第二章煉鋼基礎(chǔ)理論6學(xué)時(shí)

鋼鐵冶金學(xué)（煉鋼部分 1鐵和鋼的區(qū)別（分界點(diǎn)化、升溫2第二章煉鋼理論2.12.22.32.42.52.62.73第二章煉鋼理論態(tài)純鐵的密度為7880kg/m3，1550℃時(shí)液態(tài)純鐵的密度為7040kg/m3，鋼的變化與純鐵類(lèi)似。4第二章煉鋼理論ρ85230.8358(T 210%C164%Al 550%Cr7.5%Mn43%W5第二章煉鋼理論1相的溫度。鋼 純鐵的為1538℃，當(dāng)溶入某種元素后，會(huì)降低，6第二章煉鋼理論各元素與純 降低的關(guān)Mi為溶質(zhì)元素i的原子量[%i]為元素i在液態(tài)鐵中的質(zhì)量Tm153778%C7.6%Si4.9%Mn34%P30%S5.0%Cu3.1%Ni

可查《煉鋼》獲取7

第二章煉鋼理論P(yáng)as（Ns/m1600℃，鐵液的動(dòng)力黏度為0.0005Pa·s，熔渣的黏度為0.02~0.125℃，水的動(dòng)力黏度為0.00018

第二章煉鋼理論基礎(chǔ)鋼液黏度的影響因素：溫度、成溫度：溫度升高，黏度降碳影響最大，相同溫度下，高碳鋼流動(dòng)性比低碳鋼好，冶煉碳鋼需要更高的溫度Si、Mn、 ↓，黏度Ti、W、V、Mo、Cr↑，生成 、體積大的碳化物，黏度非金屬夾雜物含量↑，黏度↑，流動(dòng)性變差9第二章煉鋼理論由于分子間的作用力，鋼液表面產(chǎn)生自發(fā)收縮傾向，這種力就表面張力，用符號(hào)σ表示，單位為N/m1550℃，純鐵液的表面張力約為1.7~1.9N/m鋼液表面張力在煉鋼中的作用促進(jìn)CO氣泡形成鋼凝固過(guò)程中結(jié) 的形成脫氧產(chǎn)物、夾雜物、氣體從鋼液排除鋼液對(duì)耐火材料的潤(rùn)濕

自然界的露熔渣中的鐵2.1.4鋼液的表面張力

第二章煉鋼理論 第二章煉鋼

第二章煉鋼理論富集有用金屬氧化物，如、Ti、

第二章煉鋼理論侵蝕耐火材料，降低使

第二章煉鋼理論人為加入的造渣材料。如石灰（CaO）、石灰石、硅石（SiO2）被侵蝕掉的爐襯耐火材料物理性化學(xué)性

第二章煉鋼

第二章煉鋼理論（熔化溫度爐渣

第二章煉鋼加熱時(shí)態(tài)渣完全轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆蛞合嗷蚶鋮s時(shí)液態(tài)渣開(kāi)始析出固相的溫度爐渣中常見(jiàn)氧化物

第二章煉鋼理論第二章煉鋼冶金爐渣的密度為2.8~3.2×103ρsρi為各化合物的密度，wi第二章煉鋼第二章煉鋼ηBexpEη 黏度小可以有效降低爐渣黏度的物質(zhì)：CaF2、FeO、B2O3、Li2O

第二章煉鋼第二章煉鋼高爐 轉(zhuǎn)爐 第二章煉鋼 CaF2本 第二章煉鋼圖CaO-MgO-SiO2-Al2O3渣系第二章煉鋼爐渣的表面張熔渣的表面 要影響鋼-渣間的物理化學(xué)反應(yīng)及熔渣對(duì)夾雜的吸附等影響熔渣表面張力的因素：溫度和成分溫度↑，熔渣表面張力↓，高溫時(shí)不明顯SiO2和P2O5具有降低FeO熔體表面張力的功能Al2O3具有增大FeO熔體表面張力的功CaO和MnO含量低時(shí)，降低熔渣表面張力，含量高時(shí)增加渣表面張第二章煉鋼第二章煉鋼理論堿堿度定義：爐渣中所有酸性氧化物與堿性氧化物的濃度比，用R酸性氧化物：凡是能吸收O2-轉(zhuǎn)變?yōu)榻j(luò)合離子的氧化物，如SiO2、P2O5V2O5、Fe2O3堿性氧化物：凡能離解出O2-的氧化物，如CaO、MgO、FeO、BaO兩性氧化物：在某些時(shí)候顯酸性，某些時(shí)候顯堿性，如Al2O3、Cr2O3TiO2第二章煉鋼ω(%SiO2

