1、2-绪论、炼钢基础

null冶金学—炼钢篇冶金学—炼钢篇阎立懿 东北大学钢铁冶金研究所 2009年4月27日/沈阳（No1、2）主 要 内 容主 要 内 容绪论 炼钢基础理论 炼钢用原材料 转炉炼钢法 电炉炼钢法第一章 绪论第一章 绪论炼钢发展历史 中国钢铁状况 炼钢基本任务 钢铁的分类 1.1 炼钢发展历史1.1 炼钢发展历史 钢具有很好的物理化学性能与力学性能，可进行拉、压、轧、冲、拔等深加工，它是应用最广泛的一种金属材料。工业、农业、交通运输、建筑业、航天航空、国防及日常生活都离不开钢。在未来的世纪，钢仍将是最广泛的结构材料和最主要的功能材料。钢的生产对国民经济各部门的发展都有极其重要的作用。 古代炼钢技术的出现可追溯到两千多年前，而近代工业化炼钢则也有一百多年的历史。null世界近代炼钢法简史回顾，见下表：炼钢法演变情况见下图：炼钢法演变情况见下图：null 炼钢方法的演变兴衰过程与人类中许多事物的发展类似，都有一个生命周期：构思（孕育）—发展（成长）—成熟—衰退，这有点像倒扣着的浴盆，a-贝塞麦、c-托马斯成为历史，b-平炉也将完成它的使命，d-转炉走向成熟，e-电弧炉芳兴未艾。 总之，炼钢技术经过一百多年的发展，技术水平、教学化、自动化程度得到了很大的提高，21世纪炼钢技术会面临更大的挑战，相信还会有不断的新技术涌现。 近30年世纪炼钢法钢产量变化情况见下图。炼钢法钢产量变化情况炼钢法钢产量变化情况2000年世界金属平衡情况2000年世界金属平衡情况1.2 中国钢铁工业的状况 1.2 中国钢铁工业的状况 中国很早就掌握了炼铁冶炼技艺/技术，东汉时就出现了冶炼和锻造技术，南北朝时期就掌握了灌钢法，曾在世界范围内处于领先地位。 但几千年的封建 制度 关于办公室下班关闭电源制度矿山事故隐患举报和奖励制度制度下载人事管理制度doc盘点制度下载 的统治及近百年的三座大山的压迫严重阻碍钢铁工业的发展。 一直到清朝末年，统治集团内出现了洋务派，于1890年由张之洞在湖北汉阳创办了第一个钢铁厂——汉阳铁厂，于1893年9月建成投产。之后的十多年，因时局不稳，每年生产铁、钢也就万余吨。 到1908年，汉阳铁厂与大冶铁矿、萍乡煤矿联合组成汉冶萍煤铁公司，之后又相继在鞍山、本溪、石景山、宣化、太原、阳泉等地建一批钢铁厂，但钢产量无几。从1893年至1949年的半个世纪中，累计钢产量约760万吨，1949年只有15.8万吨（铁为25万吨），也就是现在两个多小时的钢产量（163万t/天）。null 新中国成立后，尤其是1978年中国实行改革开放以来，社会经济得到快速发展，对钢材的需求也在不断增加。在这一背景下，中国钢铁工业也进入持续增长时期，中国粗钢产量由1978年的0.318亿t，到1996年的1亿多t（世界第一），2007年的4.89亿t，占世界粗钢比例约38%；2008年产钢量达到5.02亿吨，相当于日、美、俄、印、韩、乌等世界2～10名的总和。 钢铁冶金技术水平及技术指标也达到世界领先水平或先进水平，但也有一般水平、落后水平。 可以这样讲，我国的钢铁工业对世界产生了重要影响，不仅是产钢大国，而且已经开始迈入钢铁强国的行列。 null 我国粗钢产量的变化情况世界/中国粗钢总量变化情况世界/中国粗钢总量变化情况 目前（2007年），我国重点冶金企业有70多家，其中年产钢在200万吨以上的企业约有63家，500万吨以上的企业约有23家，其中48家进入世界前100名，有10家超过1000万吨（进入世界前28名）。 