Конвертерлік болат өндіру тәсілі

Болат қорыту үрдісінің кинетикасы

жүктеу 6,83 Mb.

бет	8/40
Дата	14.05.2018
өлшемі	6,83 Mb.
	#12513

1 ... 4 5 6 7 8 9 10 11 ... 40

Химиялық реакцияның жылдамдығы.

2.2 Болат қорыту үрдісінің кинетикасы

Химиялық құрамы белгілі болат алу үшін физика–химиялық үрдістің термодинамикалық сыйпаттамаларымен бірге оның кинетикалық сыйпаттамалары керек. Химиялық реакциялар жылдамдықтарының өзгеру заңдылықтарын білу өте маңызды.

Болат қорыту үрдісінің реакциялары негізінен араласымды сұйық ортада жоғары температуралығымен (балқыманы шөмішке ағызардағы температурасы 1600–1650°), гетерогендігімен (реагенттер түрлі фазадан) және бір мезгілде өтуімен ерекшеленеді.

Болат қорыту үрдісінде орын алатын реакцияларды үш кезеңнен тұрады деуге болады [4]:

1) реакциялық зонаға реагенттерді жеткізу;

2) химиялық реакцияның өтуі;

3) реакциялық зонадан өнімдерді әкету.

Химиялық реакцияның өтуі негізінен жылдам, сондықтан үрдіс жылдамдығы не реагенттерді жеткізу жылдамдығымен, не өнімдерді әкету жылдамдығымен анықталады.

Реакциялық зонаға реагенттерді жеткізуді қарастырғанда, элементтің металдағы немесе қождағы диффузия жылдамдығын, элементтің фаза аралық шекарадан өтуін және балқыманың араласуына әсер ететін факторларды ескерген жөн.

Химиялық реакцияның жылдамдығы. Гомогенді

(2.24)
реакцияның жылдамдығын әсер етуші массалар заңы бойынша мына теңдеумен анықтауға болады [5]

(2.25)
мұндағы

– компоненттердің концентрациясы (активтілігі);

m,n – стехиометрикалық коэффициенттер немесе компоненттердің мольдік саны;

k – компоненттер концентрациясы (активтілігі) бірге тең болғандағы реакция жылдамдығының константасы.
Нағыз жылдамдық константасы реагенттер концентрациясына тәуелді емес, ол заттың табиғатын, үрдіс температурасын және т.б. сыртқы факторлар әсерін ескеретін реакцияның кинетикалық сыйпаттамасы болып табылады.

Жылдамдық константасының температураға тәуелділігі Аррениус теңдеуі арқылы анықталады

k = k₀e ^—E/RT (2.26)
мұндағы k₀ – экспоненциал алдындағы көбейткіш;

E – реакцияны активтендіру энергиясы.

Реакцияны активтендіру энергиясы зат бөлшектері (ион, атом, молекула) энергиясының орташа деңгейінен жоғары, үрдістің орын алуы үшін керекті қосымша энергия.

Жалпы жағдайда болат қорыту реакциялары сияқты көп сатылы үрдістің жылдамдығы, әр сатының жылдамдығымен анықталады

u_= 1/(1/

+1/

+…) (2.27)
мұндағы u_ – үрдістің жалпы жылдамдығы;

u₁, u₂, u₃ және т.б. – жеке сатылардың жылдамдығы.
Айталық бір сатының жылдамдығы басқалардан өте төмен. Онда үрдістің жылдамдығы, осы ең ақырын жүретін сатының жылдамдығымен анықталады.

Болат қорыту реакцияларының жылдамдығы диффузия жылдамдығымен де анықталады, әсіресе болат қорыту агрегатында балқыма аз қозғалмалы болғанда. Фик заңы бойынша заттың диффузиялық ағыны концентрация градиентіне тура пропорционал

жүктеу 6,83 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:

1 ... 4 5 6 7 8 9 10 11 ... 40