Carburarea metalelor in procesele de reducere

Carburarea metalelor in procesele de reducere

Carburarea se produce pe doua cai:

prin contact direct intre Me redus si carbonul din incarcatura;

prin intermediul reactiei Bell-Boudouard.

Cantitatea de carbon dizolvat depinde de solubilitatea carbonului in metalul redus si de temperatura. In general, solubilitatea carbonului in Fe, Mn, Cr etc, creste cu cresterea temperaturii. In general solubilitatea carbonului creste in metalele care au tendinta de a forma carburi (Cr, W, V etc.).

Pentru a pune in evidenta rolul reactiei Bell-Boudouard se considera urmatoarea reactie:

2 CO = CO₂ + [C]_Me K_p =

Cand carbonul nu se dizolva in metal, constanta este de forma.

K_p =

egaland relatiile anterioare → , dar a_c < 1 deci si

sau .

Reflectarea acestei situatii este redata in figura 3.11.

Din figura 3.11 se observa ca cu cat concentratia de carbon in solutie nesaturata este mai mica cu atat continutul de CO in faza gazoasa de echilibru este mai redus. In acest caz extrem, cand continutul de carbon in metalul redus este zero, curba de echilibru se confunda cu curba de echilibru a reactiei de reducere a oxidului cu oxid de carbon.

Relatia K_p = permite punerea in evidenta a factorilor termodinamici de care depinde solubilitatea carbonului in metalul redus.

700 900 1100 1300 K

100 1,0 0

0,8

0,6 a_C

70 (1) 0,4

0,2

50

30 2MeO + 2CO = 2Me + CO₂

10

0 100

400 600 800 1000 sC

Activitatea termodinamica a carbonului poate fi exprimata astfel:

a_C = · X_C ,

unde:

- este coeficientul de activitate al carbonului;

- X_C este fractia atomica a carbonului in solutie cu metalul redus.

Astfel se obtine:

Analizand aceasta relatie se pot trage urmatoarele concluzii:

- cantitatea de carbon dizolvat in metalul redus (X_C) scade cu temperatura, deoarece K_p scade cu temperatura ( relatia Bell-Boudouard este exoterma);

- cresterea continutului de CO in faza gazoasa si a presiunii favorizeaza dizolvarea carbonului in metalul redus;

- cantitatea de carbon dizolvata in metalul redus depinde de natura metalului si de compozitia lui (prin ).