Навигация

Ссылки друзей

    москитные сетки одинцово
Металлургия » Металлургия стали » Окисление и восстановление кремния

Окисление и восстановление кремния

 (голосов: 0)
Окисление и восстановление кремния
Окисление и восстановление кремния
Кремний при производстве стали используется в качестве раскислителя и легирующего элемента. Сталь, легированная кремнием, обладает более высокими значениями предела текучести, упругости, ударного сопротивления, хорошей прокаливаемостью, жароупорностью, способностью в закаленном состоянии сохранять твердость при относительно высоких температурах и др.
Кремний, содержащийся в металлической шихте, во время плавки окисляется и теряется практически полностью. На ход плавки наличие кремния в шихте как правило, влияет положительно:
1. Это выражается в улучшении теплового баланса плавки, поскольку среди обычных примесей металлической шихты кремний окисляется с выделением наибольшего количества тепла.
2. Кремнезем, получающийся в результате окисления кремния в ванне, активнее вносимого в готовом виде и ускоряет процесс формирования шлака.
Однако кремнезем, образующийся при окислении кремния металла, оказывает разрушающее действие на основную футеровку. Кроме того, при очень высоком содержании кремния образуется большое количество шлака, которое не всегда является желательным, поэтому обычно устанавливаются пределы содержания кремния в чугуне.
Кремний является обязательной примесью чугуна и в том или ином количестве содержится в ломе. Обычно содержание кремния в металлической шихте довольно высокое (0,5-1,0%).
Растворенный в металле кремний может окисляться кислородом:
а) содержащимся в газовой фазе [Si ] + О2 газ = (SiO2); ΔG = -775670 + 198Т, Дж/моль;
б) содержащимся в окислах железа шлака [Si] + 2 (FeO) == (SiO2) + 2Fe; ΔG° = -300 000+98Т;
в) растворенным в металле [Si] + 2 [О] = SiO2; ΔG° == -541 840 + 203Т.
Все эти реакции сопровождаются выделением очень большого количества тепла. Знак «плюс» перед энтропийными членами в уравнениях свободной энергии свидетельствует о том, что при повышении температуры могут создаваться благоприятные условия для восстановления кремния.
Полнота протекания реакции окисления кремния зависит от типа процесса, точнее, характера шлака, под которым проводится плавка.
В основных процессах кремнезем образует в шлаке прочные соединения: в начале плавки силикаты железа 2FeO∙SiO2 и кальция CaO∙SiO2, в дальнейшем двухкальцевый силикат кальция 2CaO∙SiO2 по реакции (SiO2) + 2(СаО) = 2СаО∙SiO2. Благодаря протеканию этой реакции активность SiO2 в шлаке становится очень низкой даже при высокой его концентрации и кремний в основных процессах окисляется практически полностью еще в начале плавки, а по ходу плавки не восстанавливается, независимо от присутствия углерода и других обычных примесей чугуна и изменения температуры ванны.
В кислых процессах активность SiO2 в шлаке во много раз выше, чем в основных процессах, поэтому с повышением температуры ванны к концу плавки происходит восстановление кремния из шлака по реакции

[Si] + 2 (FeO) == (SiO2) + 2Fe,

в результате чегоостаточное содержание кремния в металле может достигать 0,3-0,4 %. Восстановителем кремния в кислых процессах может также являться углерод.
Обеспечение заданного содержания кремния в готовой стали
Как было показано выше, в основных процессах, имеющих в настоящее время решающее значение в производстве стали, остаточное содержание кремния в металле в конце окислительного рафинирования ничтожно мало (следы), поэтому кремний как полезная примесь в необходимом количестве вводится в металл после окончания окислительного рафинирования. Для этой цели обычно используют различные железокремнистые сплавы, называемые ферросилицием.
Печать

РЕКЛАМА

Видео металлургия

Счетчики