第六章氧化反应 中a越高,实际[%0]也越高。过剩氧Δ[%0]随含碳量而有不同,碳越低,[%0]越靠近平衡 线。顶吹转炉在[C]≈0.03%时接近Pco=1atm的平衡曲线。底吹转炉熔池气泡中含有冷却剂分 解产物,按Pco=0.4atm考虑,而实际[‰0]和平衡曲线更近,这是由于底吹法对熔池搅拌更 为强烈的缘故。 正因为熔池中[‰C]和[%0]基本上保持着平衡的关系,[%C]高时,[%0]低。因此,在[% 门]高时増加供0量只能提高脱碳速度,而不会增加熔池中[%0];但是要使[%C]降低到很低的 数值(<0.15~0.20%)必须维持熔池中有很高的[%0]。[%C]低时,[%0]还与渣中ar、熔池温 度等有关。 因C-0反应产物为气体C0和CO2,所以当温度一定时,C—0平衡关系还要受Pco或总压变 化的影响。当Pco≠1时,C-0平衡关系如教材第135页图6-3所示,(a)为高压的情况,(b) 为低压的情况。 0,16 0。01 图6-2炼钢熔池的碳氧关系 综上所述,从热力学条件考虑,影响脱碳反应的因素是 (1)增大f有利于脱碳 (2)增大f。和[%0]有利于脱碳 (3)降低气相中C0的分压能使脱碳反应顺利进行; (4)温度对脱碳反应的影响不大。 624脱碳反应的动力学条件 脱碳反应的环节熔池中碳和氧的反应至少包括三个环节: (1)反应物C和0向反应区扩散 (2)[C]和[O]进行化学反应; (3)排出反应产物—C0或CO+CO2混合物 当新相(气泡)能顺利生成时,那一个环节是控制环节,可由其表观活化能的大小来判断。如 活化能E≥250kca1·mol,则化学反应是控制环节,整个过程处于化学动力学领域;如活化 能E≤100kca1·mo1',则过程受扩散控制,整个过程处于扩散领域;当活化能E是在这二者之 间时,则处于扩散与化学动力学混合领域。据一些文献报导的碳氧化反应的表现活化能波 动在15-35kca1·mo1之间,远比上述的数值低得多,因此可以认为碳氧化反应的控制环节 是在扩散领域,即碳和氧向反应区扩散是整个脱碳反应速度的控制环节。在高温下, [C]+[O]={C0} 化学反应非常迅速,实际上是个瞬时反应。某些特殊情况下,C0气泡生核困难时,新相第六章 氧化反应 113 中aFeO越高，实际[％O]也越高。过剩氧Δ[%O]随含碳量而有不同，碳越低，[%O]越靠近平衡 线。顶吹转炉在[C]≈0.03%时接近Pco=latm的平衡曲线。底吹转炉熔池气泡中含有冷却剂分 解产物，按Pco=0．4atm考虑，而实际[%O]和平衡曲线更近，这是由于底吹法对熔池搅拌更 为强烈的缘故。 正因为熔池中[%C]和[％O]基本上保持着平衡的关系，[％C]高时，[％O]低。因此，在[％ C]高时增加供O2量只能提高脱碳速度，而不会增加熔池中[%O]；但是要使[%C]降低到很低的 数值(<0.15～0.20%)必须维持熔池中有很高的[％O]。[%C]低时，[%O]还与渣中aFeo、熔池温 度等有关。 因C-O反应产物为气体CO和CO2，所以当温度一定时，C—O平衡关系还要受Pco或总压变 化的影响。当Pco≠1时，C-O平衡关系如教材第135页图6—3所示，(a)为高压的情况，(b) 为低压的情况。 图6-2 炼钢熔池的碳氧关系 综上所述，从热力学条件考虑，影响脱碳反应的因素是： (1)增大fc有利于脱碳； (2)增大fo和[％O]有利于脱碳； (3)降低气相中CO的分压能使脱碳反应顺利进行； (4)温度对脱碳反应的影响不大。 6.2.4 脱碳反应的动力学条件 1． 脱碳反应的环节 熔池中碳和氧的反应至少包括三个环节： (1) 反应物C和O向反应区扩散； (2) [C]和[O]进行化学反应； (3)排出反应产物——CO或CO+C02混合物。 当新相(气泡)能顺利生成时，那一个环节是控制环节，可由其表观活化能的大小来判断。如 活化能E≥250kcal•mol -1，则化学反应是控制环节，整个过程处于化学动力学领域；如活化 能E≤100kcal•mol -1 ，则过程受扩散控制，整个过程处于扩散领域；当活化能E是在这二者之 间时，则处于扩散与化学动力学混合领域。 据一些文献报导的碳氧化反应的表现活化能波 动在15—35kcal•mol -1之间，远比上述的数值低得多，因此可以认为碳氧化反应的控制环节 是在扩散领域，即碳和氧向反应区扩散是整个脱碳反应速度的控制环节。在高温下， [C]+[O]={CO} 化学反应非常迅速，实际上是个瞬时反应。某些特殊情况下，CO气泡生核困难时，新相 113