粗钢产量处于前十位钢铁企业见下表：（其中沙钢2007年兼并淮钢与江苏永钢；湘潭钢铁公司、涟源钢铁公司、湖南衡阳钢管公司及江苏锡钢公司四家组建湖南华菱钢铁集团；济南钢铁公司与莱芜钢铁公司组成山东钢铁集团公司） 粗钢产量处于前十位的钢铁企业粗钢产量处于前十位的钢铁企业null 特殊钢生产厂家，原有的国企15家有：上海五钢、西宁钢厂、大冶钢厂、舞阳钢厂、大连钢厂、抚顺钢厂、北满钢厂、本特钢、太原钢厂、长城特钢、重庆特钢、成都钢管、首都特钢、贵阳钢厂及陕西钢厂等； 后增加的有：天津钢管、无锡钢厂、莱芜特钢、衡阳钢管等；还有新兴企业，如兴澄钢厂、宁波宝新、张家港浦项、上海克虏伯、广州联众等，这些企业的生产规模一般在50～100多万吨，其中太原钢厂、兴澄、天津钢管200万吨以上。 null 其中上海五钢并入宝钢集团；香港中信泰富1993年收购兴澄特钢后，近年又连续收购大冶钢厂、石家庄钢厂；以大连钢厂为核心，合并抚顺钢厂、北满钢厂成立东北特钢集团；长城特钢、成都钢管与攀枝花钢铁集团重组；陕西钢厂破产～。 此外，还有为数众多的中小型钢铁企业，这部分企业的钢和钢材生产能力约占全国的～20％，包括有独立的炼铁企业、轧钢企业和钢材深加工企业，如焊管、金属制品等。 中国原十大（Top Big Ten）与其他钢铁企业现在与将来（预测）分布情况，见图：null 中国原十大（Top Big Ten）钢铁企业分布情况：null15家特钢与30几家地方企业15家特钢与30几家地方企业＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊未来中国钢铁企业分布-预测未来中国钢铁企业分布-预测1.3 炼钢的基本任务1.3 炼钢的基本任务 1.3.1 钢与铁的区别 “钢铁”一词各国的叫法不同，中国与德国等称“钢铁”与“Stahl und Eisen”；英国、美国及日本等称“Iron and Steel”与“铁と钢”。钢与铁的顺序的不同不外乎是习惯，或以使用范围的大小，或以生产工序的先后。 　　 从材料的使用上，铁的用途很小，大多作为炼钢的原料，而钢因其良好的性能被广泛使用。null 从化学成分来看，铁和钢都是以铁为主，并含有C、Si、Mn、P、S等元素的合金，即铁和钢均是铁和碳及少量杂质的合金。但由于这些元素的含量不同，使它们的性质差别很大，其中主要是含碳量不同，决定性质差别。 一般说来，钢是含碳量在2%（2.11％）以下的铁碳及少量杂质的合金，它的熔点大约在1450～1500℃范围；而当含碳量＞2％（2.11％）称之生铁，其的熔点大约在1100～1200℃范围。 根据国家 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ，按含碳量不同，可分为： 工业纯铁 C ＜0.04％ 钢 C 0.04％～2.0％ 生铁 C ＞2.0％ （C在1.2％～2.5％的钢铁实用价值很少）null 从性能来看，因化学成分不同影响内部结构，也就导致性能的不同。 生铁碳高熔点低、流动性好，使得铸造性能好、耐磨、坚硬，但生铁脆，不能锻压加工，也不能焊接，使得使用范围受限。其中碳和铁元素形成的Fe3C固熔体，随着碳含量的增加，其强度、硬度增加，而塑性和冲击韧性降低。