Современные представления о шлаках

Таким образом, экспериментально установлено, что в расплавленном железе в виде положительно и отрицательно заряженных частиц находятся ионы С4+, Н+, S2-. На основании теоретических расчётов можно принять, что в расплавленном железе кислород находится в анионной форме О2-.

32.2.1. Образование и значение шлаков в процессах плавки стали.

Шлак, представляющий собой сплав оксидов с незначительным содержанием сульфидов, является неизбежным побочным продуктом любого современного способа производства стали. Неизбежность образования шлаков связана, во-первых, с обязательным окислением элементов металлической фазы во время плавки и образованием при этом различных нелетучих оксидов, имеющих меньшую плотность, чем металл, и собирающихся на поверхности металла; во-вторых, с неизбежным разрушением футеровки в условиях высоких температур под действием оксидов, образующихся в результате окисления компонентов металлической фазы. В образовании шлака могут принимать участие также оксиды, вносимые в ванну в виде неметаллических шихтовых материалов (флюсов и твёрдых окислителей), загрязнения (мусора) лома и доменного шлака, поступающего с жидким чугуном.

Положительное значение шлаков состоит в способности поглощать фосфор и серу из металла. Такими свойствами обладают только основные шлаки, в которых преобладает содержание основных оксидов, прежде всего СаО.

В процессах, осуществляемых в мартеновских и электродуговых печах, положительная роль шлаков выражается также в защите металла от поступающих из атмосферы печи вредных примесей, главным образом газов.

Отрицательное значение шлаков в основном выражается в следующем:

1) разрушающем действии на футеровку агрегата; 2) увеличении потери полезных примесей в процессе окислительного рафинирования, а также раскисления и легирования; 3) увеличении потери железа в виде оксидов и корольков, содержащихся в шлаке.

32.2.2. Химический состав и строение шлаков.

Химический состав шлаков является их важнейшей характеристикой, так как он определяет основные физико-химические характеристики шлаков. Любой сталеплавильный шлак обычно представляет собой сложный расплав, состоящий из большого числа (десятков) оксидов различных металлов и неметаллов. Эти оксиды образуют между собой ещё большее число различных двойных, тройных и даже более сложных соединений (солей). Однако основные физико-химические свойства шлаков определяются содержанием в них ограниченного количества оксидов и их соединений между собой. Оксидами, обычно оказывающими решающее влияние на свойства шлака, являются СаО., FeO, MnO, MgO (основные), SiO₂, P₂O₅ (кислотные), Al₂O₃, Fe₂O₃ (амфотерные).

Из солей, образующихся в шлаке в результате взаимодействия оксидов можно выделить силикаты, фосфаты и др.

Описанный выше состав шлаков принято называть минералогическим.

Для установления этого состава шлаков обычно используют два метода: 1) петрографический – изучение строения твёрдых шлаков; 2) физико-химический – изучение диаграмм состояния (плавкости) двойных или тройных систем. В настоящее время при изучении строения шлаков широко применяют и методы рентгенографии.

Обычные (химические и физические) методы анализа шлаков позволяют определять содержание отдельных элементов. Для управления плавкой удобно под компонентами шлака понимать содержание оксидов, поэтому в производственной практике принято под составом шлака понимать содержание в нём тех или иных оксидов, а не соединений между ними. Представление шлаков как расплавов, состоящих из силикатов, фосфатов и других сложных соединений, удобно при составлении уравнений химических реакций, протекающих в сталеплавильных ваннах. В действительности главными элементарными частицами, из которых состоят шлаки, являются не оксиды и не соединения между ними, а ионы – продукты электролитической диссоциации указанных выше соединений.

Дата добавления: 2014-01-04