第三鋼鐵冶金

1、鋼鐵冶金原理鋼鐵冶金原理 內(nèi)蒙古科技大學內(nèi)蒙古科技大學材料與冶金學院冶金工程系材料與冶金學院冶金工程系第三章第三章 鐵的還原鐵的還原 自然界中鐵不能以純金屬狀態(tài)存在，絕大多數(shù)形成氧化物、硫化物及硫酸鹽。常用的鐵礦石有赤鐵礦(Fe2O3)、磁鐵礦(Fe3O4)、褐鐵礦(nFe2O3.m H2O)、菱鐵礦(FeCO3)4種。在煉鐵過程中，這些礦物被還原成鐵。地殼中鐵的儲量比較豐富，僅次于O、Si、Al而居于第4位。3.1.1 還原反應(yīng)的熱力學還原反應(yīng)的熱力學 Fe2O3、Fe3O4、FexO(x：0.87-0.95，含氧量25.60-23.26%) 理論含鐵量：鐵礦石中含鐵氧化物的含鐵量。 Fe2

2、O3：70% Fe3O4：72.4% 還原難易程度：易難， Fe2O3Fe3O4FexO（溫度、還原劑用量）1、鐵氧化物的特性還原反應(yīng)是由高級鐵氧化物到低級鐵氧化物的順序逐級進行的。T570: Fe2O3Fe3O4FeOFeT570:T570:3、鐵氧化物還原的熱力學： 10243320 .4152131,23molTJGCOOFeCOOFeSS 1024316.4035380,3molTJGCOFeOCOOFeSS 10262.2422800,molTJGCOFeCOFeOSS(1)(2)(3) 10243320 .4152131,23molTJGCOOFeCOOFeSS 1024358.

3、89382,4341molTJGCOFeCOOFeSST570:T1，%CO平0幾乎與橫軸重合，反應(yīng)不可逆，F(xiàn)e2O3很易還原。4條曲線把圖面分成4個區(qū)，分別是Fe2O3、Fe3O4、FeO、Fe的穩(wěn)定存在區(qū)。曲線的走向取決于反應(yīng)的熱效應(yīng)放熱T%CO平；吸熱T%CO平1個吸熱反應(yīng)，3個放熱反應(yīng)，總熱效應(yīng)Fe2O3Fe是放熱的。 1024323240.7415547,23molTJGOHOFeHOFegSS 10224340.3035550,4341molTJGOHFeHOFeSS用H2還原鐵氧化物：T570:(3)22%H OKH平平2100%1HK平對于各反應(yīng)：1molH2參加還原生成1mo

4、lH2OCO還原鐵氧化物，3個放熱反應(yīng)，1個吸熱反應(yīng)，總熱效應(yīng)為放熱。 H2還原鐵氧化物，3個吸熱反應(yīng)，1個放熱反應(yīng)，總熱效應(yīng)為吸熱。以各反應(yīng)的%H2平T作圖，得到氣相平衡組成圖。CO與H2還原的比較： 2433COFeOCOOFeSS ,32243gSSOHFeOHOFe 2COFeCOFeOSS gSSOHFeHFeO22兩組曲線交于810 高溫有利于H2的還原，高爐中35%的H2參加還原，其中5%左右參加Fe3O4的還原，95%左右參加FeO的還原。平平COH%2平平COH%2T810,T天然礦；赤鐵礦磁鐵礦 1.molkJ1.molkJ，ED：8.4-212、還原溫度： T，k，D，E

5、k：62.8-117.2T對k的影響大于D，低溫下，界面反應(yīng)為限制性環(huán)節(jié)，高溫下擴散為限制nTvv.0（n=0.75-3.0）性環(huán)節(jié)。在復(fù)合限制條件下，3、還原氣體成分： H2的擴散系數(shù)D及化學反應(yīng)k均大于CO，因而無論什么限制環(huán)節(jié)，煤氣% H2含量高時，還原速率快。4、還原氣體壓力： P反應(yīng)物氣體濃度還原反應(yīng)速率P對擴散速率的影響不大。3.2 碳的還原碳的還原 礦石的冶煉周期約為5-8h，其中1-2h完成從高級氧化物到浮氏體的氣-固相還原反應(yīng)，再用1-2h完成約一般浮氏體的氣-固相還原過程，另一半浮氏體只能鍵入1000以上的高溫區(qū)后，被固體碳直接還原。2233422,1000eeeexeCO