null 1.3.2 炼钢工艺 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 及基本任务 1）炼钢生产流程 当今钢铁工业所采用的炼钢流程，经150多年的发展竞争，目前基本形成了两类流程： 以铁矿石、煤炭为源头的“高炉—转炉炼钢流程” 以废钢、电力为源头的 “废钢—电炉炼钢流程” 高炉——铁水预处理——转炉炼钢——炉外精炼——连铸——轧钢 电炉炼钢——炉外精炼——连铸——轧钢钢铁生产流程示意图钢铁生产流程示意图不锈钢生产流程不锈钢生产流程null 2）炼钢基本任务 ～是脱碳、脱磷、脱硫、脱氧，去除有害气体和非金属夹杂物，提高温度和调整成分。 归纳为： “四脱”（碳、氧、磷和硫），“二去”（去气和去夹杂），“二调整”（成分和温度）。 采用的主要技术手段为：供氧，造渣，升温，加脱氧剂和合金化操作。1.4 钢的分类 1.4 钢的分类 ～有按化学成分、冶炼方法、质量等级及用途分。 1）按化学成分 按是否加入合金元素分为把碳素钢和合金钢两大类。 碳素钢以碳元素为主，除脱氧及保证钢的性能而加入一定量硅（一般≤0.40%）和锰（一般≤0.80%）等合金元素外，不含其他合金元素的钢。根据钢中碳元素总含量的多少，可分为低、中、高碳钢：如： 低碳钢 C ＜0.25％ 中碳钢 C 0.25％～0.6％ 高碳钢 C ＞0.6％ ，当C ≥0.65％ 成为碳素工具钢 代表钢号有：20、45、T7～T13。 当碳含量低于0.04％以下的低碳钢称作熟铁或工业纯铁。null 合金钢是在碳素钢的基础上，为改善钢的性能而特意加入一定量的合金元素的钢（对硅、锰含量超过脱氧的需要而作为合金化目的加入的钢种，也列入合金钢一类）。 根据钢中合金元素总含量∑ i的多少，可分为低、中、高合金钢： 低合金钢 ∑i＜5％ 中合金钢 ∑ i = 5％～10％ 高合金钢 ∑ i ＞10％ 根据钢中所含主要合金元素的种类，合金钢又分为锰钢、硅钢、铬钢、铬锰硅钢、铬镍钨钢、硼钢等。 代表钢号有：16Mn、40Cr、20CrMnTi、20CrNi4、Cr12。 2）按冶炼方法和质量等级 2）按冶炼方法和质量等级 按炼钢炉设备不同可分为转炉钢、电炉钢、平炉钢。其中电炉钢包括电弧炉钢、感应炉钢、电渣钢、电子束熔炼及有关的真空熔炼钢等。 按脱氧程度不同可分为沸腾钢（不经脱氧或微弱脱氧）、镇静钢（脱氧充分）和半镇静钢（脱氧不完全，介于镇静钢和沸腾钢之间）。 按质量水平不同可分为普通钢、优质钢和高级优质钢，如磷含量要求分别：≤0.045％、0.035％、0.025％。 3）按用途分类 3）按用途分类 分为三大类：结构钢，工具钢，特殊性能钢。 结构钢 是目前生产最多、使用最广的钢种，它包括碳素结构钢和合金结构钢，主要用于制造机器和结构的零件及建筑 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 用的金属结构等。 碳素结构钢是指用来制造工程结构件和机械零件用的钢，对于优质碳素钢要求[S]和[P]均≤0.040%。碳素结构钢的价格最低，工艺性能良好，产量最大，用途最广。 合金结构钢是在优质碳素结构钢的基础上，适当地加入一种或数种合金元素，用来提高钢的强度、韧性和淬透性。合金结构钢根据化学成分（主要指含碳量）热处理工艺和用途的不同，又可分为渗碳钢、调质钢和氮化钢。null 渗碳钢指用低碳结构钢制成零部件，经表面化学处理，淬火并低温回火后，使零件表面硬度高而心部韧性好，既耐磨又能承受高的交变负荷或冲击负荷。 调质钢的含碳量大于0.25%，所制成的零件经淬火和高温回火调质处理后，可得到适当的高强度与良好的韧性。 氮化钢一般是指以中碳合金结构钢制成零件，先经过调质或表面火焰淬火、高频淬火处理，获得所需要的力学性能，最后再进行氮化处理，以进一步改善钢的表面耐磨性能。null工具钢 包括碳素工具钢和合金工具钢及高速钢。 碳素工具钢的硬度主要以含碳量的高低来调整（0.65%≤[C]≤1.30%），为了提高钢的综合性能，有的钢中加入0.35%～0.60%的锰。 如T7～T13 合金工具钢不仅含有很高碳，有的高达2.30%，而且含有较高的铬，铬的含量可达到13%、钨（达9%）、钼、钒等合金元素，这类钢主要用于各式模具。如6Cr12、9Cr2 高速工具钢除含有较高的碳（1%左右）外，还含有很高的钨（有的高达19%）和铬、钒、钼等合金元素，具有较好的赤热硬性。如W18Cr4Vnull 特殊性能钢 指的是具有特殊化学性能或力学性能的钢，如轴承钢、不锈钢、弹簧钢、高温合金钢等。 轴承钢 是指用于制造各种环境中工作的各类轴承圈和滚动体的钢，这类钢含碳1%左右，含铬最高不超过1.65%，要求具有高而均匀的硬度和耐磨性，内部组织和化学成分均匀，夹杂物和炭化物的数量及分布要求高。如GCr15、GCr9SiMnnull 不锈钢 是指在大气、水、酸、碱和盐等溶液，或其他腐蚀介质中具有一定化学稳定性的钢的总称。耐大气、蒸汽和水等弱介质腐蚀的称为不锈钢；耐酸、碱和盐等强介质腐蚀的钢称为耐腐蚀钢。不锈钢具有不锈性，但不一定耐腐蚀，而耐腐蚀钢则一般都具有较好的不锈性。 按金相组织不同，可分为马氏体不锈钢(一般为13%～18%Cr、0.1%～1.0%C钢为代表，400系列)，铁素体不锈钢(一般为13%～30%Cr、微C钢为代表，400系列)，奥氏体不锈钢(一般为18%Cr-8%Ni、C≤0.1 %钢代表，300系列)和双相（即奥氏体-铁素体型）不锈钢。如0～3Cr13、null 弹簧钢 主要含有硅、锰、铬合金元素，具有高的弹性极限、高的疲劳强度以及高的冲击韧性和塑性，专门用于制造螺旋簧及其他形状弹簧，对钢的表面性能及脱碳性能的要求比一般钢较为严格。如60Si2Mn、50Si2Mn 高温合金 指的是在应力及高温同时作用下，具有长时间抗蠕变能力、高的持久强度及高的抗蚀性的金属材料。常用的有铁基合金、镍基合金、钴基合金，还有铬基合金、钼基合金及其他合金等。高温合金主要用于制造燃汽轮机、喷气式发动机等高温下工作零部件。如GH128、GH220（用于航天发动机燃烧室及涡轮叶片，工作温度～1300、-253～950℃）第二章 炼钢基础理论第二章 炼钢基础理论钢液物理性质 熔渣物理化学性质 硅锰氧化 钢液脱碳 钢液脱磷 钢液脱硫 钢液脱氧 钢液气体及夹杂物去除2.1 钢液物理性质2.1 钢液物理性质 1）钢液的密度 密度是钢液的重要物理性质之一，对研究钢液的结构、粘度、表面张力，以及分析钢液与炉渣（包括非金属夹杂）的分离、上浮等有重要意义。 单位体积钢（或钢液）所具有的质量称为～： ρ＝m/V , g/cm3 或 t/m3。 液态钢和固态钢的密度大不相同，影响钢液密度的因素主要有温度和化学成分。 温度影响 总的说来，随着温度升高，钢液的体积增加（原子间距增大）、密度降低。 如纯铁密度，20℃时为7.88， 1538℃时为7.23 ，1600℃时为7.03 t/m3，一般中、低合金钢液的密度也约为7.0 t/m3 。null 成分影响 成分对钢液密度的影响比较复杂，一般认为，碳、硅、锰、磷、硫、铝、铬等元素可使纯铁密度减小，其中碳的影响明显；而钨、镍、铜等元素可使纯铁密度增大，其中钨的影响最大。 钢液的密度可按下经验式： ρ1600℃=ρ‘1600℃＋∑（Δρ·j） 在20℃时，钢的密度按下经验式： ρ20℃=ρ‘20℃＋∑（Δρ·j） 上式中ρ‘为纯铁在某温度下的密度。e.g 25＃钢1600℃时的密度？