Câu 1 (2,5 đ)Trong quá trình oxi hóa cacbon khi luyện thép, bọt khí CO phải khắc phục những trở lực nào mới có thể sinh ra trong nồi kim loại? Biện pháp để tăng tốc độ oxi hóa cacbon?Câu 2 (2,5 đ)Hãy vẽ và giải thích nội hình lò cao luyện gang.Câu 3 (2,5 đ)Trình bày các phản ứng oxi hóa cacbon, tạp chất thông qua pha xỉ và các phản ứng oxi hóa cacbon, tạp chất trực tiếp bởi khí oxi khi luyện thép trong lò thổi oxi.Câu 4 (2,5 đ)Nhiệm vụ của giai đoạn hoàn nguyên khi luyện thép trong lò điện hồ quang bazơ? Những chất nào được dùng để khử oxi trong kim loại lỏng ở giai đoạn hoàn nguyên? Viết phương trình phản ứng khử oxi bằng các chất này.
KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU ĐỀ THI HỌC KỲ II/2016-2017 BỘ MƠN CNVL KIM LOẠI & HỢP KIM Mơn học: Lý thuyết Công nghệ Luyện kim I Lớp: VL15KL Thời gian làm bài: 90 phút Tài liệu: Không tham khảo tài liệu Câu (2,5 đ) Trong trình oxi hóa cacbon luyện thép, bọt khí CO phải khắc phục trở lực sinh nồi kim loại? Biện pháp để tăng tốc độ oxi hóa cacbon? Trong q trình luyện thép thực tế, phản ứng oxi hóa cacbon phản ứng đa pha phức tạp Cơ cấu phản ứng viết sau: (FeO) [FeO] (1) [FeO] + [C] [Fe] + [CO] (2) [CO] {CO} (3) (FeO) + [C] {CO} + [Fe] (4) Phản ứng (1) biểu thị khuếch tán FeO từ xỉ vào thép Theo định luật phân phối, FeO khuếch tán hòa tan vào nồi lò kim loại FeO vào kim loại lỏng tác dụng với C sinh CO: phản ứng (2) Độ hòa tan CO thép lỏng nhỏ nên CO biến thành bọt khí tiết khỏi kim loại lỏng: phản ứng (3) Bọt khí CO phải khắc phục trở lực sau sinh nồi lò kim loại: công thức: hkl, hxi- chiều dày kim loại lỏng xỉ phía bọt khí, m; - sức căng mặt ngồi kim loại lỏng, dyn/cm; r- bán kính bọt khí, cm Do thấy, bọt khí phía kim loại chịu áp lực khí quyển, áp lực cột kim loại lỏng, áp lực cột xỉ, áp lực sức căng mặt kim loại xung quanh bọt khí tạo (1,5 đ) Khi bọt khí bắt đầu hình thành, r nhỏ nên P’CO = , nghĩa đầu bọt khí chịu áp lực vơ lớn Vì vậy, nồi lò bọt khí khơng hình thành Bọt khí hình thành chỗ mặt ngồi gạch xây lò ráp thơ kim loại tẩm ướt, mặt ngồi chất lẫn lộn rắn lơ lửng nội kim loại lỏng, mặt giới hạn xỉ thép mặt ngồi bọt khí CO vừa hình thành Việc thổi dòng khí, xáo trộn nồi lò có lợi cho việc hình thành bọt khí CO Vì vậy, loại lò thổi, đặc biệt lò thổi oxi nguyên chất, việc khử C tiến hành thuận lợi cường hóa q trình hình thành CO tiết ngồi Tóm lại, để tăng tốc độ khử C, nồi lò phải có nhiệt độ cao, xỉ chứa FeO cao, tính lỏng chảy tốt Đồng thời khơng nên sử dụng nồi lò sâu dùng phương pháp tăng cường khuấy trộn nồi lò (1,0 đ) Câu (2,5 đ) Hãy vẽ giải thích nội hình lò cao luyện gang Hình Nội hình lò cao Cổ lò; Thân lò; Bụng lò; Hơng lò; Nồi lò (1,0) Trên hình nội hình lò cao Phần phía cổ lò Qua cổ lò dạng hình trụ, liệu nạp vào lò, khí lò khỏi lò Dưới cổ lò thân lò, có dạng hình nón cụt, mở rộng phía Hình dạng thân lò cho phép vật liệu bung phía tự rơi xuống Ngồi ra, việc mở rộng thân lò khắc phục nén chặt liệu Phần rộng lò bụng lò – phần hình trụ ngắn để tạo dịch chuyển liệu đặn từ phần đáy rộng thân lò sang phần hơng lò thu hẹp lại Hơng lò phần nón cụt mở rộng phía thu