|
Jarayon mexanizmi.
Cho‗yanni suyuqlantirishda sodir bo‗ladigan reaksiyalar
elektr kimyoviy reaksiyalar hisoblanadi. Real suyuqlantirish sharoitlari uchun υ =
140
f ( T ) bog‗lanishni kо‗rib chiqamiz. Elektrod jarayonlari uchun bu bog‗lanishlar
,
,
,
vagrankada suyuqlantirishda ishlatiladigan shlak uchun 3.6-rasmda keltirilgan.
Hisoblashlar tarkibida 3,2%C; 1,85% Si va 0,6 % Mn bo‗lgan cho‗yan uchun
bajarilgan.
Metall, shlak va uglerodning o‗zaro ta‘sir temperaturalari intervali 1150—1950
°C chegaralarida bo‗ladi. Intervalning pastki chegarasi cho‗yan aralashmalari (Si va
Mn) qaytarilish jarayonlarining sust rivojlanishi bilan xarakterlanadi. Temir uchun υ
= -0,98 (3.6- rasmda a nuqta), C uchun υ =-1,22 -1,23 (cho‗yandagi uglerod uchun b
nuqta va koksdagi uglerod uchun c nuqta), ya‘ni temir hatto intervalning pastki
chegarasida uglerod bilan qaytariladi. Bundan koks vagrankasida koks uglerodi
istalgan sharoitlarda temir oksidlarini qaytaradi, degan xulosa kelib chiqadi. Bu
xulosa qaytarilish jarayoni kuchayadigan temperatura maydonining bir tekisda
emasligiga bog‗liq emas, chunki υ = f(T) bog‗lanishlar tafovutlanadi. Agar
hozirgina qattiq metalldan uzilgan va temir oksidi bilan qoplangan tomchi
temperaturasi 1400 °C bo‗lgan (salt koloshaning yuqorigi qismidagi koks sirtining
tempera¬turasi) koks bo‗lagiga tushsa, u holda quyidagi jarayonlar sodir bo‗ladi:
141
3.6- rasm.
Me -2e = M
2+
(Me = Fe, C, Si, Mn) elektrodli jarayonlar uchun υ° = f ( T ) (punktir
chiziqlar) va υ = f(T) (tutash chiziqlar) bog‗lanishlar.
142
1.
Katodda Fe
2+
+ 2e = Fe; 1150 °C da υ = -0,98 V va 1400 °C da υ = -0,93 V.
2.
Anodda C-2e=C
2+
; 1150 °C da υ = 1,23 va 1400 °C da -1,30 V. Bunda
E
min
= -0,92 + 1,22 = 0,3 V; E
max
= -0,83 + 1,30 = 0,47 V, ya‘ni ancha yuqori, bu esa
temperatura maydoni notekisligining ta‘sirini son jihatdan tasdiqlaydi.
Marganes uchun 1400 °C da υ
Mn
= -l,14 V, cho‗yanda eriydigan uglerod uchun
υ
C
= -1,30 V, koks uglerodi uchun υ
C
= -1,33 V, ya‘ni υ
Mn
> υ
C
. Bundan
marganesning uglerod bilan qaytarilishi salt koloshaning yuqorigi chegarasidan
boshlab sodir bo‗lishligi kelib chiqadi. a
C
= 1 da C uchun, ya‘ni koks uglerodi uchun
va cho‗yanda erigan uglerod uchun υ =f(T) chiziqlar 1100 °C da bir- birini kesib
o‗tadi. Bu hol t > 1100 °C da temir va boshqa elementlar, asosan, koks uglerodi
hisobiga qaytarilishi haqida guvohlik beradi. Marganesning uglerod bilan
qaytarilishi bir yo‗la uning temir ikki oksidi bilan oksidlanishi bilan sodir bo‗ladi.
Bu jarayonlarning EYK (elektr yurituvchi kuch)lari bir- biriga teng bo‗lgandagina
ular muvozanatda bo‗ladi. Bu temperaturani grafik (3.6- rasm) bo‗yicha aniqlash
mumkin: u 1410 °C ga teng (I va II kesmalar teng). Cho‗yanda erigan uglerod uchun
1440 °C temperaturada oksidlanish va qaytarilish ehtimoli bir xil (III va IV kesmalar
teng, 3.6- rasmga q.). Marganesning bir tekis temperatura maydonida qaytarilishi a
va e nuqtalarning (mos ravishda erigan ulerod va koks uglerodi uchun)
temperaturasidan yuqori temperaturalarda sodir bo‗ladi. Notekis temperatura
maydonida potensiali 1,33 V bo‗lgan anodda (i nuqta) marganes barcha
temperaturalarda qaytariladi, chunki h nuqta marganes chizig‗iga yetmaydi.
