第六章氧化反应 是技大营 6.23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: 碳 和 (1)反应物C和O向反应区扩散; 氧 的(2)C和O进行化学反应; Q(3)排出反应产物—CO或CO+C○ 反 混合物
11 6.2.3 脱碳反应的动力学条件 1. 脱碳反应的环节 第六章 氧化反应 (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+CO2 混合物； 碳 和 氧 的 反 应 熔池中碳和氧的反应至少包括三个环节：
第六章氧化反应 出是礼大膏, 2.[C]和[O]的扩散 ◆碳氧化反应产物是气体,当钢液被熔渣层覆盖时 和[O之间的反应 在钢液中早已存在的气泡界面上进行,生成的CO分子能立即转入气相。 C]和O是表面活性元素,[C]和[O向气泡表面扩散,并吸附于气泡表面 进 反应。更于反应进行得很迅速,所以在气泡和钢液的相界面 竺者很接近子平衡。然而在远离相界面处的C和O的浓度比气泡表面 的浓度大得多,于是形成一个浓度梯度,使C和O不断向反应区扩散。 ◆C和O的扩散,那二个是控制环节呢?对这个间题有几种不同的看法。 较普遍的看法是:[C]高O低 O的扩散为控制环节;[C]低[O高时, 则C]之扩散成为控制环节。感应炉吹氧实验得出的脱碳速度随(%C)的变 化曲线在不同的吹氧条件下均有一拐点。拐点处的9C]称为临界的C] 以%C临表示,通常在0.10~007%左右。 金属中实 于[%C临时,rC随[%C降低而显著降低, rC=k%C1,这 的扩散速度将决定整个脱碳反应的速度;反之,当金 属中C实>%临时 %0kkPO2,IO的扩散速度决定着整个 脱碳反应的速度。因此,随着供氧量的增加使r亦相应增大。 12
12 第六章 氧化反应 ◆当金属中实际的[％C]低于[%C]临时，rC 随[%C]降低而显著降低， rC=k[%C]，这时[C]的扩散速度将决定整个脱碳反应的速度；反之，当金 属中[%C]实>[%C]临时，rC = k[%O]≈k′PO2，[O]的扩散速度决定着整个 脱碳反应的速度。因此，随着供氧量的增加使rC亦相应增大。 ◆[C]和[O]的扩散，那一个是控制环节呢?对这个问题有几种不同的看法。 较普遍的看法是：[C]高[O]低时，[O]的扩散为控制环节；[C]低[O]高时， 则[C]之扩散成为控制环节。感应炉吹氧实验得出的脱碳速度随(％C)的变 化曲线在不同的吹氧条件下均有一拐点。拐点处的[%C]称为临界的[%C]， 以[%C]临表示，通常在0.10～0.07%左右。 2．[C]和[O]的扩散 ◆碳氧化反应产物是气体，当钢液被熔渣层覆盖时，[C]和[O]之间的反应 在钢液中早巳存在的气泡界面上进行，生成的CO分子能立即转入气相。 [C]和[O]是表面活性元素，[C]和[O]向气泡表面扩散，并吸附于气泡表面 上进行化学反应。由于反应进行得很迅速，所以在气泡和钢液的相界面 上二者很接近于平衡。然而在远离相界面处的C和O的浓度比气泡表面上 的浓度大得多，于是形成一个浓度梯度，使C和O不断向反应区扩散
第六章氧化反应 出蠱热大骨, 3.CO产生的条件 某些情况下,析出碳氧化反应产物CO气泡亦可成为控制脱碳 反应速度的环节。CO在熔铁中溶解度很小,但在钢液中没有现成的气 液相界面时,产生新的界面需要极大的能量。新生成的气泡越小,需 要的能量越大。设钢液的表面张力omg为1500dncm-1,新产生的CO 气泡核心半径为107cm,则这个气泡核心所受的毛细管压力Pco=2om gr(g)=2×1500/107=3×1010 dyn. cm-2]=29600atm)。实际上CO气泡 所受到的压力还包括钢液、炉渣和炉气的静压力 Pco=P(g)+ pmhm+pShS+2om-g/r(g) 式中P(g)为炉气压力;pm、pS为钢、渣的密度;hm、hS为钢、 渣层的厚度 13
13 某些情况下，析出碳氧化反应产物——CO气泡亦可成为控制脱碳 反应速度的环节。CO在熔铁中溶解度很小，但在钢液中没有现成的气 液相界面时，产生新的界面需要极大的能量。新生成的气泡越小，需 要的能量越大。设钢液的表面张力σm-g为1500dyn•cm-1，新产生的CO 气泡核心半径为lO-7cm，则这个气泡核心所受的毛细管压力Pco=2σmg/r(g)=2×1500／10-7＝3×1010[dyn·cm-2]=29600[atm)。实际上CO气泡 所受到的压力还包括钢液、炉渣和炉气的静压力 Pco= P(g)+ ρmhm+ρShS+2σm-g／r(g) 式中P(g)为炉气压力；ρm、ρS为钢、渣的密度；hm、hS为钢、 渣层的厚度。 第六章 氧化反应 3．CO产生的条件