Реакция окисления кремния - Основы теории окислительной плавки

Кремний сплавляется с железом в любых соотношениях, образуя соединения FeSi. Вследствие высокой активности по отношению к кислороду используется как раскислитель, по той же причине при выплавке стали находящийся в шихте кремний окисляется практически полностью, выделяя при этом значительное количества тепла. Окисление может протекать в объеме металла, на границе со шлаком, на границе металл - газ.

[Si] + 2[O] = (SiO2) (9)

[Si] + 2(FeО) = (SiO2) + 2[Fe] (10)

[Si] + {O2} = (SiO2) (11)

В основных сталеплавильных агрегатах окисление кремния идет до остаточных содержаний 0,01... 0,02%, т. к. ( SiO2) связывается основными оксидами в устойчивые комплексы. Поэтому рассмотрим реакцию (10).

Константа равновесия этой реакции имеет вид

(12)

Откуда (13)

Рассматриваемая реакция экзотермическая, поэтому с понижением температуры растет значение К Si, т.е. в начале плавки значение К Si большое.

В основных шлаках активность (SiO2) низкая, т. к. весь оксид связан в комплекс 2СаО SiO2. Активность FeO высокая.

Вследствие перечисленных причин кремний полностью окисляется уже в начале плавки и переходит в шлак.

В агрегатах с кислой футеровкой поведение кремния иное. Из-за высокой концентрации (SiO2) в шлаке (50 - 60%) высока и его активность. Активность же (FeO) в течение плавки меняется: вначале высокая, затем падает.

В начале плавки при низкой активности (SiO2), высоких значениях KSi и б (FeO) кремний интенсивно окисляется. Затем в связи с ростом температуры (KSi падает) концентрации и активности (SiO2) и снижением активности (FeO) начинается процесс восстановления кремния из шлака.

Поведение кремния по ходу плавки в агрегатах с кислой и основной футеровкой схематически представлено на рис. 3

Рис 3 Схема изменения содержания кремния в ходе мартеновской плавки: 1- кислый процесс (а - кремневосстановительный; б - промежуточный; в - активный); 2 - основной процесс.

Похожие статьи




Реакция окисления кремния - Основы теории окислительной плавки

Предыдущая | Следующая