Термодинамічний аналіз фізико-хімічних процесів у високотемпературній реакційній зоні рідкої сталеплавильної ванни. Частина 2. Видалення домішок
Removal of impurities from the gas phase of a liquid steelmaking bath is an important process in which chemical elements are irretrievably removed from the space of the steelmaking unit. There is a need to study this process in detail when blowing a liquid iron-carbon melt with oxygen in order to ef...
Gespeichert in:
| Datum: | 2023 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Physico-technological Institute of Metals and Alloys
2023
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/39 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Metal and Casting of Ukraine |
Institution
Metal and Casting of Ukraine| _version_ | 1859471909378326528 |
|---|---|
| author | Харченко, Олександр |
| author_facet | Харченко, Олександр |
| author_sort | Харченко, Олександр |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2023-07-02T11:38:32Z |
| description | Removal of impurities from the gas phase of a liquid steelmaking bath is an important process in which chemical elements are irretrievably removed from the space of the steelmaking unit. There is a need to study this process in detail when blowing a liquid iron-carbon melt with oxygen in order to effectively control the technological parameters of melting. The paper studies the behavior of iron and impurities of carbon, oxygen, silicon, manganese, aluminum, sulfur, phosphorus, calcium and magnesium in the gas phase of the high-temperature reaction zone (HTRZ) of a liquid steelmaking bath when it is blown with oxygen, taking into account the influence of all components of the thermodynamic system “metal-slag-gas”. It is shown that as the blowing intensity and bath temperature increase, the concentration of a number of impurities in the gas phase of the HTRZ passes through a maximum at a certain temperature, which depends on the blowing intensity, after which the intensive removal of given impurity from the steelmaking bath begins. In absolute units, as the temperature increases, the escape of given impurity into the gas phase does not decrease, and in the general case no maxima are observed. According to the temperature and the degree of removal into the gas phase, the studied impurities can be divided into three groups: a) carbon, which is almost completely removed at a relatively low total oxygen content in the HTRZ and temperatures up to 2000 °C; b) silicon, calcium, magnesium and phosphorus, which are almost completely removed into the gas phase in the temperature range of 2100...2800 °C; c) manganese, sulfur, iron and aluminum, which are partially removed at temperatures above 2600 °C. With an increase in the total oxygen content in the HTRZ above 15 %, the temperature increase sharply slows down, reaching the limit of 2900 °C at a total oxygen content of 20 %. In this case, iron intensively escapes into the gas phase along with impurities. In addition, a significant amount of slag is formed, consisting mainly of iron oxides. Therefore, blowing the steelmaking bath with oxygen at a rate of more than 5 m3/(t·min) is inappropriate, since it does not lead to a significant increase in the productivity of the steelmaking unit. |
| first_indexed | 2026-03-12T15:50:01Z |
| format | Article |
| id | oai:oai.metalsandcasting.com:article-39 |
| institution | Metal and Casting of Ukraine |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-03-12T15:50:01Z |
| publishDate | 2023 |
| publisher | Physico-technological Institute of Metals and Alloys |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:oai.metalsandcasting.com:article-392023-07-02T11:38:32Z Thermodynamic analysis of physical and chemical processes in the high-temperature reaction zone of a liquid steelmaking bath. Part 2. Removal of impurities Термодинамічний аналіз фізико-хімічних процесів у високотемпературній реакційній зоні рідкої сталеплавильної ванни. Частина 2. Видалення домішок Харченко, Олександр high-temperature reaction zone steelmaking bath oxygen blowing oxygen converter impurities Gibbs energy chemical potential високотемпературна реакційна зона сталеплавильна ванна продування киснем кисневий конвертер домішки енергія Гіббса хімічний потенціал Removal of impurities from the gas phase of a liquid steelmaking bath is an important process in which chemical elements are irretrievably removed from the space of the steelmaking unit. There is a need to study this process in detail when blowing a liquid iron-carbon melt with oxygen in order to effectively control the technological parameters of melting. The paper studies the behavior of iron and impurities of carbon, oxygen, silicon, manganese, aluminum, sulfur, phosphorus, calcium and magnesium in the gas phase of the high-temperature reaction zone (HTRZ) of a liquid steelmaking bath when it is blown with oxygen, taking into account the influence of all components of the thermodynamic system “metal-slag-gas”. It is shown that as the blowing intensity and bath temperature increase, the concentration of a number of impurities in the gas phase of the HTRZ passes through a maximum at a certain temperature, which depends on the blowing intensity, after which the intensive removal of given impurity from the steelmaking bath begins. In absolute units, as the temperature increases, the escape of given impurity into the gas phase does not decrease, and in the general case no maxima are observed. According to the temperature and the degree of removal into the gas phase, the studied impurities can be divided into three groups: a) carbon, which is almost completely removed at a relatively low total oxygen content in the HTRZ and temperatures up to 2000 °C; b) silicon, calcium, magnesium and phosphorus, which are almost completely removed into the gas phase in the temperature range of 2100...2800 °C; c) manganese, sulfur, iron and aluminum, which are partially removed at temperatures above 2600 °C. With an increase in the total oxygen content in the HTRZ above 15 %, the temperature increase sharply slows down, reaching the limit of 2900 °C at a total oxygen content of 20 %. In this case, iron intensively escapes into the gas phase along with impurities. In addition, a significant amount of slag is formed, consisting mainly of iron oxides. Therefore, blowing the steelmaking bath with oxygen at a rate of more than 5 m3/(t·min) is inappropriate, since it does not lead to a significant increase in the productivity of the steelmaking unit. Видалення домішок з газової фази рідкої сталеплавильної ванни є важливим процесом, в якому відбувається безповоротний відхід хімічних елементів з простору сталеплавильного агрегату. Існує необхідність детально дослідити цей процес під час продування рідкого залізовуглецевого розплаву киснем для ефективного контролю технологічних параметрів плавки. В роботі досліджено особливості поведінки заліза і домішок вуглецю, кисню, кремнію, марганцю, алюмінію, сірки, фосфору, кальцію і магнію в газовій фазі високотемпературної реакційної зони (ВРЗ) рідкої сталеплавильної ванни при її продуванні киснем з урахуванням впливу всіх компонентів термодинамічної системи «металшлак-газ». Показано, що зі збільшенням інтенсивності продувки і температури ванни концентрація ряду домішок в газовій фазі ВРЗ проходить через максимум при певній температурі, яка залежить від інтенсивності продувки, після якого починається інтенсивне видалення даної домішки зі сталеплавильної ванни. В абсолютних одиницях при збільшенні температури відхід даної домішки в газову фазу не зменшується, і в загальному випадку максимуми не спостерігаються. За температурою і ступенем видалення в газову фазу досліджені домішки можуть бути розділені на три групи: а) вуглець, який майже повністю видаляється при відносно малому загальному вмісті кисню в ВРЗ і температурі до 2000 °С; б) кремній, кальцій, магній і фосфор, які майже повністю видаляються в газову фазу в інтервалі температур 2100...2800 °С; в) марганець, сірка, залізо і алюміній, які частково видаляються при температурах вище 2600 °С. При збільшенні загального вмісту кисню в ВРЗ понад 15 % зростання температури різко сповільнюється, досягаючи межі 2900 °С при загальному вмісті кисню 20 %. При цьому в газову фазу поряд з домішками інтенсивно йде залізо. Крім того, утворюється значна кількість шлаку, що складається переважно з оксидів заліза. Тому продування сталеплавильної ванни киснем з інтенсивністю понад 5 м3/(т·хв) недоцільне, оскільки не призводить до суттєвого підвищення продуктивності сталеплавильного агрегату. Physico-technological Institute of Metals and Alloys 2023-05-22 Article Article Рецензована Стаття application/pdf https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/39 Metal and Casting of Ukraine; Vol. 30 No. 4 (2022): Metal and Casting of Ukraine Метал та лиття України ; Том 30 № 4 (2022): Метал та лиття України 2706-5529 2077-1304 uk https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/39/39 Авторське право (c) 2023 Метал та лиття України |
| spellingShingle | високотемпературна реакційна зона сталеплавильна ванна продування киснем кисневий конвертер домішки енергія Гіббса хімічний потенціал Харченко, Олександр Термодинамічний аналіз фізико-хімічних процесів у високотемпературній реакційній зоні рідкої сталеплавильної ванни. Частина 2. Видалення домішок |
| title | Термодинамічний аналіз фізико-хімічних процесів у високотемпературній реакційній зоні рідкої сталеплавильної ванни. Частина 2. Видалення домішок |
| title_alt | Thermodynamic analysis of physical and chemical processes in the high-temperature reaction zone of a liquid steelmaking bath. Part 2. Removal of impurities |
| title_full | Термодинамічний аналіз фізико-хімічних процесів у високотемпературній реакційній зоні рідкої сталеплавильної ванни. Частина 2. Видалення домішок |
| title_fullStr | Термодинамічний аналіз фізико-хімічних процесів у високотемпературній реакційній зоні рідкої сталеплавильної ванни. Частина 2. Видалення домішок |
| title_full_unstemmed | Термодинамічний аналіз фізико-хімічних процесів у високотемпературній реакційній зоні рідкої сталеплавильної ванни. Частина 2. Видалення домішок |
| title_short | Термодинамічний аналіз фізико-хімічних процесів у високотемпературній реакційній зоні рідкої сталеплавильної ванни. Частина 2. Видалення домішок |
| title_sort | термодинамічний аналіз фізико-хімічних процесів у високотемпературній реакційній зоні рідкої сталеплавильної ванни. частина 2. видалення домішок |
| topic | високотемпературна реакційна зона сталеплавильна ванна продування киснем кисневий конвертер домішки енергія Гіббса хімічний потенціал |
| topic_facet | high-temperature reaction zone steelmaking bath oxygen blowing oxygen converter impurities Gibbs energy chemical potential високотемпературна реакційна зона сталеплавильна ванна продування киснем кисневий конвертер домішки енергія Гіббса хімічний потенціал |
| url | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/39 |
| work_keys_str_mv | AT harčenkooleksandr thermodynamicanalysisofphysicalandchemicalprocessesinthehightemperaturereactionzoneofaliquidsteelmakingbathpart2removalofimpurities AT harčenkooleksandr termodinamíčnijanalízfízikohímíčnihprocesívuvisokotemperaturníjreakcíjníjzonírídkoístaleplavilʹnoívanničastina2vidalennâdomíšok |