多元堿

高爐 ω(%SiO2)ω(%Al2O3ω(%SiO2)ω(%P2O5

多元堿

煉鋼 ω(%SiO2)ω(%Al2O5

多元堿光學(xué)堿度（）的知。

第二章煉鋼爐渣中，F(xiàn)e2+的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)的負(fù)值最?。ǚ€(wěn)定 (FeO(Fe2O2化[Fe[O]故爐渣氧化-還原性可用渣中(FeO)活度間接表第二章煉鋼((FeO)[Fe][OLO[%O]/a(FeOlglg lg[%O]63202.734OT如 減少轉(zhuǎn)爐下區(qū)分 第二章煉鋼理論基氧勢(shì)圖(Ellingham圖)，給出了元研究煉鋼反應(yīng)的基礎(chǔ)2xMO2MOyy GRTln

圖鐵液中元素氧化的氧勢(shì)2[Fe]2[O]如Cu、Ni、Pb、As、Sn、Mo化程度有差異。C、P可大量氧Si、Ti、Al基本全部氧化

第二章煉鋼理論硅鋼硅鋼碳鋼中每增加0.1%Si,熱軋鋼材加7.8～8.8MPa。第二章煉鋼理論2.2.22.2.2SiK a[Si]a[O反應(yīng)向正方向有利于Si氧化的因素低溫T增加G越小提高鐵水中[Si]含提高爐渣堿第二章煉鋼理論[Si]2[O](SiO2

吹煉初期，生成大量(2FeOSiO2)2(CaO)(2CaOSiO2)中后期，大量石灰熔化，渣堿度升[Si]的氧化反應(yīng)也可寫(xiě)[Si]2(FeO)2(CaO)(2CaOSiO2)a2KSi a a2 2.2.2Si

第二章煉鋼理論[[Si]2[O](SiO2G593560Si的氧化是強(qiáng)放熱反應(yīng)kJ/mol≈29176kJ/kg渣比熱為1250J/kg/℃鋼水、爐渣每升溫127176/965.0=30.2

第二章煉鋼理論Si的氧化極為迅速，轉(zhuǎn)爐吹氧3~4min，Si即可完全氧化

第二章煉鋼理論[Mn]1/2{O2}[Mn]O

第二章煉鋼理論G361495G244316[Mn](FeO)(MnO)[Fe] G123307有利于Mn氧化有利于Mn氧化的因素低溫T增加G越小提高鐵水中[Mn]含提高渣中(FeO)活a

a(MnO[ (FeO因此，低槍位有利于錳的氧化2.2.3Mn[Mn]O

第二章煉鋼理論G244316Mn的氧化也是強(qiáng)放熱反應(yīng)（ΔH≈-6593kJ/kg/鋼水、爐渣每升溫16593/965.0=6.62.2.3Mn溫度曲[Mn2.2.3Mn溫度曲[Mn](FeO)(MnO)G123307有利于Mn氧化的因素提高鐵水中[Mn]含初期溫度低，渣中MnO活度低，大量Mn中后期溫度升高，渣中FeO降低，堿度提高，爐渣部分MnO被還原末期爐渣FeO含量增高，Mn重新被氧

第二章煉鋼Fe[O]2/3Fe[O]1/3/4Fe[O]

G112442G152988G177232FeOFeOFeFe2O3 FeFe 產(chǎn)物都 第二章煉鋼FeO

G11244258702.431T

(FeO

T

重重

第二章煉鋼吹槍 FeO槍位

好處壞處

促進(jìn)石灰熔化，快速成防止?fàn)t渣“返干提高脫磷效增加鐵損鋼水過(guò)氧化，增加脫氧劑用下渣危害性爐渣太稀，濺渣護(hù)第二章煉鋼反應(yīng)之一。其主要作重重

第二章煉鋼理論[%C]＝1.30＋2.57×10-※

第二章煉鋼理論①[C]①[C]1/2O2G136900②③[C]O2CO[O]G418936G162366④[C]④[C]CO2G140156⑤⑥⑤⑥[C][O][C]2[O]G22364G184118鐵液內(nèi)或液滴 [C]( [C](FeO)CO G98799[C][O]

第二章煉鋼理論重G22364重GRTlnKRT

a[C]a[ RT

fC[%C]fO當(dāng)鋼中C、O含量較低時(shí) fCfO1,于2236439.63T8.314T當(dāng)溫度為1873K時(shí)

[%C[%C[%C][%O]0.0024[%[%C][%O]m當(dāng)pco=1.0時(shí)，T=1873圖煉鋼過(guò)程中碳含量變化轉(zhuǎn)爐不能將碳脫得太低，否則會(huì)導(dǎo)水“過(guò)氧化”，一般轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)

第二章煉鋼理論問(wèn)題：?jiǎn)栴}：當(dāng)溫度為1873K時(shí)[%C][%O]0.0024若將當(dāng)溫度為1873K時(shí)[%C][%O]0.0024若將PCO從1.0atm降低至

第二章煉鋼理論生成CO的反應(yīng)自由能ΔG°即使生成了CO2溫度[C]CO2 G

第二章煉鋼理論[C][O] G22364

促進(jìn)GRTlnKRT

a[C]a[O]RT增大f增大f[C]有利于脫碳增加[O]有利于脫碳降低氣相PCO有利于脫碳提高溫度有利于脫碳

fC[%C]fO脫碳反應(yīng)的

第二章煉鋼[[C]1/2O2H11637kJ/[C]O2 G34830kJ/第二章煉鋼ⅢⅠⅡⅢⅠⅡ第第一階段（Ⅰ）：吹煉初期的氧化為主，脫碳速度較小第二階段（Ⅱ）：吹煉脫碳速度幾乎為定第二章煉鋼2.3.7脫碳反應(yīng)

d%Ck

d%C

d%Ck[%C

第一階第一階段第二階段第三階段0.018 0.34 0.2[C]，Time，

％％第二章煉鋼

選擇性氧化 選擇性氧化理論舉例 G G令ΔG°=0，則T=1564

C不氧

C氧 2[P]5CO5[C](P2O5G642832討討論低于此溫度，[P]優(yōu)先于[C]氧化15( )5[O]5[Fe2[P]5[O](P2O5(P2O5)4( )(4

第二章煉鋼P(yáng)2O52[P]5( )4( )(4 P2O5)5[FelgK

a(4CaOPO

400672[%P]2 a 2 LLPxP2O5%PKa( a脫磷有利條件：低溫、高氧化性、高堿度、大渣

第二章煉鋼a(a( ( aL

xP2O5 K%P2離子理論脫磷[P]5[O]

第二章煉鋼32(PO3 (

[%P]a5/2a3/

[%P]a5/

a3/ [O

(O2

[O

(O2Phosphatea3/(O2

溫度

4 f(T, 44CPO4

KP

44

渣中a(O2，渣堿

(O2第二章煉鋼磷容：磷容：a3/ 4P4磷容與爐渣組成密切相關(guān)，選擇煉鋼渣系對(duì)脫磷有重要BaO渣系具有很高的磷容第二章煉鋼

L

xP2O5溫度溫度

K( ( K第二章煉鋼5[O3O2PO3 吹煉中期，高槍位操

“返干”，導(dǎo)致“回磷渣中FeO含量降轉(zhuǎn)爐下渣量大，進(jìn)入鋼

爐渣堿度降低，

4PO34鋼水強(qiáng)脫氧，降低了

第二章煉鋼分子理論式：[S](CaO)(CaS) G89036離子理論式：[S(O2(S2 (%S)KS

(S2a[S]

[O](O2

(S2fS[%S]

[O(O2 S SfS S( 第二章煉鋼(%S)a[(%S)a[O]f(S2fS[%Sa(O2 ( [O] [S (O2重

S (%S)SfS[%S

KS

f(S2第二章煉鋼(%S)

K KL

S( (

鐵水預(yù)處理

噴吹

第二章煉鋼二次精煉

機(jī)械攪拌合成真空噴

[S]脫除至

第二章煉鋼理論基擴(kuò)散脫氧：加鋁≥0.8kg石灰：15kg/t(兩批拌鋼 拌出鋼加入鋁(0.8kg/t)、石灰(5kg/t)

xP2O5

a a

%P

( ( 4 f(T, 4

(%S)

K KSf(S2)a[OS

(O2

CSKS

f(S21N在液態(tài)鐵溶解反

第二章煉鋼Ng lgKN518/TG99162 2

f

2N2N%NKN%NKN2

第二章煉鋼lg[%lg[%N]518/T1.063lg[%N]1520/T1.04lg[%N]450/T1.995lg[%N]1520/TδFeγFeαFeN溶解度大小順序?yàn)?873K，N在純鐵液中的最大溶解度為

圖氮在鋼不同凝固組織中的溶解溫度降低，N將從鋼中析出，形成氣泡，導(dǎo)致鋼制品缺

第二章煉鋼1Ng

%NKN2N 2N提高氮溶解度的方法提高氮溶解度的方法升高溫度加壓冶金（提 2降低N的活度系數(shù)如：Mo、Cr、Mn、V22%N1N2

第二章煉鋼降低至13.3~66.6Pa0.1~0.5Torr)，與之平衡的[N]含量約為5~12ppm。T=1873T=1873熱力學(xué)可行，動(dòng)力學(xué)未必保

圖真空處理前后鋼中的

第二章煉鋼脫氮速度方程氧、硫自由表面，阻礙了[N]因此，要脫N必須深脫氧、硫自