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UNIVERSIDAD NACIONAL JOSE FAUSTINO SANCHEZ CARRION FACULTAD DE INGENERIA METALURGICA Y QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE ING. METALURGICA

EJERCICIOS DE SIDERURGIA II

ALUMNO:

MALDONADO PALMA WILDER JESUS

DOCENTE:

Ing. NICANOR MANUEL VEGA PEREDA INGENIERO METALURGICO – Registro C.I.P. N° 144416

HUACHO - PERÚ 2017

PROBLEMAS DE SIDERURGIA II PROBLEMA 1 Un fundido de acero contiene 0.09%C, 1.2%Cr, 0.04%S y 0.03%Al a) Por medio de la ecuación log 𝑓𝑐∗ = 𝑒𝑥𝑥 [%𝑋] + 𝑒𝑥𝑌 [%𝑌] + ⋯ + 𝑒𝑥𝑍 [%𝑍] y con los datos de la tabla; calcular la ac en el fundido. b) Calcule la ac correspondiente del oxígeno si el fundido se encuentra en equilibrio con 1 atm de CO2 a 1500°C en donde el producto ac * ao = 0.015 SOLUCION: TABLA.- coeficiente de interacción 𝒆𝒀𝑿 𝒙𝟏𝟎−𝟐

Elemento

Elemento añadido y

disuelto X

Al

C

Cr

Cu

C

4.8

22

-2.4

1.6

H

1.3

6

-0.22

0.05

-0.14

N

0.3

13

-4.5

0.9

-2.0

0

5.0

1.3

O

-9.4

-1.3

-4.1

-0.9

0

5.7

-2.0

-9.1

11.3

13.5

4.3

Mn

P S

5.8

24

Si

6.3

24

2.2

N

O

S

11.1

-9.7

9 0.8

-1.2

-2.5

3.0

-1.8

-2.8

0

0

9.3

-23

5.7

A) 𝑺 𝑨𝒍  𝐥𝐨𝐠 𝒇∗𝒄 = 𝒆𝑪𝑪 [%𝑪] + 𝒆𝑪𝒓 𝑪 [%𝑪𝒓] + 𝒆𝑪 [%𝑺] + 𝒆𝑪 [%𝑨𝒍]

𝐥𝐨𝐠 𝒇𝒄∗ = 22 𝑥 10−2 [0.09] − 2.4 𝑥 10−2 [1.2] + 9 𝑥 10−2 [0.04] + 4.8 𝑥 10−2 [0.03] 𝐥𝐨𝐠 𝒇𝒄∗ = 0.0198 − 0.0288 + 0.0036 + 0.00144 𝐥𝐨𝐠 𝒇𝒄∗ = − 0.00396 𝒇∗𝒄 = 𝟎. 𝟗𝟗𝟎𝟗

 𝒂𝒄 = [%𝑪] 𝒙 𝒇∗𝑪 𝒂𝒄 = [0.09]𝑥[0.9909] 𝒂𝒄 = 𝟎. 𝟎𝟖𝟗𝟐 B) ac * ao = 0.015 0.0892 * ao = 0.015 0.015

ao = 0.0892 ao = 0.1682 PROBLEMA 2 Un acero 1015 debe carburizarse a 1050 grados centígrados durante dos horas utilizando una atmosfera de gas que produce 1.2% C en la superficie del acero. Trace el porcentaje de carbono en función de la distancia desde la superficie del acero. Si después del carburizado el acero es enfriado lentamente, determine la cantidad de cada fase y de cada micro constituyente a intervalos de 0.002 pulg. Partiendo desde la superficie. Utilizamos la Ecuación de Arrhenius −𝑸

𝑫 = 𝑫𝟎 ∗ 𝒆(𝑹∗𝑻) .

Donde: D: Coeficiente de difusión… (cm2/s) 𝐷0 : 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑢𝑛 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑓𝑢𝑠𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑎𝑑𝑜 … ( R: Constante de los gases… (1.987cal/mol*ºK)

𝑐𝑚2 ) 𝑠

T: Temperatura… °K Q: Energía de Activación… (cal/mol)

Usamos los datos de difusión para materiales seleccionados: Como al acero es llevado a más del punto austenitico (750 ºC) en donde se forma el CCC (estructura cubica centrada en las caras) tomaremos los datos de C en CCCç

Par de Difusión

Q(cal/mol) Do(cm2/s)

