МЕТАЛЛУРГИЯ ЖЕЛЕЗА – Часть 48

Для расхода углерода 8,5 % при содержаниях коксовой мелочи в шихте 10 % и железа в концентрате 66 % (доля концентрата в шихте 90%) предельно возможная степень металлизации

8 5

4MeT = 66 • 0,9 – 48/168 = 50

Однако была зафиксирована величина степени металлиза­ции ~80%. Таким образом, в условиях высокого давления газовой фазы существенно возрастает восстановительная ра­бота оксида углерода – продукта прямого восстановления, что подтверждено анализом отходящего газа. С ростом дав­ления содержание CO2 в отходящем газе увеличилось от 2-3 до 8-10%.

{4. НАУГЛЕРОЖИВАНИЕ МЕТАЛЛА

В агрегатах внедоменного получения металла в зависи­мости от условий возможно производство как малоуглеродис­того, так и углеродистого железа. Железо обладает поли­морфизмом: при температуре < 910 0C устойчива а-модификация, характеризующаяся кубической объемноцент- рнрованной решеткой (параметр 0,287 нм); > 910 0C а-модификация переходит в ^-модификацию с кубической гранецентрированной решеткой (параметр 0,363 нм), сущест­вующую при нагреве до 1400 0C, свыше которой устойчива 5-модификация (объемноцентрированная решетка)— до 1539 0C (температура плавления железа).

В углеродистом металле встречаются следующие основные фазы: жидкий раствор углерода и других примесей в а – и y-Fe; твердые растворы в а – и y-Fe (соответственно, фер­рит и аустенит), графит, являющийся стабильной, и карбид железа Fe3C (цементит), являющийся метастабильной фазой.

Взаимная растворимость углерода и железа в жидком сос­тоянии не ограничена. Максимальная растворимость в твер­дой фазе составляет: в r-Fe – 2 %, в a-Fe 0,02-0,03 %. Карбид железа имеет орторомбическую решетку и содержит 6,67% С (по массе).

Низкотемпературное науглероживание

Металлического железа •»- ‘

Конечное содержание углерода в продуктах металлургии железа зависит от многих условий. Науглероживание начи­нается после образования первых порций металлического же­леза при невысоких температурах. Источником углерода является монооксид углерода СО газовой фазы, выделяющий сажистый углерод.

При этом возможны реакции

2СО = CO2 + С Ig Kp = ———————-

Р

8750

+ 9,022;

CO2 С

PCOpH2

IH2O с

(149)

PCOpH2O

СО Ig Kp = = – – ЦР – – 1,954.

PH2pCO Г

СО + H2 = H2O +

СО + H2O = H2 +

Равновесные температуры при нормальных условиях для реакции (148) – ~ 700 0C; реакции (149) ~ 650 0C; реакции (150) — 810 0C. Для всех реакций металлическое железо является катализатором, причем наиболее активно действует низкотемпературное свежевосстановленное железо. Таким образом, при низких температурах науглероживание железа связано с выделением сажистого углерода.

На рис. 22 и 23 приведены по данным Ю. СЛОсфина, В. Р .Гребенникова и В. В.Даньшина кинетические кривые науглероживания металлического железа в зависимости от состава газа и температуры. При обработке кривых уравне­нием

1 – 600; 2 – 700; 3 – 800

Ряс. 23. Влияние состава газа на науглероживание губчатого железа при 700 °С:

1 – 50 % СО + 50 % H2; 2 – 75 % СО + 25 % H2; 3 – 100 % СО; 4 – 25 % СО + + 75 % H2

^m———————————————————————————————————————————————-