Взаимодействие металла со шлаком

Выделяющаяся окись углерода перемешивает металл и шлак, что может приводить к увеличению поверхности взаимодействия металл — шлак. Для сохранения постоянства величины поверхности раздела опыты проводили со шлаками, не содержащими кремнезема, п при низких содержаниях серы в металле. [c.75]

Заметим, что применение законов идеальных растворов к реакциям в системах металл—шлак или штейн—шлак наталкивается на значительные трудности. Они заключаются прежде всего в том, что эти расплавы являются многокомпонентными системами, в которых имеет место сложное взаимодействие между различными составляющими. Вследствие такого взаимодействия, особенно в шлаках, где присутствуют как основные, так и кислотные окислы, которые могут образовывать друг с другом различные соединения, практически невозможно определить действительные концентрации компонентов в расплавах при равновесии. Так как металлургические шлаки являются электролитами, то мы вернемся к рассмотрению этого вопроса в главе, посвященной равновесиям с участием ионов. [c.107]

Повышенная основность шлака небходима также и для удаления серы и фосфора из металла. Сульфиды железа и марганца, содержащиеся в руде, взаимодействуют в шлаке с СаО по реакциям [c.393]

Смачивание поверхностей расплавами шлаков. Помимо смачивания расплавами металлов поверхности шлаков на практике встречаются случаи адгезионного взаимодействия расплавов шлаков с твердой поверхностью. Так, смачивание огнеупорных материалов не только расплавами металлов, но и расплавами шлаков определяет такие процессы, как взаимодействие расплавов [c.269]

При вспенивании основных мартеновских шлаков ухудшается передача тепла и кислорода из атмосферы печи, замедляются физико-химические процессы взаимодействия металла и шлака, повышается температура свода в результате перегрева шлака с поверхности и увеличивается уровень шлака в печи. Если же необходимо удалить шлак из печи, то кратковременное вспенивание его облегчает выполнение этой операции, особенно в печах большой емкости. [c.269]

Плотность огнеупорного материала имеет важное значение в отношении уменьшения поверхности взаимодействия с расплавленным металлом, шлаком и другими агрессивными материалами. К изделиям ответственного назначения предъявляются высокие требования в отношении 52 [c.52]

Многочисленные технологические процессы производства черных металлов основаны на активном взаимодействии металла с жидкими шлаками. Поэтому как характер этого взаимодействия, так и строение самого шлака, издавна интересуют металлургов, [c.43]

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ РАСПЛАВЛЕННОГО ШЛАКА И МЕТАЛЛА [c.154]

Электролитическая природа ряда оксидных расплавов позволяет рассматривать взаимодействие металла с подобными силикатами как совокупность электродных процессов. Здесь каждый окислительно-восстановительный процесс на границе металл—шлак представляет собой самопроизвольно протекающую электродную реакцию, состоящую из катодной и анодной стадий. Эти стадии, как правило, могут быть изучены по отдельности при помощи поляризационных измерений. [c.155]