Difusión intersticial: C en hierro CCC

32900

0.23

C en hierro CC

20900

0.011

N en hierro CC

34600

0.0034

N en hierro CCC

18300

0.0047

H en hierro CCC

10300

0.0063

H en hierro CC

3600

0.0012

Solución: Datos: R: 1.987cal/mol*ºK T: 1050+273=1323 ºK 𝐷0 : 0.23(

𝑐𝑚3 𝑠

)…..tabla

Q: 32900(cal/mol)……tabla

El coeficiente de difusión del carbono en FCC hierro a 1050 ºC es: −32900

𝐷 = 0.23 ∗ 𝑒 (1.987∗1323) = 8.44 ∗ 10−7 cm2/s El tiempo: t=2 horas = 7200 seg. Aplicando la ley de fick: Formula:

𝑪𝒔 − 𝑪𝒙 𝒙 = 𝐞𝐫𝐟 ( ) 𝑪𝒔 − 𝑪𝟎 𝟐√𝑫𝒕

Donde:

  

Cs: concentracion constante de los atomos a difundir en la superficie del material C0 : Concentracion inicial en el material de los atomos a difundir Cx: Concentracion del atomo en difusion en una posicion x por debajo de la superficie

1.2 − 𝐶𝑥 𝑥 = erf ( ) 1.2 − 0.15 2√(8.44 ∗ 10−7 )(7200)

Como tenemos 𝑥: 0.002 𝑝𝑢𝑙𝑔. = 0.00508𝑐𝑚. entonces tenemos:

1.2−𝐶𝑥 1.2−0.15

= erf (

𝑥

)= 0.037

2√(5.164∗10−7 )(7200)

𝑪𝒙 = 𝟏. 𝟏𝟔𝟏% C PROBLEMA 03 Un mineral de hematita que contiene 78% de Fe2O3 es reducido en un alto horno mediante el coque que contiene 83% de C. El gas de horno debe contener un exceso de CO, la ecuación de reducción tiene la forma: 𝐹𝑒2 + 𝑥𝐶𝑂 = 2𝐹𝑒 + 3𝐶𝑂2 + 𝑦𝐶𝑂

Asuma que la proporción de CO: CO2 en el gas producido es de 7:4. El arrabio producido contiene 93% Fe y 4% C. Calcular:

a) Calcular la ecuación de reducción, balanceado con números enteros. b) El consumo de coque por ton métrica de arrabio. c) El CO para la reducción es producido por la combustión del carbono del coque con el aire (inyectado). ¿Cuántos metros cúbicos de aire se requerirán por ton métrica de arrabio producido? ¿cuánto tones de aire? d) ¿Cuál será la composición en porcentajes del gas resultante de la combustión y reducción?

Solución: 𝐶𝑂 𝐶𝑂2

7

𝑦

= 4 = 3, Entonces y = 5.25; de acuerdo a la ecuación de reducción.

Luego, X = 3 + 5.25 = 3.25; en consecuencia la nueva ecuación es: 𝐹𝑒2 𝑂3 + 8.25𝐶𝑂 = 2𝐹𝑒 + 3𝐶𝑂2 + 5.25𝐶𝑂 En número enteros es: 100𝐹𝑒2 𝑂3 + 825𝐶𝑂 = 200𝐹𝑒 + 300𝐶𝑂2 + 525𝐶𝑂 Simplificando: 4𝐹𝑒2 𝑂3 + 33𝐶𝑂 = 8𝐹𝑒 + 12𝐶𝑂2 + 21𝐶𝑂 … … . (1)

Peso del C del coque: 930 𝑥

33(12) 8(56)

+ 40 = 862𝑘𝑔.

Peso del coque: 862 = 1.039 𝑘𝑔 … … . (2) 0.83 Volumen del aire 16 11.2 𝑥 822 𝑥 + 0.21 = 3.653𝑚3 … … . (3) 12 16 Tons de aire 3653 x 1.293 = 4.724

(3)

Mineral por ton de arrabio = 930 + 112/160 x 0.78 = 1.703 Kg O en el Fe2O3 = 48/160 x 0.78 x 1703 = 329 kg Total de CO producido = 28/12 x 822 = 1918 Kg CO transformado a CO2 = 28/16 x 399 = 698 Kg. CO2 producido = 1918 – 698 = 1220

Composición del gas resultante: CO = 1220 x 22.4/28 = 936m2 = 22.1% CO2 = 1097 x 22.4/44 = 559 = 12.6 N2 = 0.79 x 3653 = 2886 = 65.3 3 4420 m 100:% …… (4)

PROBLEMA 4 Estime el número aisi-sae para aceros que tengas las microestructuras siguientes: a) b) c) d)

38% perlita – 62% ferrita primaria 93% perlita - 7% cementita primaria 97% ferrita - 3% cementita 86% ferrita – 14 cementita

Solución a: 38% perlita – 62% ferrita primaria 6.67−𝑥

% perlita= (6.67−0.0218) x 100 =38 X = 4.1437% C

10410

Solución b: 93% perlita - 7% cementita primaria 6.67−𝑥

% perlita= (6.67−0.77) x 100 =93 X = 1.183% C

10120

Solución c: 97% ferrita - 3% cementita 𝑥 −0.0218

% cementita= (6.67−0.0218) x 100 =3 X = 0.02212% C

1020

Solución d: 86% ferrita – 14 cementita 𝑥−0.0218

% cementita= (6.67−0.0218) x 100 =14 X = 0.9525% C

1095

PROBLEMA 5 Un f de acero contiene 0.08%c, 0.9%cr, 0.02%s hallar: a) promedio de la ecuación y los datos de la tabla calcular la 𝑎𝑐 Solución: 𝒚

𝒍𝒐𝒈𝒇𝒙𝒙 = 𝒆𝒙𝒙 [%𝒙] + 𝒆𝒙 [%𝒚]+. . . 𝒆𝒛𝒙 [%𝒛] 𝒛 𝒍𝒐𝒈𝒇𝒙𝑪 = 𝒆𝒄𝒄 [%𝑪] + 𝒆𝑪𝒓 𝒄 [%𝑪𝒓] + 𝒆𝒄 [%𝑺]

𝒍𝒐𝒈𝒇𝒙𝒄 = 𝟐 ∗ 𝟏𝟎−𝟐 ∗ (𝟎. 𝟎𝟖) − 𝟐. 𝟒 ∗ 𝟏𝟎−𝟐 ∗ (𝟎. 𝟗) + 𝟗 ∗ 𝟏𝟎−𝟐 ∗ (𝟎. 𝟎𝟐) 𝒍𝒐𝒈𝒇𝒙𝑪 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟐𝟐 𝒂𝒄 = 𝒂𝒄𝒕𝒊𝒗𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒍𝒐𝒈(𝒍𝒐𝒈𝒇𝒙𝑪 ) = 𝒍𝒐𝒈(𝟎. 𝟎𝟎𝟐𝟐) 𝒍𝒐𝒈𝒇𝒙𝑪 = 𝟎. 𝟗𝟗𝟒𝟗 𝒂𝒄 = 𝒇𝒙𝑪 ∗ (%𝑪) 𝒂𝒄 = 𝟎. 𝟗𝟗𝟒𝟗 ∗ 𝟎. 𝟎𝟖 𝒂𝒄 = 𝟎. 𝟎𝟕𝟗 𝒂𝒄 𝒂𝒐 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟐 𝟎. 𝟎𝟕𝟗 ∗ 𝒂𝒐 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟐 . 𝒂𝒐 = 𝟎. 𝟎𝟐𝟓

Problema 06 Requerimientos energéticos para la obtención de hierro (acero) en horno eléctrico. Como valor estimativo, la cantidad de energía necesaria para obtener una tonelada de acero en horno eléctrico es de 5,6 GJ/Tm. Energía necesaria:

(1.538 - 25) + L

Calor latente del Fe, L = 3.658 cal/mol

Calor específico a presión constante del hierro:

( 0,15 cal/ºC · g

Problemas 07 Un convertidor Bessemer es cargado con 18 toneladas largas de arrabio de la siguiente composición: Fe: 93,2% C: 3,6% Si: 1,8% Mn: 1,4% El soplo oxida todas las impurezas, y en adición se oxidan 1200 libras de Fe durante el segundo periodo. Dos tercios del carbono pasan a CO y el resto a CO2. Las máquinas de soplado suministran el aire a una rata de 17000ft3/min, medido a condiciones normales. El soplo es alimentado a una presión manométrica de 2 atmosferas. Calcular: a. El volumen de aire, a condiciones normales, necesario para el soplado de la carga. b. El tiempo de duración de cada periodo de soplado c. Las composiciones de la escoria y los gases d. La potencia requerida para poner en marcha las máquinas de soplado, asumiendo una eficiencia del 80%. SOLUCION: a. Una tonelada larga = 2240 libras Arrabio = 18 x 2240 = 40320 lbs Fe = 0,932 x 40320 = 37578,24 C = 0,036 x 40320 = 1451,52 Si= 0,018 x 40320 = 725,76 Mn = 0,014 x 40320 = 564,48 - Oxidaciones C + ½ O2→ CO;O2 = 2/3 x 1451,52 x 0,5 x 359/12 = 14474,88ft3 C + O2→ CO2; O2= 1/3 x145, 52 x 359/12 = 14474,88 ft3 Si + O2→ SiO2; O2 = 725,76 x 359/28 = 9305, 28ft3 Mn + ½ O2 →MnO; O2 = 564,48 x 359/2x55 = 1842,26ft3