6、 HFCOCOF OF OF OC TCFHH3.2.1 直接還原反應(yīng)直接還原反應(yīng) 全部還原出的鐵量直接還原出的鐵量dr1idrr消耗固體碳還原劑C的還原反應(yīng)，成為直接還原反應(yīng)。 直接還原度直接還原度rd:直接還原所占的比例：從FexO中直接還原出的鐵量占從鐵氧化 物中還原出的總鐵量的比例。直接還原反應(yīng)發(fā)生的途徑： 2COFeCOFeOSS1029813190molJH COCCOS2210298165390molJH COFeCFeOSSS10298152200molJH直接還原反應(yīng)的氣相平衡曲線圖（%CO平-T），可由間接還原及碳的氣化曲線組合而成。 特點： T710，碳氣化生成的%CO大

7、于各級鐵氧化物還原需要的%CO，可發(fā)生各級鐵氧化物的直接還原： Fe2O3Fe3O4FexOFe是Fe的穩(wěn)定存在區(qū)的穩(wěn)定存在區(qū)。680T710，碳氣化產(chǎn)生的%CO大于Fe2O3Fe3O4、Fe3O4FexO所 需 的 % C O ， 但 小 于 F e x O F e 所 需 的 % C O ， 故 可 發(fā) 生Fe2O3Fe3O4FexO的還原，是FexO的穩(wěn)定存在區(qū)的穩(wěn)定存在區(qū)。T1000時，C氣化才能顯著發(fā)生，所以約1000是直接還原開始溫度是直接還原開始溫度，只存在FexOFe的直接還原。第四章第四章 碳的氧化反應(yīng)碳的氧化反應(yīng)第四章第四章 碳的氧化反應(yīng)碳的氧化反應(yīng) 鋼和鐵都是鐵-碳合金，

8、鋼鐵冶煉工藝是和碳緊密聯(lián)系在一起的。對于煉鐵碳是還原劑和發(fā)熱劑，對煉鋼脫碳反應(yīng)涉及到熔池的各種化學反應(yīng)。碳可增加鋼的強度、硬度、改變鋼的組織，影響鋼材性能。不論煉鋼、煉鐵發(fā)生的均是碳的氧化反應(yīng)。 高爐風口前發(fā)生的主要是煤粉及焦炭的燃燒反應(yīng)，煤粉的燃燒過程由煤的熱分解和碳的氧化兩個過程組成，焦炭在煉焦過程中已完成了熱分解，只發(fā)生碳的氧化一個次過程。4.1 高爐風口前回旋區(qū)內(nèi)碳的氧化高爐風口前回旋區(qū)內(nèi)碳的氧化層狀燃燒：當風速較小時，焦炭相對靜止，類似于爐蓖上的燃燒，具有典型的層狀燃燒的燃燒帶的特點。風口前焦炭的燃燒分兩種狀態(tài)：這在冶煉強度低的中小高爐上出現(xiàn)，沿風口中心線煤氣成分變化如圖所示：COC

9、COCOOC222還原帶氧化帶燃燒帶回旋燃燒：當風速較大時，鼓風吹動風口前的焦炭，形成一個疏松而近似球形的回旋區(qū)，焦炭隨鼓風作高速回旋運動。 這在強化冶煉的中小高爐和大高爐上出現(xiàn)。沿風口中心線燃燒帶內(nèi)氣相成分變化如圖所示。 4.2.1 CO-CO2氣體對鐵的滲氣體對鐵的滲C反應(yīng)反應(yīng)4.2 生鐵的滲碳生鐵的滲碳 生鐵的滲C作用開始于固態(tài)海綿鐵的滲C，大量發(fā)生則是當鐵滴落的過程中溶解碳素而形成。1G=-166550+171T J mol CC煙海綿鐵 22COCCO22COCCO海綿鐵煙 22222%100 100%100%100COCCCCCCOCOPPCOKaXXPCOPCOP 2%1100

