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钢材表面与炉气间发生的可逆反应

钢材表面与炉气间发生的可逆反应
钢材表面与炉气间发生的可逆的氧化还原反应,发生这类反应的炉气有:CO2 + CO、H2O + H2、CO2 + CO + H2O + H2混合气体等。
炉气中的CO、H2是还原性气氛,CO2 、H2O是氧化性气氛。钢铁表面在上述氧化还原气氛中的反应与在氧中不同,均为可逆反应,气氛的氧化还原作用可以控制。
1)、在含有氢及水蒸气的气氛中加热:        >570℃
                                             <570℃
上式反应的平衡常数 。
2)、炉气全部由CO2 + CO组成时:            >570℃
                                             <570℃
上式反应的平衡常数 。
3)、以上分别讨论了在CO/CO2、H2/H2O气氛中的氧化还原反应,但可控炉气中常用的放热式气氛中往往是CO、H2、CO2 、H2O的混合气氛。这些气体之间将发生水煤气反应:
CO + H2O  H2 + CO2
讲述教材 页图1-6。
在CO、CO2、H2、H2O多元系气体中,炉气对铁的氧化还原性质的估算,可以根据多元系中化学反应平衡常数值判断。
若使钢件无氧化加热,需使炉气保持还原性,即令
 
 表示加热时炉气全部为氢及水蒸汽的情况下的平衡常数; 表示加热时炉气全部为二氧化碳及一氧化碳的情况下的平衡常数; 等分别表示炉气中H2等的分压。
根据理想气体的分压比可以用其体积百分比表示的原理,上式也可表示为
 
式中, 等分别表示炉气中实际含有的H2等各种气体的体积。
    只要已知炉气的实际化学成分,就可以根据上述式子计算炉气的氧化还原性质。如在1000℃时,某一炉气经测定含CO10%, CO25%、H24%、H2O2%,其余为N2,则由上式可以计算:
 
     查表,K1=1.51,K2=2.59,K1K2=3.91
    则 ,说明该气氛为还原性。