Сборник технических статей

  • Увеличить размер шрифта
  • Размер шрифта по умолчанию
  • Уменьшить размер шрифта
Главная Технологические процессы и производства Термины, понятия и представления физической химии в металлургии производства конвертерной стали

Термины, понятия и представления физической химии в металлургии производства конвертерной стали

Печать

Система ‒ группа веществ, которые находятся во взаимодействии. Расплав чугуна и стального лома, шлак, подаваемый в ванну конвертера кислород (или другие газы), отходящие конвертерные газы представляют собой вместе систему. Она отличается сложностью взаимодействия составляющих, что затрудняет управление процессом и прогнозирование его результатов.

Однородная система (гомогенная) ‒ система, в которой нет поверхностей раздела частей системы, а все составляющие обладают одинаковыми составами и свойствами. Неоднородной системой (гетерогенной) называется такая, в которой различимы отдельные составляющие.

Фаза ‒ однородная (по составу и свойствам) часть системы, отделенная от остальных частей поверхностью раздела; в условиях конвертерного процесса металл, шлак и отходящие газы соответственно составляют металлическую, шлаковую и газовую фазы гетерогенной системы.

Параметры состояния ‒ физические величины, служащие для характеристики состояния системы.

Параметры процесса ‒ величины, определяющие изменение состояния системы.

Химическая реакция ‒ соединение химических веществ с образованием веществ, обладающих новыми свойствами. Химические реакции проходят с выделением или поглощением тепла. Реакции, при которых происходит выделение тепла, называются экзотермическими, при поглощении тепла - эндотермическими.

Тепловой эффект основных химических реакций конвертерного производства стали, представлен в таблице ниже.

основные химические реакции и их тепловые эффекты

Химические реакции делятся на обратимые и необратимые. Обратимыми называются реакции, протекающие одновременно в двух направлениях: продукты реакции, взаимодействуя друг с другом, создают исходные вещества.

Взаимодействие исходных веществ называется прямой реакцией, а взаимодействие образующихся веществ ‒ обратимой реакцией. Примером обратимой реакции может быть реакция окисления марганца в конвертерной ванне, которая выражается уравнением (Fe) + [Mn] ↔ (Mn) + [Fe].

Необратимыми называются такие реакции, при которых исходные вещества практически полностью превращаются в продукты реакции. Окисление углерода в конвертерной ванне является необратимой реакцией, так как образующийся монооксид углерода сразу же удаляется из ванны: (Fe) + [С] → [Fe] + {CO}.

Закон действующих масс ‒ скорость протекания реакции прямо пропорциональна концентрации реагирующих веществ.

Принцип смещения равновесия. Если система, находящаяся в равновесии, будет подвергнута внешнему воздействию, то в ней произойдут изменения, противодействующие этому изменению, и система будет стремиться восстановить первоначальные условия. Внешними воздействиями могут быть изменения температуры, давления или концентрации реагирующих веществ и продуктов реакции.

Закон распределения. Отношение концентрации вещества в двух несмешивающихся, но контактирующихся растворах при данной температуре является величиной постоянной, не зависящей от количества каждого из растворителей и растворяющегося вещества. Этот закон может быть представлен следующим выражением L = (М)/[М], где L ‒ коэффициент распределения элемента или вещества; (М) и [М] ‒ концентрация соответствующего элемента или вещества в металле и шлаке, %.

Из закона распределения следует, что если необходимо увеличить или уменьшить концентрацию какого-либо вещества в металле, следует увеличить или уменьшить содержание этого вещества в шлаке.

Химическое сродство. Способность веществ вступать между собой в химическое взаимодействие называется химическим сродством. Все элементы, находящие применение в металлургии стали, можно разделить на имеющие большее, чем железо, химическое сродство к кислороду (Si, Mn, C, Тi, AI, Ca) и имеющие меньшее, чем железо, химическое сродство к кислороду (Ni, Mo, Cu.Co).

Раствор ‒ однородная смесь двух или более веществ различного состава (например ‒ металлургический шлак представляет собой раствор различных оксидов и их соединений). Образование раствора происходит либо с химической реакцией между компонентами, либо только разбавлением одного компонента в другом. Вещество, переходя в раствор, становясь компонентом раствора, теряет свою индивидуальность.

Концентрация ‒ количество вещества, растворенного в единице объема газа, жидкости или твердого вещества.

Диффузия ‒ взаимное проникновение газов, жидкостей или твердых веществ друг в друга, с обязательным выравниванием концентраций веществ.

Диссоциация ‒ разложение сложного химического вещества на его составляющие.

Парциальное давление ‒ давление, которое данный газ окажет, если он займет весь объем смеси, в которую он входит.

Конвекция ‒ движение частиц под действием тепла.

Кавитация ‒ образование пузырьков, заполненных газом в быстро движущейся, перемешивающейся жидкости.

Абсорбция ‒ поглощение объемом.

Адсорбция ‒ поглощение поверхностью.