炼钢原理---6-3脱碳反应(2).ppt


熔池中碳和氧生成CO的反应应包括三个步骤,它们是:
(1)熔池内[C]和[O]向金属一气泡界面层的扩散传质;
(2)[C]和[O]在气泡表面吸附并进行化学反应;
(3)生成的CO进入气泡,气泡长大并上浮。
碳氧反应的限制性环节是在扩散过程,即碳或氧向反应区扩散是整个脱碳反应的限制性环节。
另外,在某些情况下CO气泡生核困难时,新相生成也可能是成为脱碳反应的限制性环节。
[C]和[O]的传质
[C]和[O]不断地向气泡界面扩散,由于实际的熔池中金属液的强烈运动,所以不是单纯的分子扩散而是对流传质。
[C]高[O]低时,[O]的扩散为限制性环节;[C]低[O]高时,[C]的扩散为限制性环节。
CO气泡产生的条件
在均质的钢液内部产生新的气泡实际上是不可能的。
CO气泡只有可能在异相界面上产生(即非均质形核)。粗糙的炉衬耐火材料上有许多小孔洞,是产生气泡的主要部位。已形成而在上浮中的CO气泡,底吹气流破裂生成的氦气或氩气气泡,都是脱碳反应能顺利进行的地点。这就是为什么底吹和复吹转妒,在熔池含碳量很低时仍有较大的脱碳速率的原因。
氧的脱碳效率
当用氧气脱碳时,氧的脱碳效率的定义如下式:
式中△[C]—碳的氧化量,kg;
—/ (2×12)氧化单位质量的碳所消耗的氧气体积,m3·kg-1;
Q—实际的供氧量,m3。
当熔池中碳含量低于某一临界碳含量时,脱碳速率逐渐降低。%%,%。利用底吹气体搅拌可使临界碳含量降低。
底吹气体Ar、N2、天然气等有降低CO分压和加速传质的作用。基于热力学和动力学两方面因素,加强熔池搅拌,既有利于脱碳,又降低铁的损失。
底吹气体对脱碳速率的影响