冶金学炼钢学

控制钢液的氧化、还原反应；
脱除磷、硫等杂质元素，吸收夹杂物；
防止钢液的吸气和散热；
稳定电弧燃烧； 电渣重熔时，熔渣是电阻发热体； 做保护渣，可减少氧化，防止散热，提高铸坯质量。
（2）来源
炼钢过程有目的加入的造渣材料，如石灰、石灰石、
萤石、硅石、铁矾土及火砖块。
钢铁材料中Si、Mn、P、Fe等元素的氧化产物。
CaO＞MnO＞FeO＞MgO＞CaF2＞Fe2O3＞Al2O3＞TiO2＞SiO2＞P2O5
碱性
中性
酸性
2）过剩碱
碱性氧化物全都是等价地确定出酸性氧化物对碱性氧
化物的强度，并假定两者是按比例结合，结合以外的
碱性氧化物的量
表示方法 过剩碱=NCaO+NMgO+NMnO-2NSiO2-3NP2O5 -NFe2O3-NAl2O3 实质：实际上是用O2-的摩尔数来表示熔渣的碱度 碱性氧化物离解产生O2- ，酸性氧化物则消耗O2- 。
（2）钢液成分 溶质元素对纯铁液表面张力影响程度取
决于它的性质与铁的差别大小。如果溶质元素的性质与铁 相近，则对纯铁液的表向张力影响较小，反之则就较大。
（3）钢液的接触物
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
液相线以上50℃，碳对铁碳熔体表面张力影响
2 熔渣的物理化学性能
一 熔渣的作用、来源、分类和组成 （1）作用
-5.0w[Cu]%-4.9w[Mn]%-3.1w[Ni]%-1.3w[Cr]%
- 3.6w[Al]%-2.0w[V]%-2.0w[Mo]%-2.0w[V]%
-18w[Ti]%
三 钢液的黏度
黏度：各种不同速度运动的液体各层之间所产生的内
摩擦力。
黏度的表示形式
（1）动力黏度，用符号µ 表示；单位为Pa•s (N•s/m2，
钛、钨、钒、钼、铬含量增加，钢液的黏度增加 （3）钢中非金属夹杂物的含量 流动性变差 含量增多，黏度增加，
温度高于液相线50℃时，碳含量对钢液黏度的影响
四 钢液的表面张力
钢液的表面张力：使钢液表面产生自发缩小倾向的力， 用符号σ表示，单位为N/m。
影响钢液表面张力的因素：
（1）温度
钢液的表面张力是随着温度的升高而增大。
-6.2w[Si]%-2.6w[Cu]%-1.7w[Mn]%-2.9w[Ni]%
-5.1w[Al]%-1.3w[V]%-1.5w[Mo]%-1.8w[Cr]%
-1.7w[Co]%-1.0w[W]%-1300w[H]%-90w[N]%
- 100w[B]%-65w[O]%-5w[Cl]%-14w[As]% 或 T熔=1536-78w[C]%-34w[P]%-30w[S]%-7.6w[Si]%
6.86
6.78 6.72 6.67
6.78
6.70 6.64 6.57
6.73
6.65 6.61 6.54
6.67
6.59 6.55 6.52
6.57
6.50 6.47 6.43
二 钢的熔点
钢的熔点：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。 钢的熔点的计算经验公式
T熔=1538-90w[C]%-28w[P]%-40w[S]%-17w[Ti]%
0. 10
0.20 0.30 0.40 0.60
6.98
7.06 7.14 7.14 6.97
6.96
7.01 7.06 7.05 6.89
6.95
6.97 7.01 7.01 6.81
6.89
6.93 6.98 6.97 6.80
6.81
6.81 6.82 6.83 6.70
0.80
1.00 1.20 1.60
能脱去50%的S；钢水中[O]较高。 脱S能力强；脱氧能力强；钢水易增碳； 钢水易回磷；钢水中[H]增加；钢水中
碱性氧化渣
碱性还原渣 （白渣）
[N]增加
二 熔渣的化学性质
❀ 碱度
1）熔渣碱度
熔渣中碱性氧化物浓度总和与酸性氧化物浓度总和之
比，常用符号R表示。
炉料中w[P]<0.30%时 R
wCaO wSiO2
wCaO 0.30%≤w[P]＜0.60%时 R wSiO2 wP2O5
酸性渣：R<1.0
又叫长渣：渣中SiO2含量高，高温下可拉成细丝，冷
却后呈黑亮色玻璃状。
碱性渣：R>1.0 （又叫短渣） 炼钢熔渣R≥3.0
炼钢熔渣中含有不同数量的碱性、中性和酸性氧化物， 它们酸、碱性的强弱可排列如下：
碱性 还原渣 （白渣）
CaO/SiO2 CaO CaF2 Al2O3 FeO MgO CaC2
2.0~3.5 50~55 5~8 2~3 <0.5 <10 <1
类别
酸性氧化渣
冶金反应特点
[C]、[Si]、[Mn]氧化缓慢；不能脱P、
S；钢水中[O]较低 [C]、[Si]、[Mn]迅速氧化；能较好脱P；
冶炼过程被侵蚀的炉衬耐火材料。
（3）熔渣的分类与组成
类别
酸性 氧化渣 碱性 氧化渣
化学成分
CaO+FeO+MnO SiO2 P2O5 CaO/SiO2 CaO FeO MnO MgO
转炉中组成
50 50 1~4 3.0~4.5 35~55 7~30 2~8 2~12
电炉中组成
50 50 0 2.5~3.5 40~50 10~25 5~10 5~10
钢液密度随温度T（单位为℃）的变化： ρ =8523-0.8358（T+273） 成分对钢液密度的影响： ρ1600℃=ρ01600℃-210[C]%-164[Al]% -60[Si]%-550[Cr]%-7.5[Mn]% + 43[W]%+6[Ni]%
铁碳熔体的密度（kg/m3）
[C]/%
0.00 密度 1500℃ 7.16 1550℃ 7.04 1600℃ 7.03 1650℃ 7.00 1700℃ 6.93
主要内容
1 钢液的物理性质
2 熔渣的物理化学性质
3熔渣与钢液之间的反应
1 钢液的物理性质
一 钢的密度 单位体积钢液所具有的质量，常用符号ρ表示，单位 通常用kg/m3。
影响钢液密度的主要因素：温度和钢液的化学成分
固体纯铁密度：7880kg/m3
1550℃时液态的密度：7040kg/m3
钢的变化与纯铁类似。
1泊=0.1Pa•s)； （2）运动黏度，常用符号ν表示，即：ν=μ/ρ m2/s 钢液 1600℃ 黏度 0.002～0.003Pa•s； 纯铁液 1600℃ 黏度 0.0005Pa•s。
影响钢液黏度的因素：
（1）温度 温度升高，黏度降低。
Biblioteka Baidu（2）成分 碳对钢液黏度的影响非常大
硅、锰、镍含量增加，钢液黏度降低