10、100%CCCOPKXCOC：海綿鐵中的C以純石墨為標準態(tài)的活度系數(shù)。 11 5CCfX CCCHCCCPPXKfX0HCCCCCKffP0=CCCf飽飽 1CCCaX飽飽飽P313解釋已知：（1） （2）當海綿鐵滲C飽和時： 1=CCX飽飽 11 5CCfX飽飽(3) (4) 0011=1 5CCCCCfXX飽飽飽 01 5=CCCXX飽飽 01 51 51=1 51 5CCCCCCCCCXXfXXXX飽飽飽飽 2%1100 100%CCCOPKXCO 21 5%100 100%1 5CCCCXXCOPKXCOX飽飽 55.85%0.0465 %100 12CXCC(3)、(4)帶入（2）中

11、：當鐵液中滲碳量較低時（%C1）時：4.2.2 鐵液的滲鐵液的滲C3eeFCF C焦3%=1.34+2.54 10Ct3%=1.34+2.54 100.04 %0.30 %0.35 %0.40 %niCtMSPS海綿鐵滲C后熔點不斷降低熔化成為鐵液，下落過程中會進一步溶解滲C使%C升高。鐵中碳的溶解度計算式：鐵液中其它元素對碳的溶解度的影響：Nb、V、Cr、Mn等能形成比Fe3C穩(wěn)定的碳化物，使%CSi、P、S等能形成比Fe3C穩(wěn)定的含鐵化合物，使%C （）4.3 煉鋼過程的脫碳煉鋼過程的脫碳 煉鋼過程的主要反應(yīng)是脫C，需要從鐵水中去掉較多的C量，冶煉時間與C氧化速率有關(guān)，由于碳氧化形成了大量

12、的CO氣泡，促進了熔池內(nèi)其它化學反應(yīng)的進行，加強了熔池的傳熱與傳質(zhì)。4.3.1 碳氧化反應(yīng)的熱力學碳氧化反應(yīng)的熱力學 COOC221O1G =-136900-43.51T J mol COOCO1G =-22364-39.63T J mol1、C氧化反應(yīng)的類型鐵液中O的脫C：此反應(yīng)主要發(fā)生在鐵水與爐底耐火材料的接觸面上及鐵水中的CO氣泡表面上。氣體O2的脫C： COFeFeOCO1G =98799-90.76T J mol COCO %COCOCOCOPPKaaf fCO%C%O1COff%COPKCO%1COCOmKP熔渣中(FeO)的脫C：,鋼水中的脫C：由于平衡時，鋼液中的、很低，可以認

13、為2、碳氧濃度積O1G =-22364-39.63T J mol,%0.0025COCOCOmPPatmPCO1%0.0025COmT=1873K,m=0.0025當（稱為碳氧濃度積），2COgmmssPPggr COPgPssg 3、鋼液不同部位的碳氧濃度積 由于鋼液不同部位的PCO不同，故有不同的碳氧濃度積。 熔池內(nèi)部： 只有鋼水內(nèi)部CO氣泡內(nèi)PCO滿足下列條件時，氣泡才能形成：氣泡內(nèi)CO的壓力，Pa；：爐氣壓力，Pa；mmg mm：鋼夜的靜壓力，Pa；（鋼夜的深度，m,鋼夜的密度，）：爐渣的靜壓力，Pa；2r1N m：氣體的附加壓力，Pa；（：；r半徑，m）2%0.0025COgmmss

