Термодинамічне дослідження процесів окислення домішок розплаву Fe-C за рахунок взаємодії з бульбашкою системи «нейтральний газ — кисень»
Modern trends in the improvement of liquid steel production processes are aimed at combining the possibilities of assessment and analysis both by technological indicators and on the basis of analytical thermodynamic calculations. Among the thermodynamic indicators, the Gibbs free energy indicator is...
Збережено в:
| Дата: | 2024 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Physico-technological Institute of Metals and Alloys
2024
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/272 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Metal and Casting of Ukraine |
Репозитарії
Metal and Casting of Ukraine| _version_ | 1859471996247605248 |
|---|---|
| author | Голуб , Тетяна Сергіївна Арендач , Наталія Анатоліївна |
| author_facet | Голуб , Тетяна Сергіївна Арендач , Наталія Анатоліївна |
| author_sort | Голуб , Тетяна Сергіївна |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2025-06-04T07:05:42Z |
| description | Modern trends in the improvement of liquid steel production processes are aimed at combining the possibilities of assessment and analysis both by technological indicators and on the basis of analytical thermodynamic calculations. Among the thermodynamic indicators, the Gibbs free energy indicator is especially noted, that allows predicting the possibility of certain chemical transformations occurring.
The present state of the metallurgical industry in order to maintain competitiveness on the market creates the conditions for the relevance of research aimed at the intensification of physico-chemical transformations in slag-metal systems, including at the stage of out of furnace processing of the obtained liquid semi-product. One of the methods of intensification is to increase the mass transfer efficiency in the slag-metal bath. This might be achieved by introducing an additional stirring gas (in particular, the “oxygen-argon” system). In the work, an evaluation of a promising method of steel treatment after tapping into the ladle by means of oxidizing purging through the bottom with a mixture of neutral gas and oxygen was carried out from the point of view of the thermodynamic index of the course of reactions. The analysis was carried out on the example of a 250-ton steel ladle for three possible reaction zones: metal – gas bubble, metal – slag, slag – gas bubble, taking into account the effect of different levels of immersion in a metal bath to account the effect of changing hydrostatic pressure on the course of reactions. It has been confirmed that the increase in hydrostatic pressure during immersion in the bath contributes to the course of reactions, as a result of which the amount of gas produced is less than that involved in the reaction. It was established that when blowing through the bottom with a mixture of gases containing oxygen, with an increase in the depth of the bath, an activation of the reaction of dissolving gaseous oxygen in the melt is observed; reactions in which gaseous oxygen takes part become more active, the possibility of oxidation reactions of phosphorus, silicon, manganese and carbon with the formation of CO2 increases. |
| first_indexed | 2026-03-12T15:51:24Z |
| format | Article |
| id | oai:oai.metalsandcasting.com:article-272 |
| institution | Metal and Casting of Ukraine |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-03-12T15:51:24Z |
| publishDate | 2024 |
| publisher | Physico-technological Institute of Metals and Alloys |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:oai.metalsandcasting.com:article-2722025-06-04T07:05:42Z Thermodynamic Study of the Processes of Oxidation of Fe-C Melt Impurities due to Interaction with the Bubble of the “Neutral Gas – Oxygen” System Термодинамічне дослідження процесів окислення домішок розплаву Fe-C за рахунок взаємодії з бульбашкою системи «нейтральний газ — кисень» Голуб , Тетяна Сергіївна Арендач , Наталія Анатоліївна chemical reactions Gibbs free energy liquid steel oxygen-argon gas mixture purging through the bottom steel ladle вільна енергія Гіббса газова суміш кисень-аргон продувка через днище рідка сталь сталь-ківш хімічні реакції Modern trends in the improvement of liquid steel production processes are aimed at combining the possibilities of assessment and analysis both by technological indicators and on the basis of analytical thermodynamic calculations. Among the thermodynamic indicators, the Gibbs free energy indicator is especially noted, that allows predicting the possibility of certain chemical transformations occurring. The present state of the metallurgical industry in order to maintain competitiveness on the market creates the conditions for the relevance of research aimed at the intensification of physico-chemical transformations in slag-metal systems, including at the stage of out of furnace processing of the obtained liquid semi-product. One of the methods of intensification is to increase the mass transfer efficiency in the slag-metal bath. This might be achieved by introducing an additional stirring gas (in particular, the “oxygen-argon” system). In the work, an evaluation of a promising method of steel treatment after tapping into the ladle by means of oxidizing purging through the bottom with a mixture of neutral gas and oxygen was carried out from the point of view of the thermodynamic index of the course of reactions. The analysis was carried out on the example of a 250-ton steel ladle for three possible reaction zones: metal – gas bubble, metal – slag, slag – gas bubble, taking into account the effect of different