Познавательные процессы

Удаление серы (десульфурация металла)

Сера является самой вредной примесью, снижающей механи­ческую прочность и свариваемость стали, а также ухудшающей ее электротехнические, антикоррозионные и другие свойства.

Во время кристаллизации и при дальнейшем охлаждении металла весь избыток серы выше указанных пределов выделяется в виде сульфида железа FeS совместно с FeO. Чистый сульфид железа имеет температуру плавления 1190°С, а оксисуль-фидный расплав имеет эвтектику с температурой затвердевания ~985°С, т. е. значительно ниже температуры плавления металла (обычно ~1500°С). Это при кристаллизации металла приводит к выделению сульфида и оксисульфида железа в жидком виде. Выделяющиеся неметаллические включения располагаются по границам зерен в виде тонких пленок. Образование таких пленок резко снижает прочность металла при температурах (>1000°С), поскольку они при этих температурах, находясь в жидком или размягченном состоянии, ослабляют меж-зеренную связь в металле. Это явление называют красноломкос­тью стали. Красноломкость вызывает: 1) образование так называ­емых горячих трещин на слитках, литых заготовках и изделиях (деталях); 2) появление рванин, трещин и других поверхностных дефектов на прокате; 3) плохое сваривание внутренних усадочных пустот металла во время прокатки, вследствие чего головная обрезь от слитков возрастает при повышении содержания серы.

Не меньшее отрицательное влияние сера оказывает на служеб­ные, прежде всего на прочностные свойства стали, особенно при низких температурах < (-30°С). Следовательно, повышенное содер­жание серы вызывает и красноломкость, и хладноломкость ста­ли.

Сера является химически активным элементом и образует различные соединения, устойчивые при высоких температурах сталеплавильных процессов и способные переходить и в газовую, и в шлаковую фазы.

Обмен серы между газовой фазой и жидкой ванной

В процессе плавки сера можкт окисляться кислородом по реакциям:

1) [S]+2[О]={SO₂} на границе газ-металл в пузырях СО, за счет кислорода металла

2) (S) + 2(FeO) = 2[Fe] +{SO₂} на границе газ-шлак в пузырях СО, находящихся в объеме шлака;

3) на границе газ-металл, с участием кислорода газовой фазы [S]+{O₂} ={SO₂};

4) на границе газ-шлак, над ванной (S) + {O₂}={SO₂}

Таким образом, пузыри СО, проходящие через толщу металла, уносят некоторое количество серы. Это количество серы тем больше, чем выше содержание серы и кислорода в металле.

Результатом протекания реакции окисле­ния серы газообразным кислородом на границе шлак-газ является наблюдаемое на практике удаление серы из ванны в газовую фазу в количестве 5-10% от исходного содержания серы в шихте.

Основная часть серы удаляется из металла окислительным шлаком

Традиционной является схема:

- сера, находящаяся в металле в виде сульфида железа, в соответ­ствии с законом распределения переходит в шлак, [FeS] = (FeS).

- в шлаке происходит образование более прочного и плохо ра­створимого в металле сульфида кальция по реакции (FeS) + (СаО) = (CaS) + (FeO).

- суммарная (об­щей) реакция десульфурации [FeS] + (СаО) = (CaS) + (FeO).

Из структуры последнего уравнения вытекает, что для улучше­ния десульфурации металла прежде всего необходимо в шлаке повышение содержания свободного СаО, которое возможно повы­шением основности шлака, и снижение содержания FeO, которое определяется в основном концентрацией углерода в металле.

Влияние температуры на коэффициент распределения серы может быть прямым и косвенным. Прямое влияние связано с тепловым эффектом процесса перехода серы из металла в шлак. Этот процесс является экзотермическим, поэтому при постоянстве других условий, чем выше температура, тем меньше Ls, но это влияние незначительно, так как тепловой эффект процесса неболь­шой: -42 кДж/моль.

Косвенное влияние температуры на Ls заключается в том, что при высокой температуре можно обеспечить повышенную основность шлака, которая способ­ствует увеличению Ls. Чем выше температура ванны, тем лучше десульфурация металла, если повышение температуры рационально используется для получения высокоосновного гомо­генного шлака. Кроме того с повышением температуры ускоряются диффузионные процессы.