14、COmPPggr mmg COP%CO%O平atmPCO1%0.0025COm故：鋼夜深度鋼夜-熔渣界面：， 。r 20r0mssg COgPP%0.0025COgCOmPmPm鋼液表面：鋼液表面形成的CO氣泡為平展氣泡，附加壓力，值較小，故：懸浮的金屬液滴：當金屬液滴進入熔渣或爐氣中時,液滴表面的碳氧化形成 CO氣泡。，02rrPPgCO2(r %C臨，O的擴散為限制性環(huán)節(jié)。%C %C臨時的脫C速率（O的擴散為限制性環(huán)節(jié)） 16100%mOOC3mmol 12100%mCmCCCddddCVddnv 16100%mOmOOOddddCVddnv OCvv16100%12100%mmOddCd

15、d161%121%dOddCd dOddCdvC%1612% OFeO FeOFeO OFeFeO O OO（1）渣中向渣鋼水界面的擴散（2）界面反應(yīng)：（3）渣鋼界面的向鋼水中的擴散：；的擴散由以下的環(huán)節(jié)組成：； FeOFeOSmFeOmOLOFeOLkkLkdOdv000%/1%mmVAk0FeOmsmFeOsMMVAk0根據(jù)雙膜理論，高溫下界面化學反應(yīng)速率很快，過程由（1）、（3）混合限制：式中:，； FeOmsFeOCOMMCCFeOOL00%734. 06320lg0TL0L dOddCdvC%1612% CvFeO O OKPCVAvCOmCC%C，可求出。，即可求出討論：、鋼液中%

16、C的擴散為限制性環(huán)節(jié)：， 為鋼液中的傳質(zhì)系數(shù)。的擴散哪個為擴散性環(huán)節(jié)？（P369 ：1）2）自學）3、%C %C臨時的脫C速率：（C的擴散為限制性環(huán)節(jié)），（P369 例，自學）第六章第六章 磷的脫除磷的脫除 52225223332OPSiOCaOSiOOPCaOCOPCOP10410252 gCOPSiOCaOCSiOOPCaO10423103322252 P在地殼中的存在形態(tài)：磷灰石：Ca5(F,Cl)(PO4)3，磷鐵礦：Fe(PO4).2H2O，磷鋁礦：Al(PO4). 2H2O，獨居石：Ce(PO4)等磷酸鹽的形態(tài)存在，約占地殼總重量的0.12%。6.1 磷在冶金中的行為磷在冶金中的行

17、為 高爐冶煉過程中P來自礦石及熔劑帶入的磷酸鹽，這些磷酸鹽在有SiO2及C存在的條件下，很容易發(fā)生還原，幾乎全部還原進入生鐵冢。生鐵含P高達0.1%-2.0%，煉鐵過程控制P的唯一辦法就是控制原料中的P含量。 P是鋼液中的有害元素，在煉鋼過程中，盡可能除去P。P溶于鐵液中放出大量的熱，形成Fe2P、Fe3P，說明P、Fe原子有較強的親和力，在固態(tài)鐵中形成置換固溶體。P在鐵中的溶解度0.5%，在鐵中的溶解度2.8%。P會使鋼的強度、硬度增大，塑性、韌性變壞，鋼水凝固時，P原子富集在晶界處，使鋼產(chǎn)生冷脆，從室溫降到0以下時，產(chǎn)生脆裂。普通鋼P0.045%， 優(yōu)質(zhì)鋼P0.03%，高級優(yōu)質(zhì)鋼P0.02

18、5%， 低P鋼P：0.008-0.015%。鋼材含P要求： 鋼水中的P與C也存在選擇氧化的問題，低溫下P先氧化，形成3FeO.P2O5。如平爐熔化期P可氧化80-90%，但在堿性底吹轉(zhuǎn)爐中，由于大量C的氧化，使熔池 中 ( % F e O ) 很 低 ， 石 灰 難 熔 ， 只 有 C 大 量 氧 化 后 ， 渣 中(%FeO)(%CaO)P才開始大量氧化，在氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐中，由于渣中(%FeO)一直較高，石灰熔化快，C、P一起氧化。6.2 磷氧化去除的條件磷氧化去除的條件6.2.1 煉鋼過程中煉鋼過程中P的氧化反應(yīng)的氧化反應(yīng) gOPOP5222541034.8902651859molTJG g

