炼钢过程的主要化学反应

对金属中的同相反应：
[FeO]+[C]=[Fe]+CO
ΔH=－10980（弱放热反应）
有炉渣中(FeO)参加时：
(FeO)=[FeO]
ΔH=＋28890 （吸热反应）
(FeO)+[C]=[Fe]+CO ΔH=＋17910
因此有炉渣中(FeO)参加的异相脱碳反应是吸热反应。
4. 磷的氧化及还原
仅有FeO参加的脱磷反应如下：
2[P]+8(FeO)=(3FeO·P2O5)+5[Fe]
2
Kp = (P2O5) ⋅ [Fe]5 (FeO)8 [P]2
[P] = (P2O5) Kp ⋅ (FeO)8
反应生成物磷酸铁仅在低温下稳定，因此为了较好的去磷，应在大量磷 酸铁生成后，将渣由炉内扒除，以免炉温上升后，因磷酸铁分解而发生回磷。
有CaO及FeO参加的脱磷反应如下：
2[P]+5(FeO)+4(CaO)=(4CaO·P2O5)+5[Fe]
Kp = [P%]2 × (FeO%)5 × (CaO%)4 (P2O5%)
[P%] =
Kp(P2O5%) (FeO%)5 ⋅ (CaO%)4
ΔH=－208550
由上式可得出脱磷条件为：
炉渣中应有高碱度及高(FeO)量。
(SiO2)+2(FeO)=(2FeO·SiO2)
ΔH=－5900
(2FeO·ห้องสมุดไป่ตู้iO2)仅在酸性渣中稳定。在碱性渣内，CaO可取代FeO，反应 如下：
(2FeO·SiO2)+2(CaO)=(2CaO·SiO2)+2(FeO) ΔH=－27940
由于生成稳定的2CaO·SiO2，使硅氧化完全，而且在后期温度高时亦不 能发生还原。
脱硫反应时界面反应，金属中C、Si、Mn的提高能降低S在Fe中的溶解 度，增加S的扩散，有利于脱硫反应；此外，熔池的强烈沸腾能增大界面反应。
钢中原始含硫量，要影响精炼后钢中的硫含量。一般原始硫含量高，则 精炼后的含硫量也高。要炼低硫钢则要求原料中相应的 含硫量也低。
增大渣量能降低渣中CaS浓度，有利于脱硫。
在酸性炉中，随着炉温升高，SiO2分解压逐渐变大，可发生还原： (SiO2)+2[C]=[Si]+2CO (SiO2)+2[Fe]=[Si]+2FeO 2. 锰的氧化及还原
锰也在熔炼初期氧化，其反应如下：
[Mn]+(FeO)=(MnO)+[Fe] ΔH=－32290
Mn的氧化也是放热反应，但其热效应比Si小，对热平衡影响不大。
[MnS]+(CaO)=(CaS)+(MnO) [FeS]+(CaO)=(CaS)+(FeO)
Ks = (CaS) ⋅ (FeO)
平衡常数 [FeS]⋅ (CaO)
[S] = Ks' (FeO)(CaS)
可简化为
(CaO)
因此，脱硫条件是：
炉渣中要有较高的碱度和较低的(FeO)。
温度的提高有利于脱硫，因为高温易于获得活跃的高碱度渣，同时高温 有利于碳氧反应的进行，炉渣中可保持较低的(FeO)。
通过炉渣进行的脱碳反应是异相反应，由以下三个同时进行的反应组成：
FeO从炉渣转移至金属中：(FeO)→[FeO]
金属中碳的氧化：[C]+[FeO]=[CO]+[Fe]
CO气泡的形成及排出：[CO]→{CO}↑
将上述三个反应结合起来，脱碳反应一般可写成：
(FeO)+[C]={CO}↑+[Fe]
脱碳反应的热效应有不同的看法，据认为较正确的是：
5. 脱硫反应
金属中的硫是依靠生成不溶于金属的硫化物而去除的。FeS在金属中的 溶解度较大，MnS则较小，CaS实际上完全不溶解，因此当FeS转变成MnS 或CaS时，金属中的硫就能转入炉渣而除去。
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金属中MnS是按下式形成的：
[FeS]+[Mn]=[MnS]+[Fe]
ΔH=-44110
当炉渣内有CaO存在时，在钢－渣界面上可发生下列反应：
生成物MnO，在酸性炉渣中结合成MnO·SiO2，在碱性炉渣中成自由态。 因此，锰在酸性炉内比在碱性炉内氧化程度大些。
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随着温度的上升，MnO分解压力的升高比SiO2大，不管MnO处于何种状 态，都能在一定程度上被还原。因此，锰的还原是熔炼过程温度升高的标志。
3. 碳的氧化
碳的氧化是炼钢过程中最主要的反应，碳的氧化在很大程度上决定了炉 子的生产率及钢的质量。
此外，由于钢中硫与氧之间存在着[S%]=4[O%]的关系，因此钢水脱氧兼 有脱硫的作用。
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炼钢过程的主要化学反应
1. 硅的氧化及还原
在一般炼钢法中，硅都在熔炼初期大量氧化。熔炼后期，熔池中残留的 硅一般都很低。
[Si]+2(FeO)=(SiO2)+2[Fe] ΔH=－78990
硅的氧化是强放热反应，能放出大量热能，有利于炉温的上升。氧化形
成的SiO2与FeO结合成2FeO．SiO2，成为初期渣的主要成分。
由于脱磷反应是强放热反应，因此较低温度有利于脱磷。
由于脱磷反应是钢－渣界面反应，因此熔池的良好沸腾、搅拌及降低渣 粘度对反应有利。
渣量的增加能降低渣中P2O5的浓度，有利于脱磷。 炉渣中的磷在一定条件下有返回金属中的倾向，回磷反应主要发生在脱 氧及浇注时。
(4CaO·P2O5)+2(SiO2)+5[C]=2(2CaO·SiO2)+2[P]+5CO 在碱度不高的情况下，温度过渡地提高会发生回磷现象。