Fe + ½ O2 = FeO; O2 = 1200 x 359/2x56 = 3846,43ft3 O2 total para oxidaciones =43943,73ft 3 3 Aire = 43943,73 / 0,21 = 209256ft ; aire para el soplado de la carga. b. Primer periodo de soplado = oxidación del Mn y el Si O2 para el 1° periodo = 9305, 28 + 1842,26 = 11147, 54 ft3 Aire para el 1° periodo = 11147,54/0,21 = 53083,524ft3 𝑡1 = 53083,524ft3/17000ft3/min= 3,1 min 𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑝𝑙𝑎𝑑𝑜 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑙 𝑝𝑟𝑖𝑚𝑒𝑟 𝑝𝑒𝑟𝑖𝑜𝑑𝑜 = 3,1 𝑚𝑖𝑛 Segundo periodo de soplado = oxidación del C y del Fe O2 para el segundo periodo = 14474,88 x 2 + 3846,43 = 32796, 19ft3 Aire para el segundo periodo = 32796,19/0,21 = 156172,33ft3 𝑡2 = 156172,33ft3/17000 ft3/min= 9,2 min 𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑝𝑙𝑎𝑑𝑜 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑙 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜 𝑝𝑒𝑟𝑖𝑜𝑑𝑜 = 9,2 𝑚𝑖𝑛 c. Escoria = SiO2 + MnO + FeO Composición de la escoria SiO2 = 725,76 x 60/28 = 1555,2 lbs = 40,6% MnO = 564,48 x 71/55 = 728,7 lbs = 19,1% FeO = 1200 x 72/56 = 1542, 8 lbs = 40,3% 3826, 7 lbs = 100,0% Gases = CO + CO2 + N2 Composición del gas CO = 2O2 del C = 14474,88 x 2 = 28949,76ft3 = 13,9% CO2= O2 del C = 14474,88ft3 = 6,9% N2 = 209256 x 0,79 = 165312,24ft3 = 79,2% 208736,88ft3 = 100,0% d. 1m3 = 35,314ft3 Utilizando la formula adiabática: W=3,45V0P0[(P1/P0)0,29 – 1] V0 = 17000/ 35,31x 60 = 8,023m3/seg P0 = 14,7psi = atm P1 = P0 + P(manométrico) = 1+ 2 = 3atm W= 3,45 x 8,023 m3/seg x 1atm . 10333Kg/m2 x 1/atm [(3/1)0,29- 1 ] = 107310,59 Kg – m / 102x 0,8 = 1315Kw Potencia requerida por máquinas de soplado = 1315Kw

Problemas 08 Una carga de 10 toneladas de arrabio en un convertidor produce una escoria con el siguiente análisis: 31,2%𝐹𝑒𝑂; 25,4%𝑀𝑛𝑂 𝑦 43,4𝑆𝑖𝑂2 . La escoria peso 915 kilogramos, incluyendo 183 kg, de SiO2 proveniente del recubrimiento del convertidor. Los gases del convertidor totalizaron 3190 metros cúbicos, medidos a condiciones normales; y su análisis Fue: 16,2%𝐶𝑂; 7,0%𝐶𝑂2 𝑦 76,8%𝑁2 . El soplo fe alimentado a una presión (manometro) de 1,8 atmosferas. El tiempo del soplado fue de 12 minutos. Calcular: a. La composición del arrabio utilizado en el convertidor. b. Los metros cúbicos de aire requeridos para el soplado (calculado por el método del oxígeno y el del nitrógeno). c. Si la temperatura a la cual el volumen del gas dado arriba fue medido, fue de 27°C y el barómetro de 740mm. En lugar de las condiciones normales; ¿Cuánto vapor (kilogramos por metro cubico de aire), deberían adicionarse al soplo, sin cambiar el tiempo de soplado? d. La potencia requerida de las máquinas de soplado, asumiendo 88% de eficiencia. SOLUCION: a. 𝐴𝑟𝑟𝑎𝑏𝑖𝑜 = 𝐹𝑒 + 𝑆𝑖 + 𝑀𝑛 + 𝐶 𝑆𝑖𝑂2 𝑒𝑛 𝑒𝑠𝑐𝑜𝑟𝑖𝑎 = 915 ∗ 0,434 = 397,11𝐾𝑔. 𝑆𝑖𝑂2 𝑝𝑟𝑜𝑣𝑒𝑛𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑟𝑟𝑎𝑏𝑖𝑜 = 397,11 − 183 = 214,11𝐾𝑔 𝑆𝑖 𝑒𝑛 𝑎𝑟𝑟𝑎𝑏𝑖𝑜 = 214,11 ∗ 28/60 = 99,82𝑘𝑔 𝑀𝑛 𝑒𝑛 𝑎𝑟𝑟𝑎𝑏𝑖𝑜 = 915 ∗ 0,254 ∗ 55/71 = 180,03 𝑘𝑔. 𝐶 𝑑𝑒𝑙 𝐶𝑂 = 3190 ∗ 0,162 ∗ 12/22,4 = 276,85 𝑘𝑔. 𝐶 𝑑𝑒𝑙 𝐶𝑂2 = 3190 ∗ 0,07 ∗ 12/22,4 = 119,63 𝐾𝑔 𝐶 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑟𝑟𝑎𝑏𝑖𝑜