levels of immersion in a metal bath to account the effect of changing hydrostatic pressure on the course of reactions. It has been confirmed that the increase in hydrostatic pressure during immersion in the bath contributes to the course of reactions, as a result of which the amount of gas produced is less than that involved in the reaction. It was established that when blowing through the bottom with a mixture of gases containing oxygen, with an increase in the depth of the bath, an activation of the reaction of dissolving gaseous oxygen in the melt is observed; reactions in which gaseous oxygen takes part become more active, the possibility of oxidation reactions of phosphorus, silicon, manganese and carbon with the formation of CO2 increases. Сучасні тенденції вдосконалення процесів виробництва рідкої сталі мають за мету поєднання можливостей оцінювання та аналізу як за технологічними показниками, так і на основі аналітичних термодинамічних розрахунків. Серед термодинамічних показників особливо можна відзначити показник вільної енергії Гіббса, що дозволяє передбачити можливість протікання тих чи інших хімічних перетворень. Сьогодення металургійної галузі для підтримання конкурентоздатності на ринку створює умови актуальності досліджень, спрямованих на інтенсифікацію фізико-хімічних перетворень в шлако-металевих системах, в тому числі на етапі позапічної обробки отриманого рідкого напівпродукту. Одним з методів інтенсифікації є підвищення ефективності масообміну в шлако-металевій ванні, що може бути досягнуто за рахунок введення додаткового перемішуючого газу (зокрема системи «кисень — аргон»). У роботі проведено оцінювання перспективного способу доведення сталі після випуску у ківш шляхом окислювальної продувки через днище сумішшю нейтрального газу та кисню з точки зору термодинамічного показника перебігу реакцій. Аналіз проведено на прикладі 250-т сталерозливного ковша за трьома можливими зонами перебігу реакцій: метал — газова бульбашка, метал — шлак, шлак — газова бульбашка, з урахуванням впливу для різних рівнів занурення у металеву ванну для урахування впливу зміни гідростатичного тиску на перебіг реакцій.  Підтверджено, що збільшення гідростатичного тиску при зануренні у ванну сприяє перебігу реакцій, за результатами яких кількість газу, що утворюється, менша, ніж та, що бере участь у реакції. Встановлено, що при продуванні крізь днище сумішшю газів, яка містить кисень, зі збільшенням глибини ванни спостерігається активізація реакції розчинення газоподібного кисню у розплаві; реакції, у яких бере участь газоподібний кисень, активізуються, підвищується можливість перебігу реакцій окислення фосфору, кремнію, марганцю та вуглецю з утворенням СО2. Physico-technological Institute of Metals and Alloys 2024-12-24 Article Article Рецензована Стаття application/pdf https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/272 10.15407/steelcast2024.03-04.007 Metal and Casting of Ukraine; Vol. 32 No. 3-4 (2024): Metal and Casting of Ukraine; 58-65 Метал та лиття України ; Том 32 № 3-4 (2024): Метал та лиття України; 58-65 2706-5529 2077-1304 10.15407/steelcast2024.03-04 uk https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/272/276 Авторське право (c) 2025 Метал та лиття України |
| spellingShingle | вільна енергія Гіббса газова суміш кисень-аргон продувка через днище рідка сталь сталь-ківш хімічні реакції Голуб , Тетяна Сергіївна Арендач , Наталія Анатоліївна Термодинамічне дослідження процесів окислення домішок розплаву Fe-C за рахунок взаємодії з бульбашкою системи «нейтральний газ — кисень» |
| title | Термодинамічне дослідження процесів окислення домішок розплаву Fe-C за рахунок взаємодії з бульбашкою системи «нейтральний газ — кисень» |
| title_alt | Thermodynamic Study of the Processes of Oxidation of Fe-C Melt Impurities due to Interaction with the Bubble of the “Neutral Gas – Oxygen” System |
| title_full | Термодинамічне дослідження процесів окислення домішок розплаву Fe-C за рахунок взаємодії з бульбашкою системи «нейтральний газ — кисень» |
| title_fullStr | Термодинамічне дослідження процесів окислення домішок розплаву Fe-C за рахунок взаємодії з бульбашкою системи «нейтральний газ — кисень» |
| title_full_unstemmed | Термодинамічне дослідження процесів окислення домішок розплаву Fe-C за рахунок взаємодії з бульбашкою системи «нейтральний газ — кисень» |
| title_short | Термодинамічне дослідження процесів окислення домішок розплаву Fe-C за рахунок взаємодії з бульбашкою системи «нейтральний газ — кисень» |
| title_sort | термодинамічне дослідження процесів окислення домішок розплаву fe-c за рахунок взаємодії з бульбашкою системи «нейтральний газ — кисень» |
| topic | вільна енергія Гіббса газова суміш кисень-аргон продувка через днище рідка сталь сталь-ківш хімічні реакції |
| topic_facet | chemical reactions Gibbs free energy liquid steel oxygen-argon gas mixture purging through the bottom steel ladle вільна енергія Гіббса газова суміш кисень-аргон продувка через днище рідка сталь сталь-ківш хімічні реакції |
| url | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/272 |
| work_keys_str_mv | AT golubtetânasergíívna thermodynamicstudyoftheprocessesofoxidationoffecmeltimpuritiesduetointeractionwiththebubbleoftheneutralgasoxygensystem AT arendačnatalíâanatolíívna thermodynamicstudyoftheprocessesofoxidationoffecmeltimpuritiesduetointeractionwiththebubbleoftheneutralgasoxygensystem AT golubtetânasergíívna termodinamíčnedoslídžennâprocesívokislennâdomíšokrozplavufeczarahunokvzaêmodíízbulʹbaškoûsisteminejtralʹnijgazkisenʹ AT arendačnatalíâanatolíívna termodinamíčnedoslídžennâprocesívokislennâdomíšokrozplavufeczarahunokvzaêmodíízbulʹbaškoûsisteminejtralʹnijgazkisenʹ |