановление фосфора и переход его в металл за счет углерода, кремния, марганца и железа. Фосфор можно удержать в шлаке, повысив основность шлака введением СаО. При этом в шлаке образуются устойчивое соединение 3СаО^.Р₂О₅, снижающее активность фосфора в шлаке. Таким образом, суммарный процесс перехода фосфора в шлак можно представить в виде

2[P] + 5(FeO) + 3(СаО) = 3СаО^.Р₂О₅ + 5[Fe] + Q.

Для успешного удаления фосфора из металла необходимо обеспечить быстрое формирование железисто-известкового шлака, в котором должно быть большое количество FeO, а для исключения обратного перехода фосфора в металл шлак должен иметь высокую основность. Это условие необходимо, но недостаточно. При высоких содержаниях фосфора в металлической шихте после того, как фосфор окислился и значительная часть его перешла в шлак, последний необходимо удалить из сталеплавильного агрегата и навести новый присадкой шлакообразующих материалов. Увеличением количества шлака можно снизить содержание фосфора в металле, однако ведение процесса с большими количествами шлака связано с увеличением потерь железа и требует дополнительных затрат энергии и времени, поэтому к такой мере прибегают лишь при крайней необходимости.

Ускорение процесса образования железисто-известкового шлака осуществляют вдуванием струей кислорода тонкоизмельченной извести в металл. Порошкообразная известь быстро прогревается, а окисление кислородом железа обеспечивает появление железистого шлака.

Дата добавления: 2014-11-20