= 396,48 𝑘𝑔.

𝐹𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑟𝑟𝑎𝑏𝑖𝑜 = 10000 − 99,92 − 180,03 − 396,48 = 9323,57 𝐾𝑔.

Composición del arrabio. 𝐹𝑒 = 9323,57 𝐾𝑔 = 93,23% 𝑆𝑖 = 99,82 𝐾𝑔 = 1,00%

𝑀𝑛 = 180,03 𝐾𝑔 = 1,80% 𝐶 = 396,48 𝐾𝑔 = 3,97% 10000,00 100,00% b. Método del N2: 𝑁2 𝑒𝑛 𝑔𝑎𝑠 = 𝑁2 𝑒𝑛 𝑠𝑜𝑝𝑙𝑜 𝑁2 𝑒𝑛 𝑔𝑎𝑠 = 3190 ∗ 0,768 = 2449,92𝑚3 𝑠𝑜𝑝𝑙𝑜 = 2449,92/0,79 = 3101𝑚3

Aire requerido para el soplado = 3101m3 Método del O2: 1 𝐹𝑒 + 𝑂2 = 𝐹𝑒𝑂: 2

𝑂2 = 915 ∗ 0,312 ∗ 22,4/144 = 44,41𝑚3

1 𝑀𝑛 + 𝑂2 = 𝑀𝑛𝑂: 𝑂2 = 180,03 ∗ 22,4/110 = 36,66𝑚3 2 𝑆𝑖 + 𝑂2 = 𝑆𝑖𝑂2 :

𝑂2 = 99,92 ∗ 22,4/28

1 𝐶 + 𝑂2 = 𝐶𝑂: 2

𝑂2 = 3190 ∗ 0,162/2

𝐶 + 𝑂2 = 𝐶𝑂2 :

𝑂2 = 3190 ∗ 0,07

= 79,94𝑚3 = 258,39𝑚3 = 223,30𝑚3 642,70𝑚3

𝑠𝑜𝑝𝑙𝑜 = 642,70/0,21 = 3060𝑚3 Aire requerido para el soplado = 3060m3. c. Consideraciones: a) se supone que el aire debe estar húmedo. b) Si el tiempo del soplado no cambia, debe entrar en el mismo tiempo la misma cantidad de aire, pero húmedo. c) Como no se propone un porcentaje de saturación del aire, asumimos el 100%. El cálculo del volumen del aire se hizo a condiciones normales, trabajaremos con condiciones dadas. A 27°C, la presión máxima de saturación del agua es 26,7 mm.

