Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - Häfte 3. 10 mars 1928 - Några reflexioner rörande gasavskiljning vid järnets stelnande, av bergsingenjör T. Haglund
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has been proofread at least once.
(diff)
(history)
Denna sida har korrekturlästs minst en gång.
(skillnad)
(historik)
krafter kunna givetvis uttryckas i värmeenheter. Även
om jämvikt icke nås, avtar reaktionshastigheten med
sjunkande halter av järnoxidul och kol. En
förskjutning av jämviktsläget kan, bortsett från möjligheten att
tillföra nya kvantiteter järnoxidul och kol bland annat
ske genom höjning av temperaturen, enär härvid
reaktionssträvan mellan järnoxidul och kol snabbt ökas utan
att nämnvärd ändring av lösningsenergien inträder,
liksom även genom minskning, exempelvis genom
evakuering, av koloxidtrycket i atmosfären ovan järnbadet.
I ännu högre grad ändras emellertid jämviktsläget i
samband med järnets stelnande. Innan stelnandet kan för
ögat iakttagas, inträder en begynnande stelning under
avskiljande av ett stort antal ännu i rörelse befintliga
fasta eller halvfasta partiklar, vilka partiklar innehålla
lägre kolhalt än det smälta järnet och ingen eller i varje
fall mycket lägre halt av järnoxidul än det smälta järnet,
Koncentrationen av järnoxidul ökas därför mycket
snabbt i den ännu flytande delen av järnet, som även i
någon mån anrikas på kol. Jämviktsläget förskjutes
därför raskt till förmån för reaktion mellan järnoxidul
och kol. Vid relativt långsamt stelnande bör härvid
ökningen i reaktionshastigheten hinna hålla jämna steg
med stelnandet, så att gasavskiljningen sker lugnt och
även kan iakttagas betydligt före begynnande stelning
kan konstateras med ögat. Vid hastigare avkylning kan
det däremot lätt inträffa, att reaktionshastigheten till en
början kommer något på efterkälken, men insätter den
i sådant fall snart desto kraftigare, och vid mycket hastig
avkylning av ett mindre stycke järn är det helt
naturligt, om reaktionen i det i styckets inre befintliga
flytande järnet tar ett explosionsartat förlopp. Endast
därest avkylningen sker så snabbt, att järnmassan i sin
helhet så gott som omedelbart bringas ned till en
temperatur, vid vilken reaktion mellan FeO och kol avstannar,
kan gasutveckling genom dylik kemisk reaktion undvikas.
Jag skall nu övergå att granska järnets förhållande
under motsvarande omständigheter betraktat under det
antagandet, att gasavskiljandet helt orsakas av i järnet
fysikaliskt upplöst koloxid, varvid resonemanget, därest
koloxid även i viss utsträckning skulle vara lösligt i fast
järn, endast hänför sig till skillnaden mellan totala
upplösta koloxidmängden och den i fast järn eventuellt
lösliga delen.
Det är kanske skäl att i detta sammanhang påpeka, att
lösandet av gas i en vätska försiggår under
värmeutveckling. I den energikvantitet som motsvarar
upplösandet av gasen ingår även gasens ångbildningsvärme,
och överstiger lösningsenergien vanligen högst obetydligt
nämnda ångbildningsvärme. Beträffande smält järn
skulle lösandet försiggå vid en hög temperatur och
tillkommer därför även ett avsevärt yttre arbete (pr. mol.
CO = 2 × T) som måste övervinnas, och det förefaller
därför ytterligt osannolikt, att fysikalisk upplösning av
koloxid i järn skulle kunna äga rum.