Мартеновский процесс проводится в пламенной, регенеративной, мартеновской печп, при высоких температурах. В результате получается сталь с заданным химическим составом. Основные исходные материалы в мартеновском процессе — лом стали и чугун— берутся в шихту в разных отношениях от нуля до 100%, того или другого, в зависимости от экономических условий, стоимости и наличия в данном районе чугуна и лома, а также от вида выплавляемой стали. Температурный режим процесса является важнейшим фактором, определяющим условия плавного и последовательного нагрева металла до 1600—1650°С, к моменту выпуска и разлива его в специальные формы — изложницы. Нагрев осуществляется созданием факелов горения в рабочем пространстве печи, газообразного или жидкого топлива в воздухе, предварительно нагретом в генераторах. Воздух берется в количестве, обеспечивающем не только горение топлива, но и создающем окислительную газовую среду печи, химически действующую на жидкий металл (на металлическую ванну). Главнейшей целью мартеновского процесса является 1) удаление из ванны вводимых с шихтой или газовой смесью тех элементов, присутствие которых в стали нежелательно (Р, 5, На, N2, Оа), 2) снижение до требуемых норм содержания элементов, необходимых в стали, С, Мп, 51. Иногда процесс плавки заканчивается введением легирующих элементов. Удаление ненужных элементов производится окислением кислородом печной газовой среды и кислородом прибавляемой в ванну железной, марганцевой руды или окалины. Образующиеся в расплавленном металле газообразные окислы в виде пузырьков производят бурление ванны (кипение), вырываются из нее и, входя в состав печной газовой среды, выводятся из печи. Наиболее легкие жидкие и твердые окислы накапливаются на поверхности металла, покрывая его сплошным слоем шлака. Как и в доменном процессе, химический состав шлака должен быть представлен стойкими не восстановимыми соединениями— окислами, легко отделяемыми от выплавленного металла. Шлаки предохраняют металл от загрязнения нежелательными элементами и защищают его от прямого взаимодействия с печными газами. Окисление происходит следующим образом. [c.186]

Одним из подтверждений идеи об электрохимическом характере взаимодействия металла со шлаком является экспериментальное доказательство существования скачка электрохимического потенциала на границе двух указанных жидких фаз [2]. Были построены гальванические элементы, электролитом в которых являлся расплавленный шлак. При этом для обоснования электрохимической теории процессов черной и цветной пирометаллургии электродами элемента служили жидкие чугун, сталь, ферросплавы и штейны [3—6]. [c.412]

Посмотрим теперь, в какой мере с помощью электрохимических представлений можно пояснить широко известные явления, наблюдаемые при взаимодействии металла со шлаком. Остановимся сначала на вопросе о том, почему окислительная способность шлака (которую будем относить к равновесным условиям) не определяется в простой форме всеми существующими в нем ионами кислорода. [c.430]

Кинетика взаимодействия металла со шлаком [c.441]

Преимущества ионной теории выступают особенно наглядно при рассмотрении таких явлений, которые не в состоянии объяснить молекулярная гипотеза. К ним относятся, например, хорошая электропроводность жидких шлаков, электролиз их, существование скачка потенциала на границе металл — шлак, электрокапиллярные явления и специальная форма законов равновесия (замена активности соединения произведением активностей его ионов). Аналогичных явлений следует ожидать и в области кинетики взаимодействия металла со шлаком. [c.441]

При определенных условиях интенсивность взаимодействия может, как известно, лимитироваться скоростью какой-либо одной из его стадий. Различие между ионной теорией и молекулярной в вопросах кинетики можно показать, например, для случая, когда определяющим скорость процессом является переход границы металл — шлак [45]. [c.441]

Во время плавки металл и шихтовые материалы взаимодействуют со шлаком и печными газами, в результате чего происходит обмен серой между этими фазами. [c.450]

В связи с изложенным представляет интерес рассмотреть взаимодействие металла и шлака между собой и с газовой фазой. [c.452]

Взаимодействие металла со шлаком [c.477]

Другими словами, при взаимодействии металла с многокомпонентным шлаком нужно учитывать не только переменную активность сульфида марганца, но и термохимические эффекты, связанные с его растворением. [c.506]

Условия, благоприятствующие десульфурации, здесь в общем такие же, как и при взаимодействии металла со шлаком. Однако непрерывное удаление газообразного продукта (СО) реакции [c.517]

Поверхностное натяжение шлакового расплава. Большинство процессов протекает в гетерогенных системах, имеющих поверхность раздела несмешивающихся фаз. Свойства поверхностей и взаимодействие на их границе часто определяют многие технологические показатели процесса. В частности, от величины поверхностного натяжения на границе штейн—шлак зависят размеры устойчивого зародыша и процесс коалесценции капель в расплавах, смачивание шлаков, флюсов и огнеупоров, а вместе с этим и кинетика взаимодействия шлаков с флюсом, пропитка и разрушение огнеупоров. Поверхностные свойства в значительной степени влияют на скорость большинства термотехнологических процессов, вспенивание шлаковых расплавов и выделение газов и металлов. [c.82]