Cambio de condiciones de aire: 𝑉1 = 3101 𝑚3 𝑉2 =? 𝑃1 = 760 𝑚𝑚 𝑇1 = 273𝐾

𝑃2 = 740𝑚𝑚 𝑇2 = 27 + 273 = 300𝐾

𝑉2 = 𝑉1 ∗ (𝑃1 /𝑇1 ) ∗ (𝑇2 /𝑃2 ) = 3500𝑚3 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝐻2 𝑂 = 3500 ∗ 26,7/740 = 126,3𝑚3 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑒𝑛 𝐾𝑔. = 𝑉𝑜𝑙. (𝑚3 ) ∗ (𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑐𝑢𝑙𝑎𝑟/2) ∗ 0,09 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝐻2 𝑂 = 126,3 ∗ 0,09 ∗ 18/2 = 102,3𝐾𝑔 𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑜 = 3500 − 126,3 = 3373,7𝑚3 𝐻2 𝑂 = 102,3/3373,7 = 0,03 𝐻2 𝑂 = 0,03𝐾𝑔./𝑚3 𝑑𝑒 𝑖𝑎𝑟𝑒. d. Utilizando la formula adiabática: 𝑊 = 3,45 𝑉𝑜 𝑃𝑜 [(𝑃1 /𝑃𝑜 )0,29 − 1] 𝑉𝑜 = 3101/12 ∗ 60 = 4,31𝑚3 /𝑠𝑒𝑔. 𝑃𝑜 = 14,7 𝑝𝑠𝑖. = 1𝑎𝑡𝑚 𝑃1 = 1 + 1,8 = 2,8𝑎𝑡𝑚. 𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 = 88% 𝑊 = 3,45 ∗ 10333 ∗ [(2,8)0,29 − 1] = 53462,3 𝐾𝑔. 𝑚/𝑠𝑒𝑔. Potencia requerida por las máquinas de soplado = 53462,3/102x0,88 = 596 Kw. Potencia requerida por las máquinas de soplado = 596 Kw.

Problemas 09 La constante de equilibrio para la reacción (H2 ) + |O|Fe,wt% = (H2 O) en el rango de 7050 1563ºC a 1750ºC está dado por LogK = T − 3,17 calcular: a) La expresión para la ΔGº como una función de la temperatura. b) Calcular la ΔGº para la reacción. 1⁄2 (O2 ) = |O|Fe,wt% a 1600ºC a partir de los siguientes datos. (H2 ) + 1⁄2 (O2 ) = (H2 O)

ΔG0 = −60.180 + 13,93 T cal

SOLUCIÓN a) Cálculo de la ΔGº como una función de la temperatura., de….

(H2 ) + |O|Fe,wt% = (H2 O)

LogK =

7050 − 3,17 T

… … … … (1)

−ΔG0

LogK = 2,3026 RT … … … … … … . (2)

Pero,

Igualando las ecuaciones (1) y (2) −ΔG0 7050 = − 3,17 2,3026 RT T 7050 ΔG0 = − 4,575 T ( ) + 4,575 T(3,17) T ΔG0 = −32.253,75 + 14,5T b) Cálculo de la ΔGº para la reacción. 1⁄2 (O2 ) = |O|Fe,wt% a 1600ºC (H2 ) + 1⁄2 (O2 ) = (H2 O) (H2 O) = (H2 ) + |O|Fe,wt% 1⁄2 (O2 ) = |O|Fe,wt%

ΔG0 = −60.180 + 13,93 T cal ΔG0 = 32.253,75 − 14,5 T cal ΔG0 = −27.926,25 − 0,57 T cal

ΔG0 = −27.926,25 − 0,57 (1873) cal ΔG0 = −28993,8 cal 0 ΔG1873 K = −29 Kcal

PROBLEMAS 10 La reducción del óxido de hierro en un horno de fundición se desarrolla siguiendo la siguiente reacción: 3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + Co2; H°298 = -12,7 Kcal (-53,1KJ)

Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2; H°298 = +9.8 Kcal (+41,0 KJ)

FeO + CO = Fe + CO2; H°298 = -4,4 Kcal (-18,4 KJ) Calcule H°298 para la reacción Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2 Para calcular el calor de esta reacción aplicamos la ley de Hess , multiplicando por 2 y por 6 la 2 y 3 ecuación respectivamente: 3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2 2Fe3O4 + 2CO = 6FeO + 2CO2 6FeO

+ 6CO = 6Fe

3Fe2O3 + 9CO = 6Fe

+ 6CO2 + 9CO2

Dividiendo entre 3 la ecuación: Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2

H°298 = -6.5 Kcal

H°298 = -12.7 Kcal = 2(9.8) Kcal = 6(-4.4) Kcal H°298 = -19.5 Kcal

BIBLIOGRAFÍA 

https://es.scribd.com/doc/271752868/Problemas-de-Siderurgia



https://es.scribd.com/doc/244139808/EJERCICIOS-docx



https://es.scribd.com/document/317931002/Ejercicios-de-Siderurgia-II

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https://es.scribd.com/document/96164709/Ejercicios-de-Siderurgia-22