19、OPOP52521071.532742032molTJG FeOPFeOFeOP5382521046.245413575molTJG 523382OPFeOFeOP1047.5951612177molJG（1）（2） （3） （4） 52OP523OPFeO52OP5252252523333OPBaOOPSiOOPCaOOPMgO在煉鋼溫度下氣態(tài)的不穩(wěn)定，不能形成，脫P反應(yīng)主要以（3）、（4）反不穩(wěn)定，高溫下易分解，使生“回P”現(xiàn)象。因此需要加入強堿性的氧化物作為脫氧劑形成穩(wěn)定的磷酸鹽。 應(yīng)進行，但還原到鋼水中，發(fā)穩(wěn)定性：6.2.2 脫脫P反應(yīng)的熱力學反應(yīng)的熱力學524OPCaO523OPCa

20、O524OPCaO523OPCaO524OPCaO 524452OPCaOCaOOP1005.142338600molJG05.3174000lgTK46. 8lg1873K用CaO脫P可形成2種產(chǎn)物：2083K的同分熔點化合物：1983K的異分熔點化合物。因而高溫下更穩(wěn)定，一般認為堿性煉鋼渣下的脫磷產(chǎn)物為，有時也可寫成，因它們的穩(wěn)定性接近。 ， 1、CaO脫P： 523352OPCaOCaOOP1035.143343000molJG33.3174970lgTK70. 8lg1873K ，523OPCaO524OPCaO說明形成產(chǎn)物和平衡常數(shù)基本一致，穩(wěn)定性相近。 523352OPMgOMgO

21、OP1045.142284600molJG14.3162210lgTK07. 2lgMgOK70. 8lgCaOK平衡濃度4105%MgOCaOMgO%2、MgO脫P： 1600時，兩者相比CaO的脫P能力大于MgO。兩者相差34個數(shù)量級，當然這是熱力學分析，但從動力學角度考慮，可加速石灰石的熔化，從而加速脫P。在1600時，計算得：6.2.3 氧化脫氧化脫P反應(yīng)的平衡研究反應(yīng)的平衡研究 FeOPCaOCaOFeOP544525206.1540067%452452TaaPaKCaOFeOOPCaOP524OPCaO52525244OPOPCaOOPCaOXXaP%PaP%45245244524

22、%525252CaOFeOOPCaOFeOOPCaOCaOFeOPOPCaOPaaPXaaPXaaaaK452%52CaOFeOPOPPaaKPXL渣中濃度很低，可視為稀溶液，以假象純物質(zhì)為標準態(tài)：的濃度很低，可視為稀溶液，以1%為標準態(tài)：故：鋼液中PPLKTmolkJH,3841PL （1）脫磷反應(yīng)為強吸熱反應(yīng)，故低溫有利于脫磷；但在低溫下石灰難于熔化，因而應(yīng)保持較高的脫磷（2）爐渣成分的影響：脫磷反應(yīng)的熱力學分析：。溫度，通過改善其他條件使POPCaOLaaR52PLR； PFeOLaPCaOFeOLaaPFeOLaCaO%CaO濃度，稀釋 ；（利于化渣）； ；PLRR, 5 . 2PLF

23、eOR%, 45 . 2綜合影響：；。 一般煉鋼渣中，0 . 35 . 2R,1814%：適宜的堿度Feo。 PPLfCSSiNO、 PLRSiOSi2%PPLfCrNiMn、PfPLMnOMn% PFeOLaMnSiC、，采用雙渣操作稀釋作用渣量P52LOP%(3) 金屬成分的影響：但；對無影響，但易氧化雜質(zhì)(4)渣量的影響：。；6.3.1 氧化脫氧化脫P反應(yīng)的機理反應(yīng)的機理6.3 氧化脫氧化脫P反應(yīng)動力學反應(yīng)動力學 在實際生產(chǎn)過程中，爐渣與金屬液間的脫P反應(yīng)容易達到平衡，當溫度與熔渣組成變化時，容易引起回P，也說明了這一點。脫P反應(yīng)在鋼-渣界面上進行，P、C均是鋼水中的表面活性物質(zhì)，易在鋼

