Термодинамічний аналіз фізико-хімічних процесів в високотемпературній реакційній зоні рідкої сталеплавильної ванни. Частина 1. Системи залізо-кисень, залізо-кисеньвуглець
The work is devoted to the analysis of physical and chemical processes in the high-temperature reaction zone (HRZ), which is formed in the autothermal steelmaking processes with oxygen blowing, such as converter production. The publication contains important theoretical and practical aspects of the...
Збережено в:
| Дата: | 2023 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Physico-technological Institute of Metals and Alloys
2023
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/3 |
| 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_ | 1859471911856111616 |
|---|---|
| author | Харченко, Олександр Лічконенко, Наталія |
| author_facet | Харченко, Олександр Лічконенко, Наталія |
| author_sort | Харченко, Олександр |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2023-05-18T07:54:25Z |
| description | The work is devoted to the analysis of physical and chemical processes in the high-temperature reaction zone (HRZ), which is formed in the autothermal steelmaking processes with oxygen blowing, such as converter production. The publication contains important theoretical and practical aspects of the research of HRZ in the context of development of new effective metallurgical technologies, as well as projecting and optimization steelmaking systems. Detailed thermodynamic analysis of HRZ has been conducted, and the parameters of liquid steel bath HRZ have been determined: temperature, multiplicity of slag and gas, chemical composition of metal, slag and gas phases. Calculations of parameters of HRZ were carried out using research software complex “Excalibur” based on the method of chemical potentials of Gibbs. It has been shown that by increasing the intensity of oxygen blowing it is impossible to reach arbitrary increase in temperature of HRZ, and therefore, temperature of the steel melting bath. The effect of the initial carbon content in metal and the total oxygen content on the HRZ parameters was investigated. It has been proved that the degree of combustion of the carbon linearly depends on the content of oxygen in the HRZ, and thus, on the intensity of blowing. Only near small values of carbon content there is exponential approach to zero level. It has been found that the intensive transition of iron into the gas phase begins in the carbonic HRZ after the burning of carbon from metal at the total oxygen content of more than 5 %. At the same time, there is a synchronous decrease in carbon content and an increase in the amount of iron in the gas. It is concluded that the carbon contained in the metal of HRZ is a catalyst for the transition of the iron into the gas phase and, accordingly, the irrevocable loss of iron in the steelmaking process. The results of the study allowed to build previously unknown fragments of equilibrium phase diagrams of the state of the high-temperature region of systems “iron-oxygen” and “iron-oxygen-carbon”. |
| first_indexed | 2026-03-12T15:50:04Z |
| format | Article |
| id | oai:oai.metalsandcasting.com:article-3 |
| institution | Metal and Casting of Ukraine |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-03-12T15:50:04Z |
| publishDate | 2023 |
| publisher | Physico-technological Institute of Metals and Alloys |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:oai.metalsandcasting.com:article-32023-05-18T07:54:25Z Thermodynamic analysis of physical and chemical processes in the high-temperature reaction zone of the liquid steelmaking bath. Part 1. Iron-oxygen, iron-oxygen-carbon systems Термодинамічний аналіз фізико-хімічних процесів в високотемпературній реакційній зоні рідкої сталеплавильної ванни. Частина 1. Системи залізо-кисень, залізо-кисеньвуглець Харченко, Олександр Лічконенко, Наталія High-temperature reaction zone steel-smelting bath oxygen purge oxygen converter Gibbs energy chemical potential phase diagram високотемпературна реакційна зона сталеплавильна ванна продування киснем кисневий конвертер енергія Гіббса хімічний потенціал фазова діаграма The work is devoted to the analysis of physical and chemical processes in the high-temperature reaction zone (HRZ), which is formed in the autothermal steelmaking processes with oxygen blowing, such as converter production. The publication contains important theoretical and practical aspects of the research of HRZ in the context of development of new effective metallurgical technologies, as well as projecting and optimization steelmaking systems. Detailed thermodynamic analysis of HRZ has been conducted, and the parameters of liquid steel bath HRZ have been determined: temperature, multiplicity of slag and gas, chemical composition of metal, slag and gas phases. Calculations of parameters of HRZ were carried out using research software complex “Excalibur” based on the method of chemical potentials of Gibbs. It has been shown that by increasing the intensity of oxygen blowing it is impossible to reach arbitrary increase in temperature of HRZ, and therefore, temperature of the steel melting bath. The effect of the initial carbon content in metal and the total oxygen content on the HRZ parameters was investigated. It has been proved that the degree of combustion of the carbon linearly depends on the content of oxygen in the HRZ, and thus, on the intensity of blowing. Only near small values of carbon content there is exponential approach to zero level. It has been found that the intensive transition of iron into the gas phase begins in the carbonic HRZ after the burning of carbon from metal at the total oxygen content of more than 5 %. At the