hẹp phía Nếu thân lò nối trực tiếp với hơng lò chỗ nối tạo thành góc tù, giữ lại vật liệu xuống Sự có mặt bụng lò san phẳng phần chuyển tiếp khắc phục không gian chết Hơng lò có dạng hình nón thu hẹp hơng lò xảy giảm thể tích nhanh cháy than cốc tạo thành sản phẩm nóng chảy Phần lò nồi lò hình trụ, chứa sản phẩm nóng chảy – gang xỉ Phần nồi lò có lỗ tháo gang, phần nồi lò có ống gió để thổi khơng khí vào lò (1,5 đ) Câu (2,5 đ) Trình bày phản ứng oxi hóa cacbon, tạp chất thông qua pha xỉ phản ứng oxi hóa cacbon, tạp chất trực tiếp khí oxi luyện thép lò thổi oxi Sự oxi hóa tạp chất lò thổi oxi xảy trực tiếp khí oxi hay oxi hòa tan kim loại xỉ Trong khu vực có tốc độ dòng khí-chất oxi hóa lớn, q trình oxi hóa bị giới hạn di chuyển tạp chất từ thể tích kim loại lỏng đến bề mặt, xảy oxi hóa hồn tồn bề mặt lớp kim loại Do tạp chất không kịp đến vùng phản ứng nên oxi hóa kim loại tạo thành oxit sắt chiếm ưu thế, hàm lượng sắt kim loại lỏng gần 100% Sự oxi hóa kim loại thực thơng qua pha xỉ Đầu tiên sắt bị oxi hóa 2[Fe] + O2 = 2(FeO) FeO tạo thành đưa vào xỉ nhờ luân chuyển kim loại Quá trình làm giàu oxi kim loại viết dạng: (FeO) = [Fe] + [O] Oxi hòa tan kim loại tiêu hao để oxi hóa tạp chất gang: [Si] + 2[O] = (SiO2); [Mn] + [O] = (MnO); [C] + [O] = CO FeO xỉ tiêu hao để oxi hóa tạp chất ranh giới kim loại-xỉ theo phản ứng: [Si] + 2(FeO) = (SiO2) + 2[Fe]; [Mn] + (FeO) = (MnO) + [Fe]; [C] + (FeO) = {CO} + [Fe] (1,5 đ) Trong khu vực mà tốc độ di chuyển khí– chất oxi hóa (phần cuối dòng khí, bọt khí) khơng cao, xảy oxi hóa trực tiếp cacbon tạp chất: [C] + ½{O2} = {CO}, [Si] + {O2} = (SiO2); [Mn] + 1/2{O2} = (MnO) (1,0 đ) Câu (2,5 đ) Nhiệm vụ giai đoạn hồn ngun luyện thép lò điện hồ quang bazơ? Những chất dùng để khử oxi kim loại lỏng giai đoạn hoàn nguyên? Viết phương trình phản ứng khử oxi chất Nhiệm vụ giai đoạn hoàn nguyên là: Khử oxi kim loại, khử lưu huỳnh, điều chỉnh thành phần hóa học thép, điều chỉnh nhiệt độ bể kim loại, chuẩn bị xỉ hồn ngun có độ chảy loãng cao để xử lý kim loại thời gian rót từ lò vào thùng rót (1,0 đ) Khử oxi kim loại lỏng khử oxi hòa tan kim lỏng chất khử oxi đưa vào kim loại xỉ Người ta sử dụng feromangan, ferosilic, nhôm để làm chất khử oxi Khi đưa chất khử oxi vào, xảy phản ứng: [Mn] + [O] = (MnO); [Si] + 2[O] = (SiO2); 2[Al] + 3[O] = (Al2O3) Do kết trình khử oxi, phần lớn oxi hòa tan liên kết oxit khử dạng tạp chất phi kim không hòa tan kim loại (1,5 đ) TP.Hồ Chí Minh, Ngày 26 tháng 05 năm 2017 GIẢNG VIÊN RA ĐỀ Huỳnh Công Khanh ... đưa vào xỉ nhờ luân chuyển kim lo i Q trình làm giàu oxi kim lo i viết dạng: (FeO) = [Fe] + [O] Oxi hòa tan kim lo i tiêu hao để oxi hóa tạp chất gang: [Si] + 2[O] = (SiO2); [Mn] + [O] = (MnO);... học thép, i u chỉnh nhiệt độ bể kim lo i, chuẩn bị xỉ hoàn nguyên có độ chảy lỗng cao để xử lý kim lo i th i gian rót từ lò vào thùng rót (1,0 đ) Khử oxi kim lo i lỏng khử oxi hòa tan kim lỏng... i n hồ quang bazơ? Những chất dùng để khử oxi kim lo i lỏng giai đoạn hồn ngun? Viết phương trình phản ứng khử oxi chất Nhiệm vụ giai đoạn hoàn nguyên là: Khử oxi kim lo i, khử lưu huỳnh, i u