Сера является поверхностно активным элементом. Высокая поверхностная активность серы приводит к тому, что на поверхности раздела фаз концентра­ция серы выше, чем в объеме раствора. Поэтому наибольший эффект дает при­менение таких методов ведения плавки, которые обеспечивают увеличение по­верхности контакта металла с десульфурирующей фазой (искусственное пере­мешивание металла со шлаком, вдувание в металл тонкоизмельченных порошко­образных реагентов и т. п.).

Однако основные возможности улучшения десульфу­рации металла заложены в изменении химического состава шлака.

Кислые шлаки об­ладают минимальной серопоглотительной способностью и обеспе­чивают L = 0,5-1,5. Это незначительное поглощение серы кислым шлаком происходит не в результате образования простых анионов S^2-, а вследствие того, что сера частично замещает кислород в кремнекислородных анионах:

Основные окислительные шлаки обычного химического соста­ва (B > 2,0-2,5) обеспечивают Ls = 3-7, иногда до 10, т. е. в несколько раз выше, чем для кислых шлаков. Коэффициент распределения серы между основным окислительным шлаком и металлом в период окислительного рафинирования зависит в ос­новном от содержания в шлаке СаО и SiO₂ или упрощен­но - от основности шлака. Для наведения высокоосновного шлака жидкоподвижного шлака в ванну осуществляют присадки извести (известняка) и осуществляют скачивание первичного шлака для удаления из печи кремнезема.

Влияние FeO двойственно.С одной стороны, наличие FeO в шлаке ускоряется растворение СаО и получение гомогенного высокоосновного шлака (разжижает шлак), что улуч­шает десульфурацию. С другой стороны наличие в шлаке FeO смещает равновесие реакции десульфурации в обратную сторону.

В целом серопоглотительная способность основных шлаков остается низкой из-за высокой окисленности сталеплавильных шлаков. В лучшем случае коэффициент распределения серы Ls= (S)/[S] в лучшем случае достигает 10, а обычно изменяется в пределах 3-7. При этом в одношлаковом режиме степень десульфурации R=[S]н/[S]к может составить 1,5-2, т. е. обеспечивает снижение содержания серы в металле в 1,5-2 раза (на 40-50 %), что в современных условиях часто бывает недостаточным.

В настоящее время в связи с повышением требований к каче­ству стали и разливкойее на МНЛЗ обязательным элементом сталеплавильной технологии становится ковшевая десульфурация металла.

Таким образом, удалению серы из металла (десульфурации ме­талла) способствуют:

1) наличие основных шлаков с высокой активностью CaO;

2) низкая окисленность металла шлака (минимум FeO);

3) низкая концентрация серы в шлаке (скачивание и наведение нового шлака);

4) перемешивание металласо шлаком и увеличение поверх­ности контакта;

5) повышение температуры ванны.

познавательные процессы	виды	свойства	закономерности	индивидуальные особенности
ощущение
восприятие
внимание
память
представление
воображение
мышление
речь
интеллект

ОЩУЩЕНИЕ.

Ощущение – отражение свойств предметов, возникающее при их непосредственном воздействии на органы чувств (анализаторы).

Многообразие ощущений отражает качественное многообразие окружающего мира. Классификация ощущений может осуществляться по разным основаниям. Широко распространено разделение ощущений по модальности, в связи с которыми выделяют зрительные, слуховые, осязательные и др.

При всем разнообразии ощущений у них можно выделить общие свойства: качество ощущения (для слуховых – высота, громкость, тембр), интенсивность, зависящая от силы раздражения и состояния рецептора и длительность, которая зависит от времени действия раздражения и состояния рецептора.

Разное состояние анализаторов в целом делают разные органы чувств более или менее чувствительными. Чувствительность измеряется порогами: нижний порог – минимальная величина раздражения, дающая ощущение. Верхний порог – максимальная величина доболевого воздействия раздражения. Разностный порог – минимальное различие в интенсивности однотипных воздействий.

Состояние анализаторов определяют индивидуальные особенности ощущений человека. Среди них можно выделить: сензитивность – от природы повышенная чувствительность, сенсибилизированность – повышение чувствительности благодаря опыту и особенности сенсорной организации, т.е. врожденное или приобретенное доминирование какого-либо вида анализатора, особенности скорости возникновения, интенсивности и длительности ощущений.

ВОСПРИЯТИЕ.