24、水表面富集，使渣-鋼界面張力降低。富集于界面上的P、C結(jié)合為(PO43-)而向渣中傳質(zhì)。 由爐氣向金屬液供氧：O2(FeO)O； P、C向鋼-渣界面?zhèn)髻|(zhì)； 界面化學反應(yīng)P+ O= (PO43-)； (PO43-)由界面向渣中傳質(zhì)。機理： 在實際生產(chǎn)過程中，爐渣與金屬液的脫磷反應(yīng)容易達到平衡，當溫度與熔渣組成變化時，容易引起回磷，也說明了這一點。脫磷反應(yīng)在鋼渣界面上進行，P、O均是表面活性物質(zhì)，易在鋼水表面富集，使鋼渣界面張力降低。富集于界面上的P、O結(jié)合為（PO43-）而向渣中傳質(zhì)。 OFeOO2（2）P、O向鋼渣界面?zhèn)髻|(zhì)；（3）界面化學反應(yīng)：P+O=（PO43-）（4）（PO43-）由界面向

25、渣中傳質(zhì)。6.3.2 氧化脫氧化脫P反應(yīng)速率反應(yīng)速率（1）由爐氣向金屬液供氧：機理：；13103 . 447. 0scmks13109 .103 . 3scmkm PPSmPmPLOPPLkkLkdPdv52%/%mPmVAk5252OPPmsmOPsMMVAk 生產(chǎn)實踐表明，脫磷速度很快，在轉(zhuǎn)爐中后期已達到平衡，同時從渣中向金屬液的傳氧也很快。據(jù)川合和森克等人研究，P在CaOSiO2FeO系爐渣中和金屬液中的傳質(zhì)系數(shù)分別為：； 因此可以認為渣中（PO43-）或（P2O5）的傳質(zhì)為過程的限制性環(huán)節(jié)。式中:；6.3.2氧化脫磷反應(yīng)速率氧化脫磷反應(yīng)速率 當認為P在渣及金屬液中的傳質(zhì)為混合限制環(huán)節(jié)時

26、，據(jù)雙膜理論分析脫磷的速率為：PsmLkkPmPLOPPkv52%PkvmP%PsmLkk52%OPLPkvPsP（1）若，則P在鋼水中的傳質(zhì)為限制性環(huán)節(jié)。當LP很大，（2）若，則（P2O5）在渣中的傳質(zhì)為限制性環(huán)節(jié)。 分析：（1）迅速造成高堿度、高氧化性、低粘度的熔渣，使脫磷的熱力學條件改善，從而使LP升高。使 適當。CaOFeO%（3）熔渣適當泡沫化，加強對熔池攪拌時vP增加。如果保持適當?shù)臉屛?，增加底吹或?cè)吹氣體進行攪拌等。加速脫磷的因素：（2） 增大km、ks與鋼渣的界面積A/Vm，氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐形成的熔池沸騰時vP增加。第七章第七章 硫的脫除硫的脫除 脫硫反應(yīng)的熱力學與動力學脫硫反應(yīng)的