same time, there is a synchronous decrease in carbon content and an increase in the amount of iron in the gas. It is concluded that the carbon contained in the metal of HRZ is a catalyst for the transition of the iron into the gas phase and, accordingly, the irrevocable loss of iron in the steelmaking process. The results of the study allowed to build previously unknown fragments of equilibrium phase diagrams of the state of the high-temperature region of systems “iron-oxygen” and “iron-oxygen-carbon”. Роботу присвячено аналізу фізико-хімічних процесів в високотемпературній реакційній зоні (ВРЗ), що утворюється в автотермічних сталеплавильних процесах з продуванням киснем, таких як конвертерне виробництво. В публікації наведено важливі теоретичні і практичні аспекти дослідження ВРЗ в контексті створення нових ефективних металургійних технологій і систем проєктування та оптимізації плавки сталі. Виконано детальний термодинамічний аналіз та досліджено параметри ВРЗ рідкої сталеплавильної ванни: температуру, кратність шлаку та газу, хімічний склад металевої, шлакової та газової фаз. Розрахунки параметрів ВРЗ проведені з використанням дослідницького програмного комплексу «Excalibur», що базується на методі хімічних потенціалів Гіббса. Показано, що за допомогою збільшення інтенсивності продування киснем неможливо досягти довільного збільшення температури ВРЗ, а, відтак – температури сталеплавильної ванни. Досліджено вплив початкового вмісту вуглецю в металі та загального вмісту кисню на параметри ВРЗ. Доведено, що ступінь вигоряння вуглецю лінійно залежить від вмісту кисню в ВРЗ, а, отже – інтенсивності продування. Лише поблизу малих значень вмісту вуглецю спостерігається експоненціальне наближення до нульової горизонталі. Встановлено, що в вуглецевмісних ВРЗ після вигоряння вуглецю з металу при загальному вмісті кисню більше 5 % починається інтенсивний перехід заліза в газову фазу. При цьому спостерігається синхронне зниження вмісту вуглецю і підвищення вмісту заліза в газі. Зроблено висновок, що вуглець, який міститься в металі ВРЗ, є каталізатором переходу заліза в газову фазу і, відповідно, безповоротних втрат заліза в процесі виплавки сталі. Результати дослідження дозволили побудувати раніше невідомі фрагменти рівноважних фазових діаграм стану високотемпературної області систем «залізо-кисень» та «залізо-кисень-вуглець». Physico-technological Institute of Metals and Alloys 2023-05-18 Article Article Рецензована Стаття application/pdf https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/3 Metal and Casting of Ukraine; Vol. 30 No. 1 (2022): Метал та лиття України Метал та лиття України ; Том 30 № 1 (2022): Метал та лиття України 2706-5529 2077-1304 uk https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/3/3 Авторське право (c) 2023 Метал та лиття України |
| spellingShingle | високотемпературна реакційна зона сталеплавильна ванна продування киснем кисневий конвертер енергія Гіббса хімічний потенціал фазова діаграма Харченко, Олександр Лічконенко, Наталія Термодинамічний аналіз фізико-хімічних процесів в високотемпературній реакційній зоні рідкої сталеплавильної ванни. Частина 1. Системи залізо-кисень, залізо-кисеньвуглець |
| title | Термодинамічний аналіз фізико-хімічних процесів в високотемпературній реакційній зоні рідкої сталеплавильної ванни. Частина 1. Системи залізо-кисень, залізо-кисеньвуглець |
| title_alt | Thermodynamic analysis of physical and chemical processes in the high-temperature reaction zone of the liquid steelmaking bath. Part 1. Iron-oxygen, iron-oxygen-carbon systems |
| title_full | Термодинамічний аналіз фізико-хімічних процесів в високотемпературній реакційній зоні рідкої сталеплавильної ванни. Частина 1. Системи залізо-кисень, залізо-кисеньвуглець |
| title_fullStr | Термодинамічний аналіз фізико-хімічних процесів в високотемпературній реакційній зоні рідкої сталеплавильної ванни. Частина 1. Системи залізо-кисень, залізо-кисеньвуглець |
| title_full_unstemmed | Термодинамічний аналіз фізико-хімічних процесів в високотемпературній реакційній зоні рідкої сталеплавильної ванни. Частина 1. Системи залізо-кисень, залізо-кисеньвуглець |
| title_short | Термодинамічний аналіз фізико-хімічних процесів в високотемпературній реакційній зоні рідкої сталеплавильної ванни. Частина 1. Системи залізо-кисень, залізо-кисеньвуглець |
| title_sort | термодинамічний аналіз фізико-хімічних процесів в високотемпературній реакційній зоні рідкої сталеплавильної ванни. частина 1. системи залізо-кисень, залізо-кисеньвуглець |
| topic | високотемпературна реакційна зона сталеплавильна ванна продування киснем кисневий конвертер енергія Гіббса хімічний потенціал фазова діаграма |
| topic_facet | High-temperature reaction zone steel-smelting bath oxygen purge oxygen converter Gibbs energy chemical potential phase diagram високотемпературна реакційна зона сталеплавильна ванна продування киснем кисневий конвертер енергія Гіббса хімічний потенціал фазова діаграма |
| url | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/3 |
| work_keys_str_mv | AT harčenkooleksandr thermodynamicanalysisofphysicalandchemicalprocessesinthehightemperaturereactionzoneoftheliquidsteelmakingbathpart1ironoxygenironoxygencarbonsystems AT líčkonenkonatalíâ thermodynamicanalysisofphysicalandchemicalprocessesinthehightemperaturereactionzoneoftheliquidsteelmakingbathpart1ironoxygenironoxygencarbonsystems AT harčenkooleksandr termodinamíčnijanalízfízikohímíčnihprocesívvvisokotemperaturníjreakcíjníjzonírídkoístaleplavilʹnoívanničastina1sistemizalízokisenʹzalízokisenʹvuglecʹ AT líčkonenkonatalíâ termodinamíčnijanalízfízikohímíčnihprocesívvvisokotemperaturníjreakcíjníjzonírídkoístaleplavilʹnoívanničastina1sistemizalízokisenʹzalízokisenʹvuglecʹ |