Восприятие – целостное отражение предметов при их непосредственном воздействии на органы чувств.

Восприятие различается по видам в зависимости от преобладания роли того или иного анализатора, по форме психической активности (преднамеренное и непреднамеренное) и форме существования материи (восприятие пространства, времени, движения, речи, человека, изображения).

В восприятии всегда сказываются особенности личности воспринимающего. Это свойство восприятия называется апперцепцией. Кроме этого, человек воспринимает окружающие его предметы не одинаково. Эта особенность характеризует избирательность восприятия. Восприятие человека предметно и осмысленно. Оно характеризуется константностью, т.е. относительным постоянством. Помимо этого выделяют такие характеристики восприятия как целостность и структурность.

Существует ряд законов восприятия: закон «фигуры и фона» (большая фигура всегда является «фоном» для меньшей), закон константности (при изменении точки зрения восприятие предмета кардинально не меняется: мы можем наклонить книгу, но воспринимать ее будем все равно как книгу), закон оптических центров тяжести (при восприятии пространства мы сосредотачиваемся на определенных признаках: пятнах, лицах, движениях; именно они являются оптическими центрами тяжести). Восприятие может быть и ошибочным. В таком случае говорят об иллюзиях восприятия.

Среди индивидуальных особенностей восприятия выделяют: синтетичность (обобщенность) или аналитичность (детализированность) восприятия, его динамичность, точность, глубину и эмоциональность, определяемые природной особенностью нервной деятельности конкретного человека. А также избирательность восприятия, зависящая от опыта, установок и интересов человека.

ВНИМАНИЕ.

На человека воздействует одновременно огромное число раздражителей. Однако доходят до сознания лишь те из них, которые являются наиболее значимыми. Избирательный, направленный характер психической деятельности человека составляет сущность внимания.

Потому, на что направлено внимание его можно разделить на внешнее и внутреннее, а по участию воли: произвольное, непроизвольное и послепроизвольное.

Различают ряд свойств внимания. Объем (7+-2 предмета). Распределение, т.е. удержание внимания одновременно на нескольких объектах. Концентрация внимания, определяемая по степени сосредоточенности на объекте. Устойчивость или длительность внимания. Способность к переключению, намеренному переносу внимания.

Некоторые из этих свойств могут быть нарушены. Так нарушение концентрации внимания ведет к рассеянности, а нарушение переключения может выражаться как в его затруднении («липкое» внимание), так и в трудности его удержания («порхающее» внимание).

Среди факторов, способствующих привлечению внимания, выделяют: характер раздражителя (сила, новизна, контраст и т.п.), структурную организацию деятельности, соответствие раздражителя потребностям человека.

ПАМЯТЬ.

Память начинается с запоминания. Если запоминание связанно с применением определенных приемов для наилучшего усвоения знаний, оно называется заучиванием. Запоминание может быть механическим или смысловым с использованием приемов мнемотехники. Мнемотехника – приемы запоминания, например: выделение опорных слов, ассоциации, проговаривание, рифмовка и т.д. Долговременное удержание воспринятой информации называется сохранение. Существенным компонентом памяти является воспроизведение. Оно может проходить в разных формах: при повторном восприятии это будет узнавание, при наличии четкой задачи – припоминание, при отсутствии непосредственного восприятия – воспоминание, непроизвольное воспроизведение того, что казалось забытым – реминисценцией. Последним процессом памяти является забывание.

Поскольку память связана с тем, каким образом человек воспринимает информацию, то память можно классифицировать по видам анализаторов. Кроме этого существенным является наличие или отсутствие волевого усилия, поэтому память можно разделить на произвольную и непроизвольную. Так как время сохранения информации может быть разным, выделяют оперативную, кратковременную и долговременную память. В зависимости от содержания запоминаемого материала память определяют как двигательную, эмоциональную, образную и логическую.

Основными свойствами памяти являются: быстрота, объем и точно запоминания, прочность и длительность сохранения, готовность и уверенность воспроизведения.

Среди закономерностей памяти выделяют зависимость от силы раздражителя и степени концентрации внимания.

При этом у каждого человека есть свои особенности памяти, которые заключаются в индивидуальной значимости запоминаемой информации, в эмоциональном состоянии, в котором происходит процесс памяти. Кроме того, у каждого человека можно выделить ведущий вид памяти.

Дата добавления: 2015-05-10