Bir tekis temperatura maydonida Si ning koks uglerodi bilan qaytarilishi
t>1360°C dan (k nuqta) boshlanadi. Cho‗yanda erigan C va Si lar uchun muvozanat
temperaturasi 1400 °C ga (f nuqta) teng. Notekis temperatura maydonida cho‗yanda
erigan uglerod bilan qaytarilish salt koloshaning yuqori qismida t = 1310 °C dan (g
nuqta) boshlanadi. Koks uglerodi bilan Si ning oksidlanishi va qaytarilishi teng
ehtimollik bilan t = 1680 °C da (V va VI kesmalarning tengligi) kuzatiladi.
Cho‗yanda erigan uglerod uchun bu temperatura 1760 °C ga teng. Notekis
temperatura maydonida (p va n nuqtalar — potensiallarning eng manfiy chetki
qiymatlari) metallning eng past temperaturasi 1520 °C ga teng. Bu temperaturada
143
qaytarilish jarayoni oksidlanish jarayonidan ustunlik qiladi. Bu — kremniyning
vagrankada qaytarilish jarayonining pastki chegarasi.
Metall va shlak fazalarida komponentlarning aktivligini hisobga olib
aniqlanadigan muvozanat potensillarining ishlab chiqilgan hisoblash metodikasi
notekislik darajasi turlicha bo‗lganda bir tekis hamda notekis temperatura
maydonlarida elementlarning qaytarilish muvozanat temperaturaiarini hisoblab
topishga imkon beradi.
Muvozanat temperaturalarining qiymati metall va shlak tarkibiga sezilarli
darajada bog‗liq bo‗ladi. Masalan, uglerod bilan Mn ning qaytarilishi muvozanat
temperaturasi metall tarkibiga qarab 1090—1490 °C chegaralarida bo‗lishi mumkin,
bu 3.7- rasmdan ko‗rinib turibdi (C element 4% va Mn element 2% bo‗lganda
t=1090 °C; C — 1% va Mn — 1% bo‗lganda t= 1490 °C). Bu temperatura shlak
tarkibidagi MnO = 1% bo‗lganda 1440 °C dan (qaytargich — erigan uglerod,
C = 3,2%) tarkibdagi MnO = 15% bo‗lganda 1110 °C gacha (qaytargich — koks
uglerodi) o‗zgaradi. Shlak tarkibida MnO = 5% bo‗lganda MnO dan Mn ni qaytarish
uchun koks uglerodi va 4% miqdorida cho‗yanda erigan uglerod adekvatdir. Boshqa
sharoitlar bir xil bo‗lganda cho‗yan tarkibidagi Mn miqdori har bir 0,1% Mn ga
muvozanat temperaturasini 10—20°C ga o‗zgartiradi. Katta qiymatlar cho‗yanda
erigan uglerod bilan qaytarishga taalluqlidir.
Kremniy qaytariladigan muvozanat temperaturasi ham shlak tarkibidagi Si, C va
SiO
2
miqdoriga ham bog‗iq bo‗adi. Muvozanat temperaturasi tarkibdagi Si = 0,5%
bo‗lganda 1250 °C dan (qaytargich — koks uglerodi, C = 1,0%) tarkibda Si = 3%
bo‗ganda 1580 °C gacha (qaytargich — erigan uglerod, C= 1,0%) o‗zgaradi.
Tarkibdagi SiO
2
miqdo- riga qarab koks bilan qaytarishda muvozanat temperaturasi
1440 °C dan (SiO
2
= 5%) 1330 °C gacha (SiO
2
= 75%; Si = 1,8; C = 3,2%) o'zgaradi.
Cho‗yanda erigan uglerod bilan qaytarishda bu temperaturalar tarkibdagi C
miqdoriga bog‗liq bo‗ladi.
Ishlab chiqilgan metodika temir ikki oksidi bilan Si va Mn ni oksidlash ehtimoli
ularni uglerod bilan qaytarish ehtimoliga teng bo‗ladigan temperaturani ham
144
t, °C
Do'stlaringiz bilan baham: |