27、熱力學與動力學 （1）硫的危害7.1 硫?qū)︿撹F的危害硫?qū)︿撹F的危害硫是鑄造生鐵及鋼中的有害元素。ggmsSVSwSwS100%100%S鑄鐵：S 鋼：Fe+FeS共晶體在988析出熱脆；若含氧量高，F(xiàn)e+FeS +FeO共晶體，熔點940，危害更大。式中： ：原料帶入總流量，kg；ws、wm：熔渣、金屬液重量，kg；Vg、Sg：煤氣量、含硫量，m3、kg/m3；流動性鑄造性強度在煉鐵、煉鋼、爐外精煉過程中，硫的平衡為：%1001%SgmgmLUSwVwSSmswwU SSLS%對于高爐冶煉過程進一步寫為：式中：渣鐵比；（2）鋼鐵含硫要求分配比。合格鐵：S0.07%；特類：S0.02%；一類（優(yōu)

28、質(zhì)）：S0.03%；二類：S0.05%三類：S0.07%。普通鋼：S0.05%；（一般鋼S：0.0150.045%）優(yōu)質(zhì)鋼：S0.03%；高級優(yōu)質(zhì)鋼：S0.02%鋼中允許S：0.0010.05% 硫負荷：冶煉一噸生鐵由爐料帶入的硫量，46kg/t-p； 焦炭含硫：0.60.8%，焦炭帶入爐內(nèi)的硫占硫負荷的7080%。 煉鐵生產(chǎn)中進入生鐵的硫5%，進入熔渣的硫8085%，隨著爐氣逸出的硫占510%。 煉鋼過程硫主要來自金屬料，以爐渣脫硫為主。如氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐，爐渣脫硫約占8090%氣化脫硫約占1020%。1) 降低硫負荷，即原料含硫量；2）增大渣量及爐渣脫硫量，但會使熱負荷增大；3）增大爐渣脫硫能

29、力SSLS%；（3）降低金屬含硫量的措施：高爐LS的平衡值：100，實際：3050；堿性氧化渣煉鋼LS實際：410；酸性氧化渣煉鋼LS實際：0.51.5；因而高爐脫硫具有得天獨厚的有利條件，鋼鐵冶煉過程中主要在煉鐵過程中除硫。 硫的各種化合物：硫是活潑的非金屬元素，可形成多種化合物，冶金中出現(xiàn)的硫化物： 焦炭中6080%為有機硫，1540%為硫化物。 鐵礦石中的硫以FeS、FeS2、CaSO4、BaSO4等硫化物及硫酸鹽形式存在。 鐵水中的硫以元素S狀態(tài)存在。 在鋼鐵冶金過程中氣態(tài)的硫化物有： 還原氣氛：CS、CS2、COS、H2S、HS； 氧化氣氛：SO、SO2、SO3。 氣化脫硫氣化脫硫指

30、硫以氣態(tài)硫化物或硫蒸氣的形式脫除。 轉(zhuǎn)爐內(nèi)：CO2：818%；CO：8191%；H2：0.51.5%。只有在煉鋼初期。爐氣中O2多時才發(fā)生氣化脫硫（1020%）。7.2 氣化脫氣化脫S FeSCaSCaOFeS OSOS22 SOOsSaaaaK22 22222121OSOS2222SOOSPPaaK 硫在爐氣爐渣間的分配平衡：鋼鐵冶金：2222%/SOOSPPaSK2SX2222/%SOSOSaKPPSCRCS39. 157. 5lg3223121OAlSiOMgOCaOXXXXRK/包括了從到（%S）轉(zhuǎn)換系數(shù)在內(nèi)的平衡常數(shù)。硫容量CS：爐渣容納吸收硫的能力。（經(jīng)驗式）令：7.3 爐渣脫爐渣

31、脫S7.3.1 硫容量硫容量CS高爐內(nèi)： OSOS22 2222222%OOSSOOSSSSOOSSaaSfSnaaSfXaaaaK 22%/OOSSSSaaSfSnKK/SK2SXOSOSSSaafKSSL22/%7.3.2 硫分配系數(shù)硫分配系數(shù)LS包括了從到（%S）轉(zhuǎn)換系數(shù)在內(nèi)的平衡常數(shù)。（熔渣脫硫能力）硫分配系數(shù)LS：SSL22平平SSOLLaR 平平平SL%2SOCaOSOFeOLaaLaaFeO（1）溫度：脫硫是吸熱反應(yīng)，熱效應(yīng)不大。TKSLS平； 溫度影響動力學，T石灰熔化 LS實。（2）爐渣成分：脫硫的熱力學分析或影響LS的因素（熱力學條件）：高爐渣（%FeO）TiBSiCVCr

