ВИЗНАЧЕННЯ КІНЕТИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ ПРОЦЕСУ РОЗЧИНЕННЯ ЧАСТИНОК ГЛИНОЗЕМУ У РАФІНУВАЛЬНОМУ ШЛАКУ ПРОМІЖНОГО КОВША

Анотація

У роботі показано, що впровадження металургії проміжного ковша мало один з найзначніших розвитків сталеплавильного виробництва за останні десятиріччя. Зазначено, що метою вторинного виплавляння сталі є виробництво продукту високої якості та економічно обґрунтовано. Висвітлено, що однією з основних функцій проміжного ковша є мінімізація кількості і розмірів неметалевих включень у сталевих виробах шляхом переходу їх з металевої фази у шлак. Метою дослідження було встановлення кінетичних параметрів процесу розчинення неметалевих включень у шлаку проміжного ковша, а саме лімітуючої стадії процесу та величини енергії активації. Проведено дослідження процесу розчинення твердих частинок Al2O3, вага яких становила 0,25 г, чистота – 99,9%, а діаметр – 500±0,05 мкм, у шлаку змінного складу CaO-SiO2-Al2O3-FexO. Досліджено поведінку розчинення твердих частинок Al2O3 за допомогою апарату, який був оснащений відеокамерою та оптичним мікроскопом за температури 1550, 1575 та 1600°C, а час експерименту становив 120, 240 і 360 секунд для кожної умови. Аналітичними дослідженнями показано, що процес розчинення твердих частинок Al2O3 можна описати як кінетикою гетерогенних процесів, так і кінетикою гомогенних хімічних реакцій. У дослідженні показано, що контроль швидкості розчинення твердих частинок Al2O3 може бути описаний законами масопереносу на межі поділу двох рідких фаз: розплав сталі – шлак. Встановлено математичну залежність процесу розчинення твердих частинок Al2O3, за допомогою якої було розраховано швидкість розчинення. Енергію активації було визначено аналітичним шляхом з використанням рівняння Арреніуса. В результаті проведених досліджень визначено швидкість розчинення твердих частинок Al2O3 та встановлено, що вона зростає зі зростанням вмісту FexO у шлаку проміжного ковша та температури. Встановлено, що розчинення твердих частинок Al2O3 відбувається на межі поділу фаз, що підтверджується даними скануючої електронної мікроскопії. Визначено енергію активації процесу та показано, що процес розчинення твердих частинок Al2O3 у шлаках різного складу відбувається у кінетичній області. Показано, що збільшення вмісту FexO у шлаку проміжного ковша призводить до зростання енергії активації та більшої залежності процесу розчинення твердих частинок Al2O3 від температури.