e.g 25＃钢1600℃时的密度？ 按温度对钢液密度的影响计算： ρ=8523-0.8358(T+273)＝6957.5 kg/m3≈7 t/m3 按成分对钢液密度的影响计算： ρ1600℃＝ρ‘1600℃—210[%C]—60[%Si]—7.5[%Mn]— 164[%Al]—55[%Cr] + 43[%W]+6[%Ni] ＝7030—52.5—16.2—4.9＝6956.4 kg/m3 ≈7 t/m3 常用钢种的密度比较，见后表，表中也能看出成分的大致影响情况。nullnull 2）钢的熔点 钢的熔点是确定冶炼和浇铸温度的重要参数， ～指钢完全转变成均一液体状态时的温度，或是冷凝时开始析出固体的温度。 熔点大小主要受化学成分的影响。纯铁的熔点约为1538℃（或1536℃），当某元素溶入后，纯铁原子之间的作用力减弱，铁的熔点就降低。降低的程度取决于加入元素的浓度、原子量和凝固时该元素在熔体与析出的固体之间的分配。 钢的熔点的近似值可由下式确定： t熔=1538－∑（Δt·i） 其中碳的影响最明显，尤其对碳素类钢。null 3）钢液的黏度 黏度是钢液的一个重要性质，它对冶炼温度参数的制定、元素的扩散、非金属夹杂物的上浮和气体的去除，以及钢的凝固结晶都有很大影响。 液体的黏度是指液体移动时，各液层分子间发生的内摩擦力的大小。按牛顿粘度经典公式，内摩擦力用下式表示，式中比例系数μ，即内摩擦系数或黏度系数，简称为黏度，也叫动力粘度，单位为Pa•s（帕斯卡•秒），或 P（泊，N•s/m2），其中： 1 P（泊）＝0.1 Pa•snull 当研究的对象密度相差较大时，采用运动粘度以消除因密度差异而产生的影响。 运动黏度 动力粘度除以液体的密度，称之为运动粘度，常用符号ν表示，即： ν＝μ/ρ ，cm2/s 此外，在生产中还常用流动性这一概念来表示钢液粘度的大小，流动性是动力粘度的倒数，常用符号φ表示，即： φ＝1/μ ，（Pa•s）－1 一些液体的黏度见下表：几种液体的粘度比较：几种液体的粘度比较：null 影响钢液黏度因素主要是温度和成分。 温度影响 随着温度升高黏度降低，即流动性变好。这是由于温度升高钢液密度降低，原子间距离增大，相互吸引力减小。 成分影响 碳 钢液中的碳对黏度的影响非常大，这主要是因为碳含量使钢的密度和熔点发生变化，从而引起黏度的变化。 生产实践也表明，同一温度下，高碳钢的流动性比低碳钢液的好。因此，一般在冶炼低碳钢中，温度要控制得略高一些。碳含量对钢液黏度的影响见下图。温度高于液相线50℃时，碳含量对钢液黏度的影响 温度高于液相线50℃时，碳含量对钢液黏度的影响 当0.15≤[%C]＜0.40时，因此时钢液中存在δ-Fe种结构，密度是随碳含量的增加而增加，粘度增加。null 硅、锰、镍 能使钢的熔点降低，所以含量增加，钢液黏度降低，尤其含量很高时，降低更显著。 钛、钨、钒、钼、铬 含量增加则使钢液的黏度增加，因这些元素易生成高熔点、体积大的各种碳化物。 钢液中非金属夹杂物含量增加，钢液黏度增加，流动性变差。 初期脱氧产物生成，夹杂物含量高，黏度增大，夹杂物不断上浮或形成低熔点夹杂物，黏度又下降。脱氧不良，钢液流动性一般不好。null 4）钢液的表面张力 荷叶上的水珠、清晨的露珠、洒在桌面上的水银（珠）等现象均说明一种现象，即液体表面具有自动缩小的趋势，这种使液体表面自动缩小的力称为液体的表面张力。 钢液因原子或分子间距非常小，其间的吸引力较强，而且钢液表面层和内部所引起的这种吸引力的变化是不同的。