32、Mn常見元素的脫氧能力：CaLaCeLrAlSiMn脫氧能力 %M平%O（脫氧劑加入量） fM.fO%O（鋼液成分） a(MxOy）%O（產(chǎn)物的穩(wěn)定性） Tk%O（澆注，凝固過程夾雜物生成，鋼材質(zhì)量）降低鋼液含氧量%O的熱力學條件：k1ppmAl1 4242OAlOAl 402/aaKAl28.2371600lg/TKppmAl1 3232OAlOAl 302/aaKAl42.2267260lg/TK C COOCPaaK/07. 21168lg/TK各元素脫氧常數(shù)與T的關(guān)系：,：,：%3Cr 402/aaKCr70.2150700lg/TK%3Cr 302/aaKCr28.1740740lg

33、/TKMn OMnaaK/43. 614450lg/TK Si 2/OSiaaK59.1130410lg/TK %1 . 0V 402/aaKV61.1848060lg/TK %3 . 0V 302/aaKV52.1743200lg/TK:,:,:,:,:,:,用含有M與N的合金進行脫氧，其中M為強脫氧劑，N為弱脫氧劑。3、復(fù)合脫氧：用兩種或兩種以上脫氧元素對鋼液進行脫氧。特點：一般可提高各單一元素的脫氧能力?？色@得低熔點的液態(tài)脫氧產(chǎn)物，易于聚合、上浮排除提高鋼水質(zhì)量。熱力學條件：1,GNMNnMmnm 2,GOMOqMpqp 3, GONOsNrsr4GONOMONlOMklsrkqpsrq

34、p，(形成中間金屬化合物)（形成低熔點互溶體或化合物） ,lsrkqpnmONOMOlskqNM11443322GaGaGaGaGG整體脫氧反應(yīng)：復(fù)合脫氧的熱力學條件：0G用M或M+N脫氧時，脫氧能力的比較：22Ga G114433GaGaGa0114433GaGaGaGMNM)(0114433GaGaGa不變GMNM)(0114433GaGaGaGMNM)(一定，取決于的正負：，。，；01G443322GaGaGaG2G3G4G2GG3GG 因此不能絕對認為復(fù)合脫氧能力大于單獨脫氧能力，應(yīng)具體分析。對于常用脫氧劑：Mn、Si、Al復(fù)合脫氧劑時，不生成中間金屬化合物MnmSinAls ，所以，

35、 。其中、故， 因此復(fù)合脫氧的優(yōu)越性只有在單獨脫氧劑間彼此不生成穩(wěn)定的中間金屬化合物時才能顯示出來。均為負值。，復(fù)合脫氧能力大于單獨脫氧能力。 MnSiOMnOSi222SiMn2SiO12SiOa 22222%12MnOSiMnaaaaKMnOMnOSiMnSiO79. 45480%lglg222TMnOSiMnKMnOMnSi 硅錳合金脫氧：，脫氧能力。達飽和，反應(yīng)：。 由于(MnO)可與(SiO2)結(jié)合成(MnO .SiO2)，降低了a(SiO2)，使Si的脫氧能力。 MnOOMn 68. 312760%lgTOMnMnOKMnOMn 100%2飽和SiOMnOFeO OFeFeOFeOOaOLFeO%00%LOFeO 脫氧后鋼液的含氧量%O計算:對于Si-Mn復(fù)合脫氧渣濃度關(guān)系：（2）(3) (1)MnOMnMnKLSiOLO/%1%100%020飽和06. 1810lgTMnO734. 06320lg0TL聯(lián)立求解、式：其中，,2 . 0SiAl0 10MnSi錳、硅可進一步提高鋁的