V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

Изучение растворимости кислорода в данной системе осуществлялось при постоянном содержании хрома (8.6%) и переменной концентрации кремния, а также при постоянном содержании кремния (1.0%) и переменной концентрации хрома. Полученные результаты представлены на рисунке 1 в сравнении с данными, приводимыми в литературе [1, 2].

Рисунок 1 Растворимость кислорода в системе Fe-Cr-Si при 1600°С

Анализируя данные рисунка 1 можно сделать заключение о том, что добавление хрома к Fe-Si расплаву, увеличивает концентрацию в нем кислорода, при одном и том же содержании кремния, что свидетельствует о снижении раскислительной способности Siв присутствии Cr.

Исследования показали, что при постоянном содержании кремния в расплаве минимум на кривой растворимости кислорода отсутствует, и растворимость непрерывно возрастает, т.к. Si снизил содержание кислорода до такого уровня, что Cr ведет себя в этом случае как легирующий элемент, вносящий дополнительное количество кислорода.

Равновесие в расплавах системы Fe-Cr-Si-О определяется следующими реакциями и соответствующими им константами равновесия:

(1)

(2)

Зависимости и , были определены по предлагаемой нами методике:

Используя выражение для коэффициента активности кислорода:

,

можно получить формулу для расчета растворимости кислорода в области образования растворов переменного состава:

(3)

При достижении насыщения шлакового расплава оксидом кремния (IV) происходит его выделение в отдельную фазу и в этом случае равновесие в системе определяется только реакцией и уравнением (2), из которого можно определить, растворимость кислорода:

(4)

Растворимость кислорода в системе Fe-Cr-Si вычисленная по формулам (3) и (4) для 1600°С, приводится на рисунке 1.

В связи с тем, что экстраполяция формулы (3) на нулевую концентрацию Si приводит к растворимости кислорода в соответствующих Fe-Cr расплавах, прогнозируемую растворимость кислорода в области образования растворов переменного состава можно считать вполне достоверной.

В области концентраций хрома свыше 50% считали, что в шлаковой фазе образуются силикаты хрома. Равновесие определяется реакцией:

(5)

Константа равновесия реакции (5) (в мольных долях), была найдена термодинамически с использованием справочных данных:

Растворимость кислорода при этом определяется из формулы:

(6)

Из рассмотренного можно сделать заключение, что в области образования растворов переменного состава растворимость кислорода надо прогнозировать по формуле (3), до 50%Cr – по (4), а выше – по (6).

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Коврига Е.В., Данилин В.Н., Шевцов В.Е., Бондаренко В.И. Равновесие в системе железо-кремний-кислород-жидкие силикаты железа // Объединенный научный журнал. – М.: Изд-во Тезарус, 2003. – № 6 (64).

2. Красильников B.C., Явойский В.И., Григорьев В.П. и др. К вопросу о раскислительной способности кремния в присутствии хрома. – Изв. ВУЗов. Черная металлургия, 1975. № 9.

Код для цитирования: Скопировать