Vi fortsätta emellertid tillsvidare resonemanget under
antagande att järnet i smält tillstånd innehåller en
avsevärd mängd fysikaliskt löst koloxid. Därest järnet
hade till full mättnad upplöst koloxid, borde man vid
långsamt stelnande kunna förvänta ett lugnt och tidigt
inträdande förlopp av gasavgivningen, likartat med
gasavgivning genom reaktion under motsvarande
förhållanden. Emellertid avgiver som bekant olika järn högst
varierande mängder gas, varför man under de givna
antagandena vid i praktiken vanligen förekommande fall
skulle ha att göra med väsentligt underskott av koloxid
relativt mättningsgraden. Då i övrigt i analogi med vad
förhållandet är beträffande lösligheten av gaser i vätskor
i allmänhet, vid avkylning intill en punkt innan
begynnande stelning inträtt en ökning av lösningsförmågan
äger rum, skulle, till skillnad mot förhållandet vid
gasavgivning genom reaktionsgas, vid begynnande stelning
någon gasavgivning till en början ej ske, utan skulle
sådan inträffa först sedan en betydande del, kanske
hälften eller mer, av järnet övergått i fast form. Alltså
borde en tidigt inträdande gasavgivning vid långsamt
stelningsförlopp ej som hittills ofta framhållits utgöra
något bevis för att gasavgivningen varit förorsakad av
upplöst gas. Förhållandet styrker snarare den motsatta
åsikten nämligen gasavgivning genom kemisk reaktion.
Vid hastigare avkylning av ett järn skulle givetvis
även gasavgivning orsakad av löst gas kunna ske
häftigt eller explosionsartat. Till skillnad från vad fallet är
vid gasavgivning genom reaktion mellan FeO och C
torde man emellertid ej kunna hindra gasavgivning
genom så hastig avkylning att järnet i sin helhet så gott
som omedelbart bringas från smält tillstånd ned till en
temperatur väsentligt under smältpunkten. Den frågan
uppställer sig då vad som kan förväntas ske vid dylik
omedelbar avkylning, under förutsättning av att det
smälta järnet innehåller avsevärda mängder fysikaliskt
löst gas. Så vitt jag kan finna, skulle ett dylikt hastigt
avkylt järn antingen på grund av gastrycket
explosionsartat söndersprängas i småpartiklar under
stelningsförloppet, eller ock skulle en mycket porös produkt erhållas
som innehölle gaser under högt tryck och vars specifika
vikt skulle vara påvisbart lägre än vanligt järns. Så
vitt jag har mig bekant, har man emellertid ej i
praktiken haft några erfarenheter, som kunna tyda på av
fysikaliskt upplöst koloxid förorsakade verkningar av
ifrågavarande slag.
Övergå vi nu till att betrakta smält järns förhållande
under vakuum, så skola vi finna att enligt de kända
jämviktslagarna en genom vakuumet förorsakad ändring i
koloxidtrycket i atmosfären ovan järnbadet omedelbart
medför en förskjutning i jämviktsläget, så att reaktion
inträder mellan järnoxidul och kol under avgivande av
koloxidgas. Betraktar man förhållandet under
förutsättning att koloxiden antages vara fysikaliskt löst i järnet,
kommer man till det resultatet, att därest järnet vore
fullt mättat med koloxidgas så skulle omedelbar
gasavgivning inträda vid evakuering. Vore däremot, som väl
vanligen antagits, järnet endast delvis mättat, så skulle
någon gasavgivning inte kunna inträda förrän vakuumet
uppnått en viss storlek. Gasavgivningsfenomenet vid
evakuering kan därför ej heller åberopas som bevis för
att koloxiden till väsentlig del härrör från i järnet
fysikaliskt löst gas.
Det är ju känt, att bessemerjärnet som regel avgiver
större mängder, gas än martinjärn. Detta är en helt
naturlig följd av att bessemerjärnet genomströmmas av
luft, varför förutsättningarna här äro betydligt större för
bildning och upplösning i järnet av järnoxidul än vid
andra processer. Den upplösta järnoxidulen reagerar
sedan, därest den ej desoxideras, under stelnandet med
kol under kraftig utveckling av koloxid.
Bessemerjärnets förhållande synes mig emellertid utgöra ett det
allra kraftigaste bevis för att koloxidavgivandet helt
eller i varje fall i huvudsak är att hänföra till kemisk
reaktion. Den bessemerjärnet under blåsningen
genomströmmande gasen, som huvudsakligen utgöres av
kvävgas, måste nämligen på grund av det låga partialtrycket
i gasen för koloxid medrycka under raffineringen bildad
koloxid i sådan utsträckning att, även om järnet hade
lösningsförmåga för koloxid, halten upplöst koloxidgas
endast skulie kunna uppgå till en bråkdel av den mängd
koloxidgas som exempelvis martinjärnet är i tillfälle att
upptaga. Vid martinprocessen står nämligen järnet, på
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