内部每一质点所受到的吸引力的合力等于零，质点保持平衡状态；而表面层质点受内部质点的吸引力大于气体分子对表面层质点的吸引力，这样表面层质点所受的吸引力不等于零，且方向指向钢液内部。 这种使钢液表面产生自发缩小倾向的力称为钢液的表面张力，用符号σ表示，单位为N/m。null钢液的表面张力对新相的生成如CO气泡的产生，钢液凝固过程中结晶核心的形成等有重要影响； 对相间反应，如脱氧产物的、夹杂物和气体从钢液中排除，渣钢分离，钢液对耐火材料的侵蚀等也有影响。 影响钢液表面张力的因素很多，主要有温度、成分及钢液接触物，其中影响最大的还是成分。 温度影响比较复杂 对于单元液体而言，一般温度升高、表面张力减少，达到沸点时，液相和气相的界面消失，此时的表面张力为零。 对于多组元液体来说，多数是温度升高、表面张力减少，但也有随着温度升高而增大的，如碳素钢液的表面张力就是随着的温度升高而增大。 null 前者是由于质点的热运动增强，质点间的平均距离增大，密度降低，质点的相互作用力减弱，因而使表面张力减小。 后者——碳素钢液的情况，原因之一可能是使复杂的质点群解体成较小的质点而引起表面张力增大；另一原因是当温度升高时，表面活性物质，如C、O等热运动增强，使钢液表面过剩浓度减少或浓度均匀化，从而引起表面张力增大，这也可从成分影响得到解释。1550℃时，纯铁液的表面张力约为1.7～1.9 N/m。null 成分影响 溶质元素对纯铁液表面张力的影响程度取决于它的性质与铁的差别的大小。如果溶质元素的性质与铁相近，则对纯铁液的表面张力影响较小，反之则就较大。一般来讲，金属元素的影响较小，非金属元素的影响则较大。 Ni、Cr、Co的影响较小，原因是它们与铁的性质相近，而且自身的表面张力不大； Mo自身表面张力虽较大，但Mo进入钢液后，产生一定的吸附作用而消除影响； Si、Mn等元素有减小表面张力的倾向； S、O是很强的表面活性物质，很少量的S、O就能使钢液的表面张力大大下降 。 C 对钢液表面张力的影响呈现出复杂的关系，由于钢的结构和密度随着碳含量的增加而发生变化，这样它的表面张力也会随着碳的变化而发生变化。成分（合金元素）对熔铁表面张力的影响 成分（合金元素）对熔铁表面张力的影响 硫和氧对铁液表面张力的影响 硫和氧对铁液表面张力的影响 5）钢的导热能力 5）钢的导热能力 钢的导热能力可用热导率或导热系数来表示，即当体系内维持单位温度梯度时，在单位时间内流经单位面积的热量。钢的导热系数用符号λ表示，单位为W/（m·℃）。 影响钢导热系数的因素主要有钢液的成分、组织、温度、非金属夹杂物含量以及钢中晶粒的细化程度等。 null 成分影响 通常钢中元素含量越多，钢的导热能力就越低。各种元素对钢的导热能力影响的次序为：C、Ni、Cr最大，Al、Si、Mn、W次之，Zr最小。合金钢的导热能力一般比碳钢差，高碳钢的导热能力比低碳钢差。 钢组织的影响 一般具有珠光体、铁素体和马氏体组织的钢，导热能力在加热时都降低，但在临界点A c3以上加热时将增加。 温度影响 各种钢的导热系数随温度变化规律不一样，800℃以下碳钢随温度的升高而下降，800℃以上则略有升高。热导率与碳含量的关系 热导率与碳含量的关系 温度对钢热导率的影响温度对钢热导率的影响 2.2 熔渣的物理化学性质 2.2 熔渣的物理化学性质 炼钢就是炼渣——炼好钢首先要炼好渣……所有炼钢任务的完成几乎都与熔渣有关。熔渣的结构决定着熔渣的物理化学性质，而熔渣的物理化学性质又影响着炼钢的化学反应平衡及反应速率。 因此，在炼钢过程中必须控制和调整好炉内熔渣的物理化学性质。 