При плавке легированных сталей в период плавления шихта ( сходные материалы) взаимодействует с печными газами, футеровкой печи и покрывающими шихту оксидами (окалиной), в результате чего происходит обогащение стали газами и окисление элементов, находящихся в металле. Образующиеся оксиды выделяются из стали, частички их коалесцируют и всплывают на поверхность жидкой стали, образуя шлак. [c.93]

Примеси, содержащиеся в металлошихте, вступают во взаимодействие с флюсующими добавками, а также с материалами огнеупорной кладки и переводятся в шлак, плавающий на поверхности металла. Во время плавки его периодически откачивают. Этот процесс постепенно выходит из употребления. [c.307]

Продукты реакций всплывают на поверхность металла и удаляются в виде шлака. Удаление газов упрочняет структуру стали. Ванадий также взаимодействует с растворенным в стали углеродом, образуя твердые и жаропрочные карбиды. Карбиды, распределяясь в железе, препятствуют образованию крупных кристаллов сталь получается мелкозернистой, твердой и ковкой с повышенной упругостью. [c.509]

Процессы в расплаве являются вариантом газификации угля в режиме уноса. В них уголь и газифицирующий агент подаются на поверхность расплавов металлов, шлаков или солей, которые играют роль теплоносителей. Наиболее перспективен процесс с расплавом железа, поскольку можно использовать имеющиеся в ряде стран свободные мощности кислородных конвертеров в черной металлургии [97]. В данном процессе газогенератором служит полый, футерованный огнеупорным материалом аппарат-конвертер с ванной расплавленного (температура 1400—1600°С) железа. Угольная пыль в смеси с кислородом и водяным паром подается с верха аппарата перпендикулярно поверхности расплава с высокой скоростью. Этот поток как бы сдувает образовавшийся на поверхности расплава шлам и перемешивает расплав, увеличивая поверхность его контакта с углем. Благодаря высокой температуре газификация проходит очень быстро. Степень конверсии углерода достигает 98%, а термический к. п. д. составляет 75— 80%. Предполагается, что железо играет также роль катализатора газификации. При добавлении в расплав извести последняя взаимодействует с серой угля, образуя сульфид кальция, который непрерывно выводится вместе со шлаком. В результате удается освободить синтез-газ от серы, содержащейся в угле, на 95%. Синтез-газ, полученный в процессе с расплавом, содержит 677о (об.) СО и 28% (об.) Нг. Потери железа, которые должны восполняться, составляют 5—15 г/м газа. [c.97]

Так как наличие восстановительной зоны при нейтральном слоевом процессе, как правило, нежелательно, поскольку оно приводит к увеличению расхода горючего, то в этом случае рекомендуется применять топливо 1с относительно низкой реадшионной способ-ностью (например, более плотнйикокс), а оптимальные размеры кусков и топливной колоши выбирать опытным путем. В печах, работающих на нейтральном режиме, ниже оиислительной зоны А нет столба сыпучих материалов, который мог бы воспринимать активное давление вышележащего слоя и передавать его в горн. В этом случае под окислительной зоной приходится организовать специальный опорный слой по возможности из материала, не вступающего в химическое взаимодействие с металлом, шлаком и кладкой и достаточно проницаемого для жидких продуктов плавки. Практически для этих целей применяется кокс или кусковой кварцит (холостая колоша). [c.162]

Велика роль азота в металлургических процессах. Обычно его присутствие ухудшает свойства металлов, поэтому стремятся предотвратить взаимодействие металла с азотом или удалить из металла содержаи ийся в нем азот. В частности, при юлучении высококачественных сталей азот удаляют добавкой титана (в виде сплава с железом-ферротнтана). Титан образует очень прочный нитрид, который переходит в шлак. Вместе с тем проводят азотирование поверхности стали, образовавшиеся нитриды железа значительно увеличивают твердость поверхностного слоя изделий. [c.411]

В плавильных печах, работающих вейтральным режимом, ниже окислительной зоны нет столба сыпучих материалов, который мог бы воспринимать вертикальное давление вышележащего слоя и передавать его в горн. В этом случае под окислительной зоной приходится организовывать специальный опорный слой по возможности из материала, не вступающего в химическое взаимодействие с металлом, шлаком и кладкой, и достаточно проницаемого ДЛ.Я жидких продуктов плавки и газов. Практически для этих целей иногда применяют кусковой кварцит. [c.452]

В ходе плавки получается значительное количество шлака, превышающее в 1,5—2 раза количество сплава. Для уменьшения вязкости шлака и металла их температуру поддерживают на уровне 1600—1650° С. Вязкость шлака существенно зависит от содержания в шихте коксика и кварцита. При недостатке коксика и кварцита вязкость шлака повышается, что влечет за собой запутывание в нем корольков сплава и частиц невосстановленной руды. Кроме того, при недостатке коксика увеличиваются потери хрома в шлаке, так как часть окиси хрома остается невосстановленной и поступает в шлак, также увеличивая его вязкость. При восстановлении хрома углеродом еще до расплавления шихты в нижних слоях ее образуются карбиды хрома, которые затем попадают в сплав. Поэтому содержание углерода в сплаве достигает 7—8%. Уменьшить содержание углерода в металле можно, если загружать в печь крупнокусковую плотную руду, так как при этом замедляется восстановление окислов хрома, которые переходят в шлак. При достаточно высокой температуре и благодаря присутствию окислов хрома в шлаке на границе раздела металл—шлак идет реакция восстановления хрома из окислов в результате их взаимодействия с карбидом хрома, находящимся в сплаве, т. е. происходит частичное обезуглероживание ферросплава. Более интенсивно обезуглероживание феррохрома протекает при работе печи с проплавлением шихты при недостатке восстановителя. В этом случае невосстановленные окислы хрома в шлаке будут окислять карбиды хрома в ферросплаве и понижать в нем содержание углерода. Степень обезуглероживания увеличивается с повышением температуры и времени выдержки. При температуре 1700—1750° С, в зависимости от времени выдержки, понижают содержание углерода до 1,5—2%, на что затрачивается дополнительно 4000—6000 квт-ч т. Получение феррохрома с содержанием углерода ниже 1,5—2,0% основано на восстановлении окислов хрома из хромовой руды с помощью силикохрома, представляющего сплав кремния, хрома и железа, с содержанием углерода от 0,1 до 1,0%. [c.253]

Термином шлак в металлургии обозначается почти любая вто, рая фаза, находящаяся в контакте с расплавленным металлом Шлаками могут называться, например окислы, силикаты, фосфаты и т. д. Здесь термин шлак обозначает, окислы или карбиды образующиеся в процессе очистки урана или плутония. Образовав ние шлака осуществляется двумя методами. Во-первых, продукты деления могут реагировать со следа ми растворенного кислорода или углерода, имеющимися почти в каждом тепловыделяющем элементе. Такой шлак можно флотировать и отделить в виде пены. Этот процесс называется самошлакованием и происходит до некоторой степени в любом процессе, где производится плавка топлива. Во-вторых, те же элементы, если они присутствуют в большем количестве, чем можно удалить за счет самошлакования, можно вывести из топлива благодаря реакции со второй фазой. Этой второй фазой может быть твердая окись (например, материалы контейнера, как двуокись урана или окись алюминия) или окись урана, образующаяся при добавлении в систему небольшого количества кислорода. Это может быть также углерод (например, графитовый контейнер). Из этих двух процессов самошлакование происходит быстрее, так как оно, по существу, является результатом взаимодействия между двумя компонента- [c.202]

Таким образом, при переходе от системы FeO—SIO2 к системе FeO—SIO2—СаО—AI2O3 заметная доля электронной проводимости появляется не при 66% (FeO), а при [2Fe] = 8—10%, т. е. гораздо раньше в области содержания железа, близкой к реальным мартеновским шлакам. Вполне возможно, что при ином качественном составе расплава это минимальное содержание железа окажется еще ниже и к анализу взаимодействия таких шлаков с металлом нельзя будет подходить только с позиций электролитической природы жидких металлургических шлаков. [c.148]

В этой связи представляет существенный интерес экспериментальное определение токов обмена катодных и анодных этапов реакций взаимодействия металла со шлаком. Как указывалось выше (см. стр. 416), такие попытки были сделаны [14 16] для системы [Ре + 4,3% С]—(СаО —AI2O3 —SiOz) и даны значения токов обмена 15—20 ма1см при температурах 1350—1450° С. По-видимому, они характеризуют величину и, т. е. относятся к этапу (V,79) выгорания углерода. Что касается значений ii, соответствующих стадии (V,80), то они еще не определялись. [c.449]

Одной из задач, стоящих перед металлургами, является интенсифика-щия процессов производства металла и, в частности, изыскание путей ускорения реакций между жидким металлом и шлаком. Для успешного решения этой задачи важно знать, чем лимитируется кинетика взаимодействия металла с шлаком. Известно, что в некоторых случаях перемешивание заметно ускоряет реакции обезуглероживания, обессеривания и другие [1—5], что свидетельствует о диффузионном режиме процесса. Представляет существенный интерес выяснить, до какого предела перемешивание может ускорить реакцию, т. е. насколько можно увеличить ее интенсивность при переходе от диффузионного режима к кинетическому. Ответ на поставленный вопрос можно дать, определив константу скорости реакции и коэффициенты диффузии реагирующих веществ в обеих фазах. [c.266]

Все это заставляет искать новые методы исследования кннетики взаимодействия металла с шлаком. [c.266]

Существовапие скачка электрохимического потенциала на границе жидкий металл—шлак ие было установлено на опыте, хотя оно является одним из решающих доводов в пользу электрохимической природы взаимодействия этих фаз. [c.523]

В отличие от других металлов, рассматриваемых в настоящей главе, 90—95% Добываел ого марганца применяется в черной металлургии для раскисления, обессеривания и легирования стали. Марганец легко взаимодействует с кислородом и серой и удаляется со шлаком, освобождая сталь и чугун от этих элементов. Для такой цели применяется иногда марганцевая руда, но чаще —ферросплавы марганца, выплавляемые из руд в электротермических или в доменных печах с углеродом в качестве восстановителя. [c.279]

ШЛАК — расплав оксидов, силикатов, сульфидов и др., который при охлаждении превращается в стекловидную массу. Ш. образуется при металлургических процессах выплавки металлов в результате взаимодействия флюсов (8102, СаСОц, СаРг) с пустой породой (СаСОд, 8102, глина, оксиды металлов, сера, фосфор и др.). Ш. всплывает на поверхность расплавленного металла и удаляется из не-чи до выливания металла. Ш. предохраняет металл от вред1юго воздействия газон, освобождает металл от серы, фосфора и других примесей. Ш. используют для изготовления строительных материалов, цемента, как удобрение (см. Томасшлак), при строительстве дорог, с лечебными целями. [c.287]

Оксид меди (II) восстанавливается коксом до Си (I), реагирующей с FeS с образованием сульфида меди (I). Большая часть оксида железа (II) и оксидов других металлов, всегда содержащихся в руде, взаимодействует с флюсами, переходит в силикаты (шлак). UjS с оставшимся FeS образует соединение U2S FeS, которое и называют купферштейн . [c.397]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология