Скорости металлургических процессов

В металлургии скорости химических реакций часто зависят от переноса веществ и тепла в тех средах, где происходит взаимодействие. Так, ни одна реакция не может осуществиться, если вступающие в нее вещества не прийдут в соприкосновение. Поэтому в большом числе случаев скорости металлургических процессов зависят от скоростей, с которыми реагирующие вещества доставляются в зону, где совершается химическое превращение. В доменном процессе, например, производительность печей в решающей степени зависит от скорости восстановления окислов железа газами. В определенных условиях скорость самой химической реакции между окислами железа и восстанавливающим газом достаточно велика и во вся- [c.8]

От интенсивности и характера массопередачи в жидких металлах, шлаках, а иногда и газах часто зависят скорости металлургических процессов. Различают два характера течения жидкостей и газов ламинарный и турбулентный. Ламинарное, или слоистое течение имеет упорядоченный характер — частицы жидкости двигаются по прямолинейным траекториям и различные слои жидкости перемещаются параллельно друг другу с различными скоростями и не перемешиваются между собой. При ламинарном течении перенос веществ в значительной мере обусловлен молекулярной диффузией. [c.190]

СКОРОСТИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ [c.192]

Для ряда почв даже максимальный глубинный показатель скорости коррозии различных низколегированных сталей, как правило, находится в допустимых пределах ошибок опытов. Металлургический процесс изготовления стали не влияет на скорость ее коррозии в почвенных условиях [59, 60]. Среднюю, ориентировочную скорость коррозии железа и низколегированных сталей в ряде почв считают равной 0,2-0,4 мм/год. Эти данные относятся к коррозии незащищенных образцов или элементов конструкций небольшого размера, когда отсутствует ускоряющее влияние блуждающих токов. На протяженных объектах, например трубопроводах, скорость увеличения глубины местных коррозионных поражений может возрастать в десятки раз. При осуществлении защитных мероприятий (нанесение покрытий, электрохимическая защита конструкций и т. д.) скорость коррозии, напротив, может быть снижена в десятки раз. [c.136]

Металлургия и металловедение непосредственно опираются на физическую химию, обосновывающую теорию химических процессов в металлургических агрегатах, позволяющую рассчитать скорости этих процессов и определить пути их интенсификации. [c.9]

Это относится ко многим металлургическим процессам. Для оценки их скоростей необходимо совместное решение уравнений, описывающих диффузию, течение жидкостей, газов, и учет геометрических факторов. Абсолютный расчет в подобных случаях часто невозможен, поэтому целесообразно применение теории размерностей. Она позволяет свести к минимуму число необходимых измерений и установить законы подобия и моделировать процессы. Основное требование этой теории — совпадение размерностей в обеих частях равенств, выражающих зависимости между физическими величинами. С этой целью выражают физические законы в виде зависимостей между безразмерными комплексами. Рассмотрим простой пример движения шара через жидкость. Какие параметры определяют это движение К ним относятся коэффициент вязкости т , радиус шара г и скорость v, имеющие следующие размерности L и LT-. Возникающая при движении сила сопротивления F, имеющая размерность MLT- (как любая сила), является функцией этих параметров, т. е. F=f r, г, v). Предполагая, что эта функция степенная, введем пока неизвестные показатели степеней X, у к Z для размерностей т], г и u и запишем уравнение для F MLT = (МЬ- Ч- ) Ьу LT ) . Условие совпадения размерностей [c.256]

Металлургическое производство требует, например, экспрессного и точного определения содержания кислорода в стали в процессе ее выплавки. Требование экспресс-иости определяется высокой производительностью и большими скоростями современных металлургических процессов, например кислородно-конвертерного. Требование чувствительности и точности связано с необходимостью производства металла заданного состава и высокого качества. Это особенно относится к легированным сталям, [c.381]

Основной особенностью вакуумных металлургических процессов являются высокая скорость и меньшая температура ре акции Как уже указывалось, проведение процесса в вакууме дает возможность осуществить на практике реакции восстановления, характеризующиеся малым, а подчас и положительным значением А0° при условии выведения из сферы реакции (отгонки) образующегося продукта (восстановленного металла или соединения металла-восстановителя) При этом очевидно, что применяемый вакуумный насос должен обеспечивать в аппарате восстановления остаточное давление меньшее (ити по крайней мере равное) равновесного давления отгоняемого продукта В противном сдучае скорость процесса даления паров из сферы реакции определяется диффузией в остаточном газе, что может привести к скоплению и повышению парциального давления отгоняемых продуктов и остановке реакции восстановления [c.223]

По точности спектральный анализ при малых содержаниях определяемого вещества превосходит классический химический анализ. По скорости он, как правило, превосходит многие другие методы анализа, и его относят к разряду экспрессных методов. К числу наиболее типичных применений спектрального анализа следует отнести экспрессный анализ сплавов в целях пх сортировки экспрессный анализ сплавов и шлаков для контроля металлургических процессов маркировочный анализ на металлургических предприятиях анализ почвы, руд и минералов быстрый анализ производственных растворов, биологических жидкостей, определение примесей в чистых материалах локальный анализ—для установления закона распределения отдельных составляющих исследуемых сплавов или для определения состава посторонних включений в различных материалах. [c.172]

В тех случаях, когда примеси метана нежелательны (как, например, при синтезе аммиака ), а иногда и просто недопустимы (в металлургических процессах), проводят селективное окисление окиси углерода до СО2 и поглощают СО из газа едким натром /1,3/. Поскольку одновременно с этим окисляется и некоторое количество водорода, образующийся газ подвергают осушке. Описанный метод применяют для очистки газов, содержащих не более 1% СО. В качестве катализатора используется платина на носителе (0,1-0,5% Pt ). Условия процесса температура 50-150°С, среднечасовая скорость подачи газа 5000-10 ООО ч" при 50-150%-ном избытке кислорода. Необходимость применения избытка кислорода обусловлена одновременно протекающим процессом окисления некоторого количества водорода, связанного с недостаточной селективностью катализатора по отнощению к СО. Образующийся газ содержит менее 1- 10 % СО и О . [c.181]

При построении систем автоматического регулирования литейных процессов основные затруднения связаны с недостаточным знанием динамики металлургических процессов, особенно динамики процессов охлаждения и затвердевания. Для качественного автоматического регулирования непрерывного процесса литья (особенно в случае скоростного литья) совершенно необходимо обратить особое внимание на конструкцию формы в смысле обеспечения оптимальной скорости теплообмена между жидким металлом, металлом формы и охлаждающей водой. [c.149]

Скорости почти всех металлургических процессов зависят от величины поверхности раздела между реагирующими веществами. В конвертерном процессе благодаря дроблению струи кислорода, вдуваемого в сталь, поверхность раздела между жидким металлом и газом велики настолько, что реакции окисления углерода и других примесей протекают с очень большими скоростями. Ускорение реакций рафинирования стали при обработке ее жидкими синтетическими шлаками также определяется увеличением реакционной поверхности благодаря дроблению струи стали на мелкие капли, [c.9]

Любой металлургический процесс сопровождается переносом веществ и тепла. Часто скорости процессов и производительность агрегатов определяются интенсивностью такого переноса, осуществляемого жидкостями и газами. Полученные в предыдущих разделах этой главы соотношения позволяют перейти к явлениям, определяющим скорости переноса. [c.149]

Эти вопросы являются предметом раздела физической химии, который называется кинетикой химических реакций, и представляет собой необходимое дополнение к химической термодинамике. Если термодинамика отвечает на вопрос о возможности процесса, то кинетика указывает пути осуществления его с наибольшей производительностью. Реальные металлургические процессы обычно бывают сложными и их скорости часто определяются совокупностью условий протекания не только химических реакций, но и ряда физических процессов, в первую очередь, таких как диффузия, перенос тепла и реагирующих веществ в зону реакции или отвод из нее образовавшихся продуктов. [c.165]

Многие из исследований по теории гетерогенного равновесия [6380—6456] осуществлены для систем, важных для металлургических процессов [6380—6384, 6391, 6425—6435, 6438, 6439, 6441, 6443, 6449—6452, 6454—6456]. Так, в [6382, 6383] описан метод расчета энергии Гиббса для реакций между веществами нестехиометрического состава (в [6383] на примере взаимодействия силикатов щелочных металлов с карбидом кремния), в [6391, 6402] прослежены закономерности взаимодействия контролируемых атмосфер с металлами, в [6431] дана термодинамическая оценка взаимодействия дисперсных включений тугоплавких окислов с твердыми металлами, в [6438] приведено термодинамическое описание процесса разделения металлургических эмульсий в условиях их образования, роста включений и адсорбции (без учета процессов коагуляции), в [6449] проанализирована связь скорости восстановления окислов цветных металлов из расплава с давлением их диссоциации (см. также [3900, 3901, 4079, 4119]). [c.57]

Процесс пайки твердыми припоями [248, 263, 266, 267] основан на капиллярном эффекте в зазоре между соединяемыми деталями по отношению к жидкому материалу заполнителя. Сопутствующие металлургические процессы часто носят сложный характер и могут включать в себя диффузию по границам зерен или образование (в дополнение к диффузии и сплавлению заполнителя с материалами деталей) интерметаллических соединений. Скорости протекания этих процессов зависят от температуры и продолжительности цикла пайки. Идентификация результирующих интерметаллических фаз становится более трудной по мере того, как растет число компонентов в системе. При подборе материалов для пайки, кроме металлургических реакций, следует учитывать такие факторы, как их тем пература плавления, давление паров, способность смачивать и растекаться по поверхности исходных металлов. [c.255]

Поскольку при реакции свободная энергия уменьшается, процесс возможен. Однако данный расчет относится к температуре 25° С, а при этой температуре скорость реакции может оказаться столь низкой, что реального выхода реакция иметь не будет. Для того чтобы она проявилась, возможно, следует проводить ее при значительно более высокой температуре. Для большинства химико-металлургических процессов изыскиваются условия, обеспечивающие наибольший выход реакции. В случае же выращивания монокристаллов нужно уметь управлять выходом реакций так, чтобы в первую очередь обеспечивался рост структурно совершенных кристаллов (см. гл. VI). [c.106]

Для изучения кинетики металлургических реакций применен метод диаграмм плотность тока — потенциал с использованием частных поляризационных кривых и измерением стационарных потенциалов. Аналитическое описание диаграммы позволяет получить уравнения скоростей изучаемых процессов. [c.154]

С увеличением скорости потери напора становятся равными или несколько превышают вес твердых частиц, при этом частицы взвешиваются в газе, и слой приходит в движение. Следует отметить, что при таком режиме (рис. 2, В) при сравнительно небольшом увеличении скорости газа, например от 0,003 до 0,006 м сек, объем слоя значительно увеличивается. Этот режим кипящего слоя обычно наблюдается в металлургических процессах, где через слой движется не газ, а жидкость. Поток равномерно рас- [c.97]

Исследование процесса взаимодействия СН4 и окислов металлов привлекло внимание к метану как к восстановителю, ибо соответствующие реакции протекают с приемлемой скоростью при температуре намного выше 800°. Метан может оказаться полезным агентом в некоторых металлургических процессах. [c.128]

Металлургические процессы протекают при высоких температурах и скоростях. Следуя один за другим (переработка сырых материалов, выплавка чугуна, получение стали, прокатное производство, различные виды транспортировки сырья, металла, готовой продукции), любой из этих процессов рассчитан на производительность, обеспечивающую нормальное функционирование последующих участков технологической цепи. Поэтому даже относительно небольшой перерыв в работе какого-либо агрегата или механизма может привести к значительному экономическому ущербу. [c.223]

Таким образом, исследование электродной поляризации на границе металл-шлак позволяет выявить этапы, определяющие скорость электрохимических стадий металлургических реакций. Последние складываются из двух электродных процессов (катодного и анодного). При этом сила тока характеризует скорость каждого из них. Поляризация же представляет дополнительный расход потенциала на создание той или иной скорости электродного процесса. Зная, как меняется поляризация с силой тока и другими условиями, можно судить о режиме процесса и о том, что тормозит его течение. [c.417]

На скорость коррозии большое влияние оказывают также различные факто-1ры металлургического процесса. Включения окислов и неметаллические включения, неоднородность сплава способствуют появлению коррозионных элементов в сплаве. В процессе охлаждения отливки на ее поверхности могут образоваться слои металла, отличающиеся по свойствам от внутренних участков. Зональная ликвация, которая определяется распределением примесей в различных участках, может создать разность потенциалов в отливке и способствовать усилению коррозионного процесса. [c.24]

Кадмий применяют в процессах кадмирования аналогично тому, как цинк — в процессах цинкования. Поскольку электродный потенциал кадмия положительнее электродного потенциала цинка, кадмированные поверхности железных (стальных) деталей более стойки по отношению к агрессивным средам. Такие детали используются в автомобилях, самолетах и др. В металлургических процессах кадмий идет для получения легкоплавких сплавов. Важной в технике является кадмиевая бронза ( 1 % Сё), из которой делают телеграфные, телефонные, троллейбусные провода, поскольку кадмиевая бронза характеризуется большей прочностью и износостойкостью, чем медь. Кадмий используется в щелочных аккумуляторах. Чрезвычайно интересна способность С(1 поглощать медленные нейтроны, вследствие чего он применяется в ядерных реакторах для регулирования скорости распада ядерного топлива. [c.339]