2.2.1 熔渣的作用、来源、组成与分类 2.2.1 熔渣的作用、来源、组成与分类 1）熔渣的主要作用 去除铁水和钢水中的磷、硫等有害元素； 参与熔池传氧，靠氧化渣供氧、还原渣除氧 保温，防止钢液吸气（H、N），防止钢液过度氧化，以及减少有益元素烧损； 吸收钢液中上浮非金属夹杂物及反应产物； 稳定电弧燃烧，保护炉衬。 2）熔渣的来源 2）熔渣的来源 人为加入的造渣材料，如石灰、白云石、萤石及火砖块。 炉料（钢铁料）中带入的泥土砂石，如SiO2…… 炉料（钢铁料）中Si、Mn、P、S、Fe等元素的氧化产物。 冶炼过程被侵蚀的炉衬耐火材料。 3）熔渣的组成 3）熔渣的组成 以氧化物为主有： CaO MnO FeO MgO Fe2O3 Al2O3 SiO2 P2O5 等 碱性————中性——酸性 这些自由氧化物本身熔点都很高，如CaO 2570，SiO2 1710℃，在炼钢温度（1600 ℃ ）难以熔化，但它们之间能相互化合，生成低熔点复杂化合物，如： CaO＋SiO2——CaO·SiO2 Tp＝1540 ℃（液态） 还有：CaF2 CaC2 CaS 等。4）熔渣的分类4）熔渣的分类 根据熔渣的组成及性质不同，可将它们分为：碱性渣与酸性渣，氧化渣与还有渣。 碱性渣与酸性渣 碱性渣 以碱性氧化物CaO 为主，它可以去除磷、硫有害元素； 酸性渣 以酸性氧化物SiO2 为主，它不能去除磷、硫有害元素； 氧化渣与还原渣 氧化渣 炉渣具有氧化能力，FeO含量（15％～25％）高，能向钢液中供氧，炼钢炉大多能造氧化渣。 还原渣 炉渣具有还原能力，FeO含量（0.5％～1.0％）低，能吸收钢液中氧，传统电炉能造还原渣。 碱性氧化渣因CaO、FeO含量高，脱磷能力很强； 碱性还原渣因CaO和CaC2含量高、FeO含量极低，不仅具有脱硫能力，而且有脱氧能力。null2.2.2 熔渣的化学性质2.2.2 熔渣的化学性质 1）熔渣的碱度 冶金熔渣主要是由氧化物组成，因而熔渣的化学性质也就决定于其中占优势的氧化物的化学性质。 组成熔渣的氧化物可分成三类： 酸性氧化物：SiO2 ，P2O5 ，V2O5 碱性氧化物：CaO ，MnO， FeO ，MgO ，V2O2 ，TiO 两性氧化物： Al2O3 ， V2O3 ， Fe2O3，TiO2 CaO MnO FeO MgO Fe2O3 Al2O3 TiO2 SiO2 P2O5 碱 性——中 性——酸 性null 一般用碱度来表明熔渣酸、碱性的大小，把熔渣中碱性氧化物浓度总和与酸性氧化物浓度总和之比称之为熔渣碱度，常用符号R或B、V来表示。 熔渣碱度的大小直接对渣钢间的物理化学反应如脱磷、脱硫、去气等产生影响。 用来表示碱度的公式有两种，第一种最普遍，尤其在生产中常用，第二种适合含磷高的炼钢渣： 炼钢把熔渣碱度：R＝1.5± 称为酸性渣或叫低碱性渣；R＝2.0± 称为中碱度渣；R≥2.5，称为高碱度渣2）熔渣的氧化性2）熔渣的氧化性 熔渣的氧化性也称熔渣的氧化能力，指熔渣向金属熔池供氧的能力，即指在一定的温度下，单位时间内熔渣向钢液供氧的数量，它是熔渣的一个重要的化学性质。 在其他一定的情况下，熔渣的氧化性决定了脱磷、脱碳以及夹杂物的去除等。由于氧化物分解压不同，只有（FeO）和（Fe2O3）才能向钢中传氧，而（Al2O3）、（SiO2）、（MgO）、（CaO）等不能传氧。null 熔渣的氧化能力表示方法有三种： （%FeO） 即直接用渣中氧化亚铁含量表示氧化能力，忽略高价铁的氧化物（Fe2O3）的传氧作用，显然是不准确的。 ∑（%FeO）即总氧化亚铁含量法，它是将渣中高价铁的氧化物（Fe2O3） 也折合成FeO来考虑。折合有两种方法：全氧折合法与全铁折合法，分别如下：null 前者认为Fe2O3中的氧全部成为FeO，即 Fe2O3＋Fe——3 FeO （3FeO/ Fe2O3＝1.35） 后者认为Fe2O3中的铁全部成为FeO，即 Fe2O3——2 FeO＋1/2O2 （2 FeO/ Fe2O3＝0.9） 总氧化亚铁含量法，因方法简单方便，所以生产实践中常用。nullα（FeO） 即氧化亚铁的活度 熔渣不是理想溶液，其氧化能力不仅取决于渣中氧化亚铁的浓度，而且与渣中其他成分，特别是碱度有关。因此，用渣中氧化亚铁的活度来代替浓度，即渣中真正参加反应的那部分氧化亚铁的浓度，是最确切的表示法。 α（FeO）＝[%O]/[%O]饱和 在1600℃下，由实验测定在纯FeO渣中，铁液中溶解的 [%O]饱和＝0.23 ， [%O]饱和与温度的关系见下左式。 氧在渣-铁间的平衡分配系数见下右式：null 前述氧化亚铁活度公式只适用于铁液仅有氧，而无其他的杂质元素的情况，而对于钢液而言，熔渣对钢液的氧化能力常用钢液中与熔渣相平衡的氧含量和钢液中实际氧含量之差来表示，即： Δ[%O]=[%O]渣-钢－[%O]实际 Δ[%O]＞0，渣中氧能向钢液扩散，称氧化渣； Δ[%O]＜0，钢液中的氧向渣中转移，熔渣具有脱氧能力，称为还原渣; Δ[%O]=0，此时的渣称为中性渣。null 将氧化亚铁活度引入，上式中与熔渣平衡的钢液的氧量为： [%O]渣-钢＝ α（FeO） /L0 而[%O]实际在氧化末期主要与碳含量有关，此时可以得到熔渣对钢液的氧化能力的关系式如下： 上式说明Δ[%O] 是熔渣 FeO 的总量、碱度、钢液中的碳含量及温度的函数。 从1600℃多元系炉渣 FeO 等活度图可以看出，当熔渣碱度 R＝2时，α（FeO）最大、熔渣氧化性最强。碱度R过高过低，都会使α（FeO ）下降，即降低熔渣的氧化性。null 熔渣氧化性在炼钢过程中的作用体现在对熔渣自身、对钢水和对炼钢操作工艺影响三个方面。 影响化渣速度及熔渣粘度：渣中 FeO 能促进石灰溶解，加速化渣，改善炼钢反应动力学条件，加速传质过程；渣中 Fe2O3和碱性氧化物反应生成铁酸盐，降低熔渣熔点和粘度，避免炼钢渣“返干”； 影响钢水含氧量[O] 及脱磷：当钢水含碳量相同时，熔渣氧化性越强、则钢水含氧量越高，越有利于脱磷。 影响铁合金、金属收得率，提高炉衬寿命：熔渣氧化性越强，铁合金及金属收得率越低，炉衬寿命越低。3）熔渣的还原性3）熔渣的还原性 熔渣的还原性也称熔渣的还原能力，指熔渣夺取金属中氧（脱氧）的能力，在平衡条件下，主要取决于渣中氧化亚铁（FeO）含量及碱度 R。 当Δ[%O]＜0时，钢液中的氧能向渣中扩散转移，即熔渣能夺取钢液中的氧，这时的熔渣具有脱氧能力，被称为还原渣。 电炉炼钢的还原渣及炉外精炼用渣常把∑(%FeO)降到0.5％以下，碱度控制在3～4范围，此时，熔渣的还原能力很强，具有很好的脱氧、脱硫条件。 但碱度过高，CaO浓度大，使渣流动性不好，不利于渣-钢间反应进行。课后思考 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 —1、2课后思考题—1、21、简述当今钢铁工业所采用的炼钢流程。 2、炼钢的基本任务是什么，通过哪些手段实现？ 3、按化学成分钢的分类？ 4、钢液的物理性质主要有哪些？ 5、熔渣在炼钢中的主要作用？ 6、熔渣的化学性质主要有哪些？什么是熔渣的氧化性，如何表示？