ТОР 5 статей: Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы КАТЕГОРИИ:
|
до виконання домашнього завдання по дисциплініМетодичні вказівки " Термодинаміка металургійних розплавів"
Галузь знань – 0504 " Металургія та матеріалознавство " напрям підготовки – 6.050401 „ Металургія ” освітньо-кваліфікаційний рівень – бакалавр Алчевськ, 2009 1 ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ РАСКИСЛЕНИЯ МЕТАЛЛОВ Теоретические основы Реакцию раскисления жидкого металла раскислителем – R, можно представить следующим образом: 1/n(RmOn) = m/n[R] + [O] Если концентрации элементов в металле выразить через проценты по массе, то константа равновесия реакции примет вид
K [O], RmOn= [O] [R] m/n
Из этого уравнения выразим концентрацию кислорода lg [O] = lgK [O], RmOn– m/n lg[R] + l/n lga(RmOn) - lgfO - m/n lgfR, (1.1) где a(RmOn) — активность продукта раскисления в оксидном расплаве; fO и fR – коэффициенты активности кислорода и элемента-раскислителя в металле; причем lgfO = eOO* [О] + eOR [R]; lgfR = еRR [R] + еRO [О], где – eOO, eOR, еRR, еRO– термодинамические массовые параметры взаимодействия кислорода и элемента-раскислителя. Для оценочных расчетов, двумя последними членами в уравнении (1.1) можно пренебречь (вследствие малых концентраций [R] и [О]). Третий член,- отражающий связь между [O] и a(RmOn),- для большинства раскислителей также достаточно невелик (лишь для MnO следует учесть aMnO ≈ 0,2). Задание При заданной температуре и концентрации элементов-раскислителей в металле рассчитать равновесную концентрацию кислорода в жидком металле. Порядок решения 1 Воспользовавшись таблицей 1, рассчитать по заданному варианту lgK [O], RmOn. 2 По уравнению (1.1) рассчитать lg [O] и [O]. 3 Построить, в координатах [R] и [О] график зависимости содержания кислорода от концентрации элемента-раскислителя.
Таблица 1 Реакции раскисления жидкого железа
Варианты задания
2 КИСЛОРОД И МАРГАНЕЦ В ЖИДКОМ ЖЕЛЕЗЕ Теоретические основы Кислород имеет ограниченную растворимость в жидком железе, которая описывается уравнением lg [O]max = -6320/T + 2,734 (2.1) Раствор кислорода в жидком железе показывает небольшие отрицательные отклонения от закона Генри. Температурную зависимость коэффициента активности кислорода fO можно представить уравнением lg fO = (-1750/T + 0,76)∙[O]. (2.2) Марганец присутствует в чугуне и в стали. Концентрация и активность кислорода, растворенного в жидком железе, понижаются при введении в расплав третьего элемента, например марганца, имеющего повышенное сродство к кислороду по сравнению с железом. Продуктом взаимодействия является МnО, выделяющийся в оксидную фазу: [Мn] + [ О] = (МnО), ΔG° = -290720 +129,66 Т, Дж; (2.3) lgK = lg (2.4) В трехкомпонентной системе Fe - Mn - О в равновесии с жидким железом (раствором кислорода и марганца в жидком железе) шлак может быть одно фазным (жидким или твердым) или двухфазным (жидкость + твердое). Если задана температура, то можно определить равновесный состав всех трех фаз: (FeO — МnО), < FeO — МnО> и [ Fe, Мn, О]. Равновесные составы металла (концентрации кислорода и марганца в жидком железе) и оксидных фаз можно рассчитать, пользуясь следующим уравнением: [ Fe] + [ О] = (FeO), ΔG0 = -122680 + 52,43 T, Дж; (2.5) Задание При заданной температуре рассчитать растворимость кислорода в жидком железе. Рассчитать концентрацию марганца в жидком железе, содержащем 0,1% кислорода, при которой возникает оксидная фаза из МnО и FeO. Рассчитать состав этой оксидной фазы (шлака). Порядок решения 4 По уравнению (2.1) рассчитать растворимость кислорода в жидком железе. 5 По уравнению (2.5) рассчитать ΔG0. 6 Воспользовавшись уранением ΔG0 = -RT lnK, найти К. 7 С другой стороны, Для расчета а(FeO) нужно определить а[O]. Известно, что активность кислорода равна 8 Для идеальных растворов а(FeO) = N(FeO). Шлак представляем двухкомпонентным идеальным раствором: N(FeO) + N(MnO) = 1. Из этого равенства определим N(MnO).= а(MnO). 9 По уравнению (2.3) найдем ΔG0, далее так же, как и в п.3 найдем К для реакции окисления марганца. 10 Из (2.4) определяем [Mn], приняв f[Mn] = 1, так как раствор марганца в железе близок к идеальному. Варианты задания
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:
|