Полиамидный фильтровальный материал (номекс) успешно применяли для очистки газов металлургических процессов в электропечах, содержащих фтористые соединения (в основном НР и 51р4). Преимуществом является то, что данная ткань, состоящая из элементарных волокон, обеспечивает скорость фильтрования 15 мм/с при перепаде давления 1,25 кПа. Эта величина на 5Ю% превышает перепад давления для стекловолокна. Фильтровальные ткани, рекомендуемые для очистки таких газов, имеют плотность 0,105 кг/м , скорость фильтрования 30 мм/с, или 0,165 кг/м при скорости фильтрации 80 мм/с. [c.358]

Кадмий применяют в процессах кадмирования аналогично тому как цинк — в процессах цинкования. Поскольку электродный потенциал кадмия положительнее электродного потенциала цинка, кадми-рованные поверхности железных (стальных) деталей более стойки по отношению к агрессивным средам. Такие детали используются в автомобилях, самолетах и др. В металлургических процессах кадмий используют для получения легкоплавких сплавов. К ним относится, например, сплав Вуда (т. пл. 70 С), состоящий из 50% В1 (т. пл. 27ГС), 25% РЬ (т. пл. 327 С), 12,5% Зп (т. пл. 232°С) и 12,5% СсЗ (т. пл. 321°С). Важной в технике является кадмиевая бронза ( 1% Сё), из которой делают телеграфные, телефонные, троллейбусные провода, поскольку кадмиевая бронза характеризуется большей прочностью и износостойкостью, чем медь. Кадмий используется в щелочных аккумуляторах. Чрезвычайно интересна способность Сс1 поглощать медленные нейтроны, благодаря чему он применяется в ядерных реакторах для регулирования скорости распада ядерного топлива. Соединения кадмия очень ядовиты и могут вызвать отравление организма. [c.309]

Скорости и характер протекания ряда важных металлургических процессов определяются кинетикой зарождения и образования новых фаз. К их числу относятся восстановление оксидов и сульфидов в твердом состоянии, диссоциация карбонатов, раскисление стали, обезуглерол ивание стальной ванны и многие другие. [c.279]

В типичном металлургическом процессе железную окисиую руду, флюс и восстановитель-кокс загружают в домиу, где сырье плавится и в результате восстановления окислов железа получается жидкий чугун и шлак. В результате высокой температуры и большой скорости подачи воздуха (более 3 м/с) наблюдается большой унос мелкодисперсных частиц, которые улавливаются пылеулавливающей системой в сухом виде или в виде шлама. [c.212]

Особенно резко проявляются поверхностное натяжение и смачиваемость на контактах силикатных и сульфидных расплавов эти свойства имеют весьма важное значение для равновесий в металлургических шлаках, особенно когда расплав металла присутствует как третья фаза в гетерогенной смеси. Я. И. Ольшанский показал, что расплавы сульфида железа в железных тиглях имеют настолько низкое поверхностное натяжение, что они очень быстро поднимаются по стенкам тигля и переползают через край и что этому явлению не препятствует слой силикатного шлака, который образуется на поверхности расплава сульфида металла. Сильно разжиженная пленка расплавленного сульфида толщиной лишь 3 ц движется под действием поверхностного натяжения как упругая резиновая лента. Скорость растекания этой пленки равна 0,4 см1сек, т. е. значительно больше обычной скорости, свойственной процессу диффузии. Такое же переползание расплава сульфида наблюдалось и в кварцевых тиглях, причем сульфид. в этом случае содержал некоторое количество растворенного силиката. Этот прореагировавший расплав, содержавший фаялит Рег Ю4 насыщался при 15% РеЗ и находился в равновесии с расплавом РеЗ — Ре, содержащим 60,3% РеЗ при 1300°С. Вследствие вторичной реакции, как только сульфид соприкоснулся с силикатом во время его поднятия на стенку, из расплава фаялита образовывалось металлическое железо (фиг. 147). Температура плавления расплава сульфида понижалась до 800—900° вследствие присутствия окиси железа и силиката. Тем самым Ольшанский показал, что поверхностное натяжение может играть весьма важную роль [c.135]

В конце концов работы по плазменному разделению изотопов урана в том виде, как они первоначально проводились, были прекращены, а на основе исследования поведения UFe в газоразрядной плазме были разработаны плазменные химико-металлургические процессы, представленные в остальных главах настоящей книги. На результатах исследования поведения гексафторида урана в неравновесной газоразрядной плазме я защитил в 1966 г. кандидатскую диссертацию по химическим наукам. С самого начала развитие этих работ проводилось под общим руководством проф. Н. П. Галкина, создавшего в своем отделе научно-исследовательскую группу, в которую, кроме меня, входили младший научный сотрудник Ю. П. Бутылкин и инженер Б. А. Киселев. С ними я прошел пожалуй самый интересный и счастливый отрезок жизни, с 1966 г. по 1974 г. За указанное время мы, не имея вначале базового образования в области физики и химии плазмы, восполнили этот недостаток регулярным посещением семинаров проф. Л. С. По лака по физике и химии низкотемпературной плазмы, самообразованием, контактами с коллегами из Института атомной энергии им. И. В. Курчатова и экспериментальной работой, направления которой в общей форме и очень благожелательно контролировались проф. П.П.Галкиным. В этот период мы исследовали процессы получения оксидов урана из различных солей, имея первоначальной целью заменить традиционные процессы плазменными на том основании, что при использовании плазмы в качестве теплоносителя возможно нагреть сырье до очень высоких температур (100 Ч- 2500 °С) при сравнительно холодной стенке реактора (100 -j- 500 °С). В конце концов мы поняли, что для достижения технического и коммерческого успеха в использовании плазменного состояния вещества в технологии далеко не достаточно замены обычных состояний вещества плазменным, а также высоких скоростей химических реакций в плазме и [c.18]

В большом числе металлургических работ рассматривается процесс восстановления окислов метаилов, влияние различных факторов на его скорость в условиях диффузиоиного режима. Полученные при этом закономерности имеют частное зиачение для изучения металлургического процесса и пе дают представления о кинетике собственно кристаллохимического превращения окислов металлов. Изучение физико-химии процессов восстановления окислов металлов должно проводиться в условиях, когда скорость диффузии газа в весь объем восстанавливаемого материала не лимитирует скорость химической реакции. Знание этих условий, кинетики процесса позволит наиболее рационально организовать восстановительную стадию металло-парового процесса получения водорода. [c.52]

В действительности, процессы выравнивания концентраций в промышленных агрегатах сильно ускоряются зследствне интенсивного перемешивания жидкой стали [ютоками, возникающими из-за разности температур, всплывания газовых пузырей — кипения ванны. Тем не менее в ряде случаев диффузионный перенос веществ оказывает решающее влияние на скорость металлургических реакций. Это объясняется тем, что даже при силь-яом перемешивании на границах между различными сре-] ами (например, на границе металл — шлак) остаются [c.153]

В реальных металлургических процессах массопере-дача не протекает в спокойных, неперемешиваемых газах и жидкостях. Она осложнена наличием тепловых и других потоков и поэтому не может быть описана при помощи закона Фика. В этих процессах на явление молекулярной диффузии накладывается перенос вещества, объясняющийся наличием потоков масс жидкости или газа, которые вызываются, например, разностью температур. Такой смешанный процесс массопередачи называется конвективной диффузией. Еще более сложный характер движения наблюдается, когда при перемешивании возникают завихрения (турбулентность) и пуль- ации. Для расчетов скорости массопередачи в подобных условиях уже недостаточно законов диффузии. При этом необходимо также учитывать законы движения жидкостей и газов. Потоки в металлургических агрегатах обычно имеют сложный характер и теоретические расчеты массопередачи практически невозможны, поэтому в данном случае пользуются теорией подобия, или теорией размерностей. [c.187]

Одной из наиболее существенных причин такого положения является отсутствие связи большей части технологических проблем с равновесными системами следовательно, применение термодинамических принципов к практическим вопросам невозможно отделять от рассмотрения столь же важных задач кинетики — скоростей реакций, скоростей переноса вещества и тепла и т. д. Этим обусловливается то, что значительная часть материала, излагаемого в дальнейшем, может показаться не относящейся к области термодинамики, хотя автор надеется, что им не было допущено явных нарушений основных положений этой науки. Во многих случаях условия равновесия рассматриваются как граничные условия систем, в которых одновременно протекают тепловые, физические и химические изменения. Подобные системы называются действующими (produ tive) системами в отлитие от систем не действующих, равновесных, в которых не может происходить никаких изменений, если обычныб переменные, определяющие состояние системы, не изменяются преднамеренно. Анализируя, с точки зрения термодинамики, действующие системы, мы получаем результаты, значительно более ценные в практическом отношении, чем при рассмотрении идеализированных застывших систем, в которых состав и температура предполагаются повсюду постоянными. Это особенно относится к металлургическим процессам, где градиенты температ)гры и концентраций столь велики, что результаты анализа, проведенного в предположении отсутствия градиентов, почти не имеют практического значения. [c.7]

Точка сжатия Густая Коллективное осаждение Резко выраженная граница осаждения. Скордсть осаждения уменьшается е увеличением плотности. Скорость осаждения пульпы замедляется вследствие трения частиц или хлопьев друг 0 друга Пульпы химических и металлургических процессов [c.277]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология