第六章氧化反应 +1.643 (6-17) 上列各式的系数虽略有不同,但所得的K却非常相近,这表明各研究的结果是一致的 现将温度为1500-2000℃分别代入(6-15),计算结果如下: 温度[℃]1500160017001800190020 419 362 从上列数据可以看出,C—0反应的平衡常数值随温度的变化不大,并且随温度的升高 而略有减低的趋势。因此推测(6-11)式反应是一个微弱的放热反应(3710-8510ca1·mo1")。 2.[C][o]乘积为了分析炼钢过程中[C和[0]间的关系,常将Pco取做一个大气压,并 且因为[%C]低时,fc和f均接近于1,因此可以用[%C]和[%0]分别直接代入(6-14)式,则该式 可简化为 (6-18) ac·ao [%C]·[%0] 为讨论方便,以m代表上式中的1/Kc,则可写出: m=[%C]·[%0] (6-19) 此时,m值也具有化学反应平衡常数的性质,在一定温度和压力下应是一个常数,而与反应 物和生成物的浓度无关。如上所述,因[C]十[0]={00}反应的平衡常数随温度变化不大,所 以在炼钢过程的温度范围内,熔池中[%C]和[%0]的乘积为一定值,[%C]和[%0]之间具有等边 双曲线函数的关系。据早先(1931年)在1600℃下实验测定的结果,在PCo=1atm时, m=0.0025(或为0.0023)。这是炼钢文献上常用的理论上的[%C]和[%0]的乘积数值。 实际上m不是一个常数,据近来进一步研究证明,m值随[‰C]的增加而减少。在不同的[% C]和温度时,m值随[%C]的变化情况如表6-2所示。 表62不同温度和含碳量的碳氧藻度积 [%C][%0]×103 [%C] 17001800 .02~0.201.8 2.002.18|2.322.45 有CO2反应,fc=fo≈ 1.771.902.08|2.202.35}基本无0反应,fc>1,fo)l 1.681.811.962.082 1.70 1.84 m值不守常的原因,在碳低时是由于反应(6-11)和反应(6-12)同时发生,生成了CO2, 其情况见表6-1。在碳高时是由于活度系数不能忽略。 各种炼钢方法中实际的熔池[0]含量都高于相应的理论的含量;图6-2表示了氧气转炉实 际的[%C]·[%0]与相应的理论值的比较。 如将与[%C]相平衡的[%0]平值和实际熔池中的[%0]实际之差称为过剩氧△[%0],即 △[%0]=[%0]实际一[%0]平衡 (6-20) 将(6-20)代人m=[%0]·[%C]式中,得到 △[%0]=[%0]实际一m[%0]平衡 (6-21) 过剩氧Δ[‰0]的大小与脱碳反应动力学有关。脱碳速度大,则反应接近平衡,过剩氧值 较小;反之,过剩氧就更大些。平炉和电炉钢水实际含氧量可达平衡[%0]的2~4倍,且炉渣第六章 氧化反应 112 1gKC =------ + 1．643 (6-17) T 上列各式的系数虽略有不同，但所得的KC却非常相近，这表明各研究的结果是一致的。 现将温度为1500—2000℃分别代入(6-15)，计算结果如下： 温度 [℃] 1500 1600 1700 1800 1900 2000 KC 454 419 389 362 339 324 从上列数据可以看出，C—O反应的平衡常数值随温度的变化不大，并且随温度的升高 而略有减低的趋势。因此推测(6—11)式反应是一个微弱的放热反应(3710—8510cal•mol -1)。 2．[C][O]乘积 为了分析炼钢过程中[C]和[O]间的关系，常将Pco取做一个大气压，并 且因为[%C]低时，fC和fO均接近于1，因此可以用[%C]和[%O]分别直接代入(6-14)式，则该式 可简化为： PCO PCO KC =---------- = ------------- (6—18) aC•aO [%C]•[%O] 为讨论方便，以m代表上式中的1／KC，则可写出： m=[%C]•[%O] (6—19) 此时，m值也具有化学反应平衡常数的性质，在一定温度和压力下应是一个常数，而与反应 物和生成物的浓度无关。如上所述，因[C]十[O]={CO}反应的平衡常数随温度变化不大，所 以在炼钢过程的温度范围内，熔池中[%C]和[%O]的乘积为一定值，[%C]和[%O]之间具有等边 双曲线函数的关系。据早先(1931年)在1600℃下实验测定的结果，在 Pco=latm时， m=0.0025(或为0.0023)。这是炼钢文献上常用的理论上的[%C]和[%O]的乘积数值。 实际上m不是一个常数，据近来进一步研究证明，m值随[%C]的增加而减少。在不同的[％ C]和温度时，m值随[％C]的变化情况如表6—2所示。 表 6-2 不同温度和含碳量的碳氧深度积 [％C] [％O]×l03 [％C] 1500 1600 1700 1800 1900 备 注 0．02～0．20 0．50 1．00 2．00 1．86 1．77 1．68 1．55 2．00 1．90 1．81 1．70 2．18 2．08 1．96 1．84 2．32 2．20 2．08 1．95 2．45 2．35 2．25 2．10 有CO2反应，fc=fo≈1 }基本无CO2反应，fc>1，fo>1 m值不守常的原因，在碳低时是由于反应（6-11）和反应（6-12）同时发生，生成了CO2， 其情况见表 6-1。在碳高时是由于活度系数不能忽略。 各种炼钢方法中实际的熔池[O]含量都高于相应的理论的含量；图6—2表示了氧气转炉实 际的[%C]·[%O]与相应的理论值的比较。 如将与[%C]相平衡的[%O]平衡值和实际熔池中的[%O]实际之差称为过剩氧Δ[%O]，即 Δ[%O]= [%O]实际一[%O]平衡 （6-20） 将(6—20)代人m=[％O]·[％C]式中，得到 Δ[%O]= [%O]实际一m[%O]平衡 -1 (6-21) 过剩氧Δ[%O]的大小与脱碳反应动力学有关。脱碳速度大，则反应接近平衡，过剩氧值 较小；反之，过剩氧就更大些。平炉和电炉钢水实际含氧量可达平衡[%O]的2～4倍，且炉渣 112