钢铁冶金原理第七章_钢铁冶金原理脱氧
最新《钢铁冶金原理》考试重点
Br 0Brf B BrB f0BrFea最新《钢铁冶金原理》考试重点1、 活度、活度系数、活度的标准态：以拉乌尔定律或亨利定律为基准或参考态，引入修正后的浓度值称为活度；而此修正系数称为活度系数。
具有纯物质、假想纯物质及 =1﹪溶液蒸汽压或两定律的比例常数的状态称为活度的标准态。
2、 、 、 的含义：， 分别为以拉乌尔定律为基准或参考态，对组分浓度修正时的修正系数和以亨利定律为基准或参考态，对组分浓度修正时的修正系数。
指的是稀溶液以纯物质为标准态的活度系数，其值为常数。
3、 活度标准态选择的一般原则以及钢铁冶金过程中组分活度标准态如何选择？一般作为溶剂或浓度较高的组分可选纯物质作为标准态，若组分的浓度比较低时，可选用假想纯物质或质量为1﹪溶液作为标准态。
在冶金过程中，作为溶剂的铁，如果其中元素的溶解量不高，而铁的浓度很高时，可选纯物质作为标准态， =x [Fe]=1,Fe r =1 ；如果溶液属于稀溶液，则可以浓度代替活度（H K 标准态）；熔渣中组分的活度常选用纯物质标准态。
4、 理想溶液，稀溶液以及超额函数：理想溶液：在整个浓度范围内，服从拉乌尔定律的溶液；稀溶液：溶质蒸汽压服从亨利定律，溶剂蒸汽压服从拉乌尔定律的溶液；超额函数：实际溶液的偏摩尔量（或摩尔量）与假想其作为理想溶液时的偏摩尔量（或摩尔量）的差值。
ex BG=RT lnBrex mG=RTln BBx r∑5，为什么温度升高使实际溶液趋向于理想性质？由()2BB T T G H T∂∆∂=-∆ 知：2ln B BT r H RT∂∂=-∆当0B H ∆< 时，ln 0B T r ∂∂>；Bw当0B H ∆> 时，ln 0B T r ∂∂<。
即温度升高时，成正偏差()1B r >的溶液的B r 值减少；而成负偏差()1B r <的溶液的B r 值则增大，溶液的有序态随温度的升高而减少。
6、 活度的测定及计算方法有哪些？请说明其原理。
钢铁冶金原理课件
钢铁冶金行业的可持续发展需要技术 创新、政策引导和市场机制等多方面 的努力，推动行业向低碳化、智能化 和循环经济方向发展。
钢铁冶金行业是高能耗、高排放的行 业之一，对环境产生一定的影响，因 此需要采取措施降低能耗和减少排放 ，实现可持续发展。
THANK YOU
全球铁矿分布
主要集中在澳大利亚、中国、巴西等国家。
中国铁矿分布
鞍山、马鞍山、攀枝花等地区。
铁矿的采矿技术
露天开采：剥离表土 层，开采矿石。
采矿技术发展趋势： 智能化、绿色化。
地下开采：挖掘巷道 ，进行矿石开采。
铁矿的选矿原理
选矿目的
将铁矿石中的铁含量提高到60%以上。
选矿原理
根据铁矿石与脉石的物理性质差异进行分离。
。
直接还原技术
通过在低于熔点的温度下将铁矿石 还原成直接还原铁，再通过电弧炉 熔炼成钢，可减少能源消耗和环境 污染。
氢冶金技术
利用氢气作为还原剂，替代传统的 碳作为还原剂，减少温室气体排放 ，是未来钢铁工业的发展方向。
钢铁冶金的未来发展方向
1 2 3
低碳化
随着全球对环境保护的重视，钢铁冶金行业将向 低碳化方向发展，降低碳排放，提高能源利用效 率。
钢的连铸技术
总结词
连铸技术是将液态钢转变为固态钢的过程，涉及结晶、凝固和收缩等物理变化 。
详细描述
连铸过程中，液态钢流入结晶器，在冷却水的作用下逐渐结晶凝固。随着钢坯 的连续拉出，凝固过程继续进行，直至形成完整的钢坯。控制结晶速度、冷却 强度和拉坯速度是连铸技术的关键要素。
钢的轧制原理
总结词
轧制是通过一对旋转轧辊对金属施加压力，使其发生塑性变形的过程。
熔融与凝固
钢铁冶金原理
1、表面张力：垂直作用在液面上任一直线的两侧，沿液体的切面向着两侧的拉力，N/m2、穿透度：它为反应过程中，矿球半径改变的分数，用f 表示，0(1)r r f =-。
它和R 的关系为1/31(1)f R =--。
3、沉淀脱氧：向钢液中加入能与氧形成稳定化合物的元素，形成的氧化物能借自身的浮力或钢液的对流运动而排出。
4、萃取精炼：在一定温度下，在熔盐粗金属中加入附加物，附加物与金属相内杂质生成不溶解于熔盐的化合物而析出，从而达到精炼的目的。
5、二元碱度：渣中的碱性氧化物CaO 含量与酸性氧化物SiO 2含量之比为炉渣的二元碱度。
6、反应度：或称转化率，矿球已反映了的百分数，用R 表示，30(/)1r r R =-。
7、分解压：分解反应的平衡常数等于分解出的气体B 的平衡分压，规定用()B AB P 表示，称为此化合物的分解压。
8、负吸附：溶解组分质点和溶剂质点之间的作用力大于溶剂质点之间的作用力。
溶解组分在表面不出现过剩浓度，称为负吸附。
9、G-D 方程：11220BB n dG n dG ndG ++==∑ 或11220BB x dG x dG xdG ++==∑ 他表示恒温、恒压下，溶液中各组分的偏摩尔吉布斯自由能（或其他偏摩尔量）的改变不是彼此独立的，而是互相制约、互相补偿的。
10、0i γ的物理意义：1）表示溶液中组元i 在浓溶液中服从拉乌尔定律和在稀溶液中服从亨利定律两定律间的差别。
2）是组元i 在在服从亨利定律浓度段内以纯物质i 为标准态的活度系数。
3）是不同标准态的活度及活度系数相互转换的转换系数。
4）是计算元素标准溶解吉布斯能的计算参数。
11、光学碱度：在氧化物中加入显示剂，用光学的方法来测定氧化物施放“电子的能力”以表示出2O -的活度，确定其酸-碱性的光学碱度。
12、过剩碱：用碱的总量减去形成复合化合物的消耗的碱性氧化物，用来表示渣中碱性氧化物。
13、亨利定律：当溶液组分B 的浓度趋近于零（0B x →）的所谓稀溶液中，组分B 的蒸汽压与其浓度B x 成线性关系：()BH x B p K x '=,p '--组分B 在B x 的平衡蒸汽压，()H x K --比例常数。
【钢铁精品文档】钢铁冶金概论------钢冶金
会带来不利影响。
•
2)废钢
废钢是电弧炉炼钢的基本原料，用量约 70~90%；对氧气顶吹转炉炼钢，既是主原 料之一，也是冷却效果稳定的冷却剂。通 常占装入量的30％以下，适当地增加废钢 比，可以降低转炉钢消耗和成本。
•
•本厂废钢
•返回料（废钢锭、轧钢切头）
•铁矿石要求含铁高，P和水分低；
•合成造渣剂•有加利渣入成于流锰分保动矿。施是护性石是。S炉。i有改作O衬对2助善 为渣，，于于冶合护用若半化炼成炉于是钢渣效造的调半冶，果渣调整钢炼也的剂渣碱，有中剂性加效熔。炉入措剂
冶炼石更英是砂的必利物不于质可成有少渣：的，氧造调化渣整铁材炉、渣氧碱化度锰
•锰矿石
料以。去要或除求其P、ω它MS氧n。≥化要1物8求％、使，萤用石前等应。烘 ωP<0.烤20干％燥，水ω分S<应0.小20于％3，％。
成分：[Si]、[Mn]、[P]、[S]
温度：
•铁水温度的高低是带入转炉物理热多少的标志，铁水物理 热约占转炉热收入的50％。因此，铁水的温度不能过低，
•转炉炼钢重要发热否元则素热量不足，影响熔池的温升速度和元素氧化过程，也
，[Si]↑0.1%，废钢影比响化渣和去除杂质，还容易导致喷溅。入炉铁水温度应
•
2.辅助材料
•石灰（CaO
••对石石灰灰是质炼量钢的主要要求造：渣材 •料，(1)具有有效脱CaPO、含脱量S高能力 ;，(2)也硫是含用量量低最; 多(3的) 残造余渣材 C料O。2少其;(质4)量活好性坏度对高冶炼工
•1）造渣剂
••） •生 菱萤白镁石云矿（石（Ca（MFgC2C）a•石OM英3•预渣g合砂）先材(用•灰用改多重同污成要也••主保含对寿护C造菱焙在料作的是善的的时染造成是要持量炉命炉渣O镁艺寿别在磷量烧炉 ，耐溶在炉萤泡加环渣分造成渣，衬，的加矿操命是很、。3后外然火解很渣石沫剧境剂是渣)分中以的生调入也作等转短硫为制后2材，短的用渣炉是M材C有减侵白渣。萤是，有炉的，）熟成用料ga萤的流量，衬将料一轻蚀云剂石C天产着冶时保O白的于，石时动，导的石，O定初，石。与可然品重炼间证云低炉也的间性会致损3灰其的期提也M以矿质要时内各，石熔内是助内，产喷坏和g主酸高是M加物量影间造种焙，O点造目熔能但生溅，熔g要性炉溅速。，和响短渣钢烧其O造渣前作够过严，并剂渣衬渣石主炉。，去的后溅衬特要除质
《钢铁冶金原理》辽宁科技大学课件
质量调控技术
介绍通过控制炼钢工艺参数和添 加合金元素等方法，实现对钢材 性能和质量的有效调控。
钢材质量检验
介绍钢材质量检验的方法和标准 ，包括化学成分分析、力学性能 试验等。
04
钢材的轧制与加工
钢材的轧制
轧制原理
介绍轧制的基本原理，包括轧制过程中的应力、 应变和温度变化，以及轧制过程中的变形抗力。
介绍电弧炉的结构、工作原理以及操作要 点，包括炉体、电极调节装置、炉料系统 等部分。
精炼设备
连铸设备
介绍精炼设备的种类、工作原理以及操作 要点，包括真空脱气装置、钢包精炼炉等 部分。
介绍连铸机的种类、工作原理以及操作要 点，包括结晶器、振动装置、拉坯矫直机 等部分。
钢的合金化与质量调控
合金元素的作用
反馈机制
教师根据学生表现给予及时反馈，指导学生改进学习方法， 提高学习效果。
THANKS
感谢观看
高炉操作
阐述高炉操作的基本原则、操作 参数控制及常见操作问题与处理 方法。
03
炼钢原理与工艺
炼钢原理
氧化还原反应
炼钢过程中涉及的氧化还原反应是核心原理，通过控制氧气、铁、碳 等元素的反应程度来达到去除杂质和调整钢的成分的目的。
相图原理
利用相图原理，了解不同成分的钢在加热、冷却过程中的相变规律， 指导炼钢工艺参数的选择。
05
钢铁冶金的环境保护与资源利用
钢铁冶金的环境影响
空气污染
钢铁冶金过程中排放的废气和烟尘含有大 量的硫氧化物、氮氧化物、粉尘等污染物
，对空气质量造成严重影响。
土壤污染
钢铁冶金过程中产生的废渣和固体废弃物 含有重金属、放射性物质和其他有害物质
钢铁冶金PPT课件
.
30
20年来典型的钢铁.生产工艺流程的变化
31
（a）以往的工艺流程；（b）现代工艺流程
个人观点供参考，欢迎讨论！
.
29
6.结论
（5）须将ISO14001认证和环境评价、发布年度环境 报告纳入钢铁企业的评价体系。
（6）增强钢铁工业从业人员的环保意识和责任感， 加强有关专业培训和普及环保知识是十分重要的。
（7）钢铁工业必须发展而且要实现绿色化，就必须 解决大量的科学、技术与工程问题，因此，应该加强 钢铁工业绿色化技术开发和基础性研究。
.
16
双辊式连铸
(a)上注式，(b)下注式，(c)倾斜式，(d)水平式 1-流槽，2-浮漂，3-前箱，4-供料嘴
以上连铸的特点都是有结经器. ，起冷却的作用
17
O.O.C连铸：
1。改变连铸中冷却结晶器 的方法，反而加热结晶 器。
2. 靠金属液的表面张力将缝 隙中的金属液锁住。
2. 3. 从而改变了温度场， 成为单向凝固，有利获 得单晶。
年份
图5 1990-2000年年产10. 0万吨以上钢厂个数的变
23
化
归一化的可比能耗 kgce/t
中国钢铁工业的能耗与国际先进水平的 差距
800
781
700
683
663
620 602
600
500 日本
法国
德国
英国
中国
* 除中国的数据是2001年的外，其它均是1994年的数据。
.
24
(1) 提高资源和能源使用效率
7100
6535
6000
4000
2000
0 1990
1992
1994
钢铁冶金原理碳的氧化
2 r
：炉渣的静压力，Pa； ：气体的附加压力，Pa；（
： N m1 ；r半径，m）
故：
%C %O mPCO 0.0025 Pg m m g s s g
PCO ↑→
2 r
↑。
钢夜深度↑→ m m g ↑→
%C %O
C
：海绵铁中的C以纯石墨为标准态的活度系数。
P313解释 已知：
fC
1 1 5 X C
（1）
PC PC C X C K H fC X C
KH 0 C fC C fC PC
当海绵铁渗C饱和时：
0 C 饱 = C fC 饱
， k s FeO
A km 0 Vm
M0 A s Vm m M FeO
；
碳氧反应在炼钢过程中的作用
把钢液中的碳含量氧化降低到所炼钢号的规格内。这是炼钢的任务之一。 碳氧反应时产生大量的C0气泡，这些气泡从钢液中排出时，对熔池有一种强 烈的搅拌作用，它均匀了钢液的成分和温度，改善了各种化学反应的动力学条 件，有利于炼钢中各种化学反应的进行。 碳氧反应产物C0气泡，对于钢液中的N、H相当于一个小真空室，钢液中的气体 很容易扩散到这些上浮的C0气泡中，并随之排除到大气之中，所以脱碳反应是 去除钢中气体所必需的手段之一。 非金属夹杂物上浮的速度主要取决于非金属夹杂物的大小。碳氧反应对熔池 的搅拌作用促进了非金属夹杂物的碰撞长大，从而显著地提高了上浮速度。另 外，C0气泡表面也可粘附一部分非金属夹杂物使其上浮入渣。所以，碳氧反应 是去除钢中夹杂物所必需的手段之一。 碳的氧化反应放出大量的热，是氧气转炉炼钢的重要热源。同时，由于C0气泡 的大量产生，使转炉内产生大量的泡沫渣，增加了钢—渣接触面积，有助于反 应速度的提高。
钢铁冶金原理知识点
钢铁冶金原理1.冶金热力学研究对象：反应能否进行，即反应的可行性和方向性、反应达到平衡态的条件及该条件下反应物能达到的最大产出率。
2.平衡常数的含义：可逆化学反应达到平衡时，每个产物浓度系数次幂的连乘积与每个反应物浓度系数次幂的连乘积之比，这个比值叫做平衡常数。
3.稀溶液：一定温度和压力下，溶剂遵守拉乌尔定律，溶质遵守亨利定律的溶液。
4.正规溶液：混合焓不为0，但混合熵等于理想溶液混合熵的溶液。
5.活度系数：是指活度与浓度的比例系数。
6.试比较CO和H2还原氧化铁的特点？解CO和H2是高炉内氧化铁的间接还原剂。
它们均能使Fe2O3还原到Fe。
但它们的还原能力在不同温度下却有所不同。
在810℃，两者的还原能力相同，而在810℃以下，CO的还原能力比H2的还原能力强，但在810℃以上，则相反，氢有较强的还原能力，这反映在还原剂的分压上，随温度的升高，还原FeO所要求的CO分压增高，还原FeO 需要的H2分压则减小。
高炉下部高温区H2强烈参与还原，而使C消耗于形成CO（C 的气化反应）的量有所减少。
另，在高温区内，它们形成的产物H2O（g）及CO2均能与焦炭反应，分别形成H2及CO。
增加间接还原剂的产量。
这也就推动了碳直接还原的进行。
在还原的动力学上，由于H2在FeO上的吸附能力及扩散系数均比CO的大，所以H2还原氧化铁的速率，即使在810℃以下，也比CO的高（约5倍）。
提高还原气体中H2的浓度有利于氧化铁还原速率的增加。
7.氢和氮气对钢会产生哪些危害？答：氢在固态钢中的溶解度很小，在钢水凝固和冷却过程中，氢和CO、N2气体一起析出，形成皮下气泡中心缩孔，疏松，造成白点和发纹。
钢中含有氢气的气孔会沿加工方向被拉长形成裂纹，进而引起钢材的强度，塑性，冲击韧性的降低，发生氢脆现象。
氮含量高的钢材长时间放置，将会变脆。
原因是钢种氮化物析出速度很慢，逐渐改变钢的性能。
钢种含氮量高时，在250℃—450℃温度范围，表面发蓝，钢的强度升高，冲击韧性降低，称之为蓝脆。
钢铁冶金原理07
由 G 4 0 解出的 T 转 不变。
●转换(化)温度与钢液元素氧化的方式无关
例：吹氧
3 2 [ Cr ] O 2 1 2 Cr 3 O 4
G1 G2
————————
1 2 Cr 3 O 4 2 [ C ] 3 2 [ Cr ] 2 CO
19
2.3.4 选择性氧化在冶金中的应用 ●去碳保铬（Cr） ●去碳保锰(Mn) ●去钒（V）保碳（铁水提钒） ●去(Nb)保碳
2.4 V 2.5 Nb
20
3
脱碳反应
3.1 碳氧化反应对炼钢的作用
●熔池传热，均匀成分。强烈的搅拌作用， 促进热量及物质传递。 ●去除[H]、[N]有害气体，去除夹杂。 ●扩大渣金反应面积。
★ 注意点：
●目的：保留、富集 ●方法：控制温度、压力
14
2.3.2 以去碳保铬分析选择性氧化的温度条件
●标准状态下选择性氧化转换(化)温度的计算
3 2 [ Cr ] 2 [ O ] 1 2
Cr 3 O 4
G1
————————————
1 2 Cr 3 O 4 2 [ C ] 3 2 [ Cr ] 2 CO
MnO x MnO
% MnO % FeO
K
MnO FeO
% MnO % FeO % Mn
9
L Mn
% MnO % Mn
K
FeO
MnO
% FeO
影响LMn的因素：
●温度
冶炼过程中，始终保证
T 炉 T 转 ，可以保证
钢铁冶金原理知识点总结
钢铁冶金原理知识点总结钢铁冶金是一门专门研究金属材料制备和性质改善的学科。
钢铁是一种重要的金属材料，在工业生产和日常生活中有着广泛的应用。
掌握钢铁冶金原理对于材料工程师和金属材料从业者来说是非常重要的。
在这篇文章中，我将对钢铁冶金的一些重要知识点进行总结。
1. 钢铁冶金的历史背景钢铁冶金的历史可以追溯到几千年前的古代，人类开始使用铁器制品，进行熔炼和鍮制的技术。
随着工业的发展，钢铁冶金技术得到了不断的改进和发展，出现了许多新的制备和处理方法，同时也推动了金属材料从原始水平到今天的发展。
通过对钢铁冶金的历史背景进行了解，可以更好地理解钢铁冶金的发展和变革。
2. 钢铁冶金的基本原理钢铁是铁与碳的合金，具有优良的机械性能和耐磨性，是一种重要的结构材料。
在钢铁冶金中，主要包括炼铁、钢水处理、热处理和表面处理等主要工艺。
炼铁是指将原料（铁矿石、焦炭、石灰石等）加热熔化，在熔融状态下去除杂质，得到高纯度的铁。
钢水处理是指将熔化的铁与合金元素混合调整成符合要求的合金成分，通过控制温度和化学成分来调整钢的性能。
热处理是指通过加热和冷却过程来改变钢的物理和化学性能，提高其机械性能和耐腐蚀性。
表面处理是指通过对钢材表面进行化学处理或机械加工，提高其表面硬度和耐磨性。
这些基本原理是钢铁冶金学的基础，掌握这些知识对于进行钢铁冶金工艺设计和材料性能改善具有重要意义。
3. 钢铁材料的组织结构钢铁是由铁和碳组成的合金，除此之外还含有少量的合金元素，如锰、硅、磷、硫等。
钢铁的组织结构主要包括铁素体、珠光体、贝氏体和马氏体等组织。
铁素体是最基本的组织结构，其性能最差，珠光体比铁素体的性能要好，贝氏体和马氏体比珠光体的性能更优越。
通过对钢铁材料的组织结构进行研究，可以更好地理解钢铁材料的性能和应用。
4. 钢铁冶金中的煅烧技术煅烧是指将金属矿石或精矿通过高温加热而非完全熔化的过程，通过煅烧可以去除矿石中的挥发性物质和硫、砷等杂质，在矿石中得到合金的金属。
第八章 钢铁冶金原理脱氧
[Si] + 2[O] = (SiO2 ) + Q [Mn] + [O] = (MnO) + Q 2[Al ] + 3[O ] = ( Al2 O3 ) + Q 2[Ce] + 3[O ] = (Ce2 O3 ) + Q
特点： ①操作简便，成本低，普遍采用。 ②放热反应T↓→在浇注与凝固过程中反应仍在进行，部分非金属产物来不及 上浮排除形成钢中夹杂缺陷。
对于Si-Mn复合脱氧渣浓度关系：
(% FeO ) + (% MnO ) + (% SiO2 )饱和 = 100
(FeO) = [Fe] + [O] [%O] ≈ [%O] (% FeO ) = [%O ] , L0 = L0 a( FeO ) (% FeO)
联立求解⑴、⑵、⑶式：
（2）
(3)
[%O] =
a2 ∆G2 一定， ∆GΣ 取决于 (a3 ∆G3 + a 4 ∆G4 − a1∆G1 ) 的正负：
(a3 ∆G3 + a4 ∆G4 − a1∆G1 ) < 0 (a3 ∆G3 + a4 ∆G4 − a1∆G1 ) = 0 (a3 ∆G3 + a4 ∆G4 − a1∆G1 ) > 0
，
，
∆G Σ ↓ ， ( M + N ) > M
1 各元素脱氧常数 与T的关系： k
[Al ] < 1 ppm [Al ] < 1 ppm
71600 / 2 4 / + 23.28 2[Al ] + 4[O] = ( Al2 O4 ) , K = a[ Al ] ⋅ a[0 ] , lg K = − ： T
钢铁冶金原理
钢铁冶金原理钢铁冶金是指利用矿石和其他原材料，通过高温熔炼和精炼的过程，将铁矿石中的铁元素提取出来，并添加其他合金元素，最终制成钢铁产品的工艺过程。
钢铁作为重要的金属材料，在现代工业生产和建设中起着不可替代的作用。
钢铁冶金原理是钢铁生产的基础理论，了解和掌握钢铁冶金原理对于提高钢铁生产的质量和效率具有重要意义。
首先，钢铁冶金原理涉及到的基本原理是金属矿石的熔炼和精炼。
金属矿石经过选矿和破碎后，首先要进行熔炼，将其加热至高温使其熔化，然后通过物理或化学方法将金属元素从矿石中提取出来。
在钢铁冶金中，主要是提取铁元素，因此熔炼的过程是非常关键的。
熔炼后，还需要进行精炼，通过去除杂质和控制合金成分的方法，使得最终的钢铁产品达到所需的化学成分和性能要求。
其次，钢铁冶金原理还涉及到金属合金的制备和调控。
钢铁产品通常是铁和其他合金元素的混合物，通过控制不同合金元素的含量和比例，可以获得不同性能和用途的钢铁产品。
例如，通过添加碳元素可以提高钢铁的硬度和强度，通过添加铬、镍等元素可以提高钢铁的耐腐蚀性能。
因此，了解不同合金元素对钢铁性能的影响，以及合金元素的添加和调控原理，对于钢铁冶金工艺的优化和改进至关重要。
最后，钢铁冶金原理还包括金属材料的相变和组织控制。
在钢铁冶金过程中，金属材料会经历固溶、析出、晶粒长大等相变过程，同时也会形成不同的金相和组织结构。
这些相变和组织结构对钢铁的性能和用途有着重要影响。
因此，掌握金属材料的相变规律和组织控制原理，可以指导钢铁生产过程中的热处理和工艺控制，从而获得理想的钢铁产品。
总之，钢铁冶金原理是钢铁生产过程中的基础理论，涉及到矿石熔炼、合金制备、相变组织控制等多个方面。
了解和掌握钢铁冶金原理，可以指导钢铁生产工艺的优化和改进，提高钢铁产品的质量和性能，满足不同领域的需求。
同时，钢铁冶金原理也是现代金属材料科学的重要组成部分，对于推动金属材料领域的研究和发展具有重要意义。
钢铁冶金原理第七章_钢铁冶金原理脱氧
:
K a a
/ 2 V
4 0
:
3 K / a2 a V 0
,
lg K /
43200 17.52 T
3、复合脱氧：用两种或两种以上脱氧元素对钢液进行脱氧。 ①一般可提高各单一元素的脱氧能力。 特点： ②可获得低熔点的液态脱氧产物，易于聚合、上浮排 除，提高钢水质量。 ⑴热力学条件： 用含有M与N的合金进行脱氧，其中M为强脱氧剂，N为弱脱氧剂。
反应：
特点： ①操作简便，成本低，普遍采用。
Si 2O SiO2 Q Mn O MnO Q 2Al 3O Al2O3 Q 2Ce 3O Ce2O3 Q
②放热反应T↓→在浇铸与凝固过程中反应仍在进行，部分 非金属产物来不及上浮排除形成钢中夹杂缺陷。
1 x y % M %O f T K 1 1 K 称为脱氧常数； K ↓→ %O ↓→脱氧能力↑
Al>Ti>B>Si>C>V>Cr>Mn
常见元素的脱氧能力：Ca>La>Ce>Lr>Al>Si>Mn
xM yO M x Oy Q
K
a M x O y
V液
V
1
，与固体产物上浮速度公式相同。
2、脱氧剂的脱氧能力：
脱氧能力：一定温度下，脱氧反应达平衡时的平衡氧活度。
Me O MeO Q
aO f T
,T↓→ aO ↓→脱氧能力↑
xM yO M x Oy Q
一般将1600℃下各种脱氧剂的脱氧能力进行比较。
a M x O y axM ay O
脱氧后钢液的含氧量[%O]计算: Mn O MnO
钢铁冶金原理(炼钢部分)考试重点
1、炼钢的基本任务是什么，通过哪些手段实现？答：炼钢的基本任务是脱碳，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。
主要技术手段为：供养，造渣，升温，加脱氧剂和合金化操作。
2、磷和硫对钢产生哪些危害？脱磷硫的机理，什么是磷容，硫容，影响脱磷硫的因素。
答：磷：引起钢的冷脆，钢的塑性和冲击韧性降低，并使钢的焊接性能与冷弯性能变差。
硫：使钢的热加红性能变坏，引起钢的热脆性。
脱磷：2[P]+5(FeO)+4(CaO)=(4CaO ·P2O5)+5[Fe]2[P]+5(FeO)+3(CaO)=(3CaO ·P2O5)+5[Fe] 磷容：炉渣容纳磷的能力 影响因素：温度，碱度，炉渣氧化性。
脱磷的条件：高碱度、高氧化铁含量（氧化性）、良好流动性熔渣、充分的熔池搅动、适当的温度和大渣量。
脱硫：[S]+(CaO)=(CaS)+[O] [S]+(MnO)=(MnS)+[O] [S]+(MgO)=(MgS)+[O]硫容：表达了炉渣容纳硫的能力 脱硫的影响因素：温度，碱度，渣中（FeO ），金属液成分[Si][C]能降低氧活度，有利于脱硫。
脱硫的有利条件：高温，高碱度，低（FeO ），低粘度，反应界面大（搅拌）。
3、实际生产中为什么要将ω（Mn ）/ω（S ）比作为一个指标进行控制？答：Mn 在钢的凝固范围内生成MnS 和少量FeS 。
这样可有效防止钢热加工过程中的热脆，故在实际生产中将ω（Mn ）/ω（S ）比作为一个指标进行控制，提高ω（Mn ）/ω（S ），可以提高钢的延展性，当ω（Mn ）/ω（S ）≧7时不产生热脆。
4、氢和氮气对钢会产生哪些危害？答：氢在固态钢中的溶解度很小，在钢水凝固和冷却过程中，氢和CO 、N 2气体一起析出，形成皮下气泡中心缩孔，疏松，造成白点和发纹。
钢中含有氢气的气孔会沿加工方向被拉长形成裂纹，进而引起钢材的强度，塑性，冲击韧性的降低，发生氢脆现象。
钢铁冶金原理
钢铁冶金原理
钢铁冶金是一门古老而又现代的工艺，它对人类的生产生活产生了深远的影响。
钢铁是一种铁碳合金，通过冶炼铁矿石和熔炼后的熔铁中加入适量的碳，使其成为一种具有特定性能的材料。
钢铁冶金原理的研究和掌握对于提高钢铁生产的效率和质量至关重要。
首先，钢铁冶金的原理是基于铁和碳的相互作用。
在高温下，熔铁中的碳会溶
解在铁中，形成固溶体。
通过控制温度和碳含量，可以调节固溶体的结构和性能，从而得到不同种类的钢铁。
此外，还可以通过添加其他合金元素，如锰、铬、镍等，来改善钢铁的性能，使其具有更好的强度、韧性、耐磨性等特点。
其次，钢铁冶金的原理还涉及到熔炼和铸造工艺。
熔炼是将铁矿石经过高温熔化，去除杂质和不纯物质，得到纯净的熔铁。
而铸造是将熔铁倒入模具中，通过冷却凝固后得到各种形状和尺寸的铸件。
在这个过程中，熔炼温度、熔炼时间、冷却速度等因素都会影响到最终钢铁的质量和性能。
最后，钢铁冶金的原理还包括热处理和表面处理。
热处理是通过控制钢铁的加
热和冷却过程，改变其组织结构和性能。
常见的热处理工艺包括退火、正火、淬火等，可以使钢铁具有不同的硬度、强度和韧性。
而表面处理则是通过涂层、镀层、喷涂等方式，改善钢铁的耐腐蚀性、耐磨性和美观性。
总之，钢铁冶金原理是一门复杂而又精深的学科，它涉及到物理、化学、材料
学等多个学科的知识。
只有深入理解和掌握钢铁冶金的原理，才能够更好地应用于钢铁生产和加工中，生产出更优质的钢铁产品，满足社会和经济的发展需求。
希望通过对钢铁冶金原理的研究和探索，能够不断推动钢铁工业的发展，为人类社会的进步做出更大的贡献。
钢的脱氧
真空脱氧
• 优点
– 脱氧产物是CO气体，不会残留于钢中沾污钢水 脱氧产物是 气体， 气体 – 随着 随着CO气泡上浮搅拌钢水，有效的去除钢中的有害气 气泡上浮搅拌钢水， 气泡上浮搅拌钢水 体和非金属夹杂物，有利于纯净钢水； 体和非金属夹杂物，有利于纯净钢水； – 真空脱氧采用碳脱氧不需用合金，节省了合金费用。 真空脱氧采用碳脱氧不需用合金，节省了合金费用。
– 脱氧产物的上浮服从低熔点理论和吸附理论。 脱氧产物的上浮服从低熔点理论和吸附理论。
• 未与氧结合残留于钢中脱氧元素应对钢性能有益无害。 未与氧结合残留于钢中脱氧元素应对钢性能有益无害。 对钢性能有益无害 • 价格便宜。 价格便宜。
脱氧产物的上浮理论
• 低熔点理论
– 脱氧过程中只有形成液态脱氧产物才能由细小的颗粒 脱氧过程中只有形成液态脱氧产物才能由细小的颗粒 液态脱氧产物 互相碰撞合并牢固聚集而长大上浮。 互相碰撞合并牢固聚集而长大上浮。 聚集而长大上浮 – 脱氧产物应满足以下条件：脱氧产物的熔点要低于钢 脱氧产物应满足以下条件： 水温度、密度要小、在钢水中溶解度要低； 水温度、密度要小、在钢水中溶解度要低；
钢的脱氧
氧对钢性能的影响
• 产生皮下气泡、疏松等缺陷： 产生皮下气泡、疏松等缺陷：
– 钢中氧含量过高，[O]实际>[O]平衡，浇铸冷却结晶过程 钢中氧含量过高， 与钢中碳反应生成CO气体； 气体； 中，与钢中碳反应生成 气体
• 加剧硫的危害作用： 加剧硫的危害作用：
– 钢中氧含量高，(FeO)与(FeS)形成低熔点共晶 钢中氧含量高， 与 形成低熔点共晶
真空脱氧
• 真空脱氧原理
– 温度一定时， [C]+[O]={CO} 温度一定时， PCO K= [% C ][% O] – K值一定，若 PCO 降低，[%C][%O]亦降低。 值一定， 降低， 亦降低。 值一定 亦降低
钢铁冶金原理重点07(1)
第七章 氧化熔炼反应1 何为钢液中溶解元素的选择性氧化温度？试以冶炼不锈钢的“去碳保铬”及吹炼含钒生铁的“去钒保碳”来说明它的作用。
解 从氧势图知，铁液中氧化物氧势越低的元素越先氧化。
而炼钢熔池中C 是主要的共存元素，它氧化形成的CO 的氧势线与其它元素氧化形成的氧化物的氧势线的走向相反，两者出现交点。
当熔池温度低于交点温度时，()()O MO O CO ππ<，主要是[M]氧化，而在交点温度以上，()()O MO O CO ππ>，主要是[C]氧化。
因此，选择熔池的温度，就可以控制C 和其它元素氧化的先后。
这个温度称为钢液元素的选择性氧化温度。
在奥氏体不锈钢返回冶炼中，利用选择性氧化温度原理来确定应采用的冶炼温度，使钢液中[Cr]不氧化，而[C]大量氧化，获得高铬低碳的不锈钢液。
可利用[C]和 [Cr]氧化反应耦合得出的反应的r m G ∆=0求得它们的选择性氧化的温度：[][]344()34C Cr O Cr CO +=+34419.147lg Cr COr m r m Ca p G G a θ∆=∆+ []3434144%,()Cr CO Cr CO C Ca p K w C a p K f a θ==⨯ 为了降低较高的选择性氧化温度，需要降低CO p ，这就是VOD 炉真空吹氩和AOD 炉吹入氩-氧混合气体，降低CO p 冶炼超低碳不锈钢的理论依据。
在吹炼含钒生铁，提取钒渣及获得碳量较高的半钢，应选择能保证[V]优先于[C]氧化得去钒保碳的温度上限。
其反应为[][]2321()33V CO V O C +=+ 2319.147lg Cr m r mV COa G G a p θ∆=∆+ []322323%,C C V CO CO V a aK w V a p K p f θθ⎛⎫== ⎪⎝⎭吹炼温度一般控制在1420℃以下。
2 转炉炼钢过程中的脱硫反应与高炉炼铁过程中的脱硫反应是相同的（[S]+(O 2-)=(S 2-)+[O]。
钢铁冶金原理
钢铁冶金原理钢铁冶金是指通过高温熔炼和冶炼的方式，将铁矿石中的铁元素提取出来，加入适量的碳和其他合金元素，经过一系列的炼铁和炼钢工艺，最终制备出各种不同性能和用途的钢铁材料。
钢铁作为工业生产和建筑领域中最重要的材料之一，其冶金原理对于材料工程领域具有重要的意义。
首先，钢铁冶金的基本原理是将铁矿石进行熔炼，将其中的铁元素提取出来。
铁矿石中主要含有Fe2O3和Fe3O4等化合物，通过高温还原反应，将铁元素还原出来。
在这一过程中，需要考虑熔炼温度、还原剂的选择以及矿石的成分和性质等因素。
通过控制这些因素，可以有效地提高铁的提取率和产品的质量。
其次，炼铁和炼钢是钢铁冶金过程中的关键环节。
在炼铁过程中，需要将提取出来的铁水进行精炼，去除其中的杂质和非金属元素，同时控制合金元素的加入，以获得所需的钢铁材料。
而在炼钢过程中，需要对精炼后的铁水进行进一步的精炼和调质，以获得不同性能和用途的钢铁产品。
这一过程中需要考虑温度、压力、氧化还原条件等因素，以确保产品的质量和性能。
此外，钢铁冶金过程中还需要考虑能源消耗和环境保护等因素。
炼铁和炼钢过程中需要大量的能源供应，同时也会产生大量的废气、废水和固体废物。
因此，在钢铁冶金过程中，需要考虑能源的高效利用和废物的处理和资源化利用，以减少对环境的影响，实现可持续发展。
综上所述，钢铁冶金原理涉及了多个方面的知识和技术，包括物理化学、材料工程、能源科学和环境保护等领域。
通过深入研究钢铁冶金原理，可以不断改进和优化生产工艺，提高钢铁产品的质量和性能，同时减少能源消耗和环境污染，为工业生产和社会发展做出贡献。
因此，钢铁冶金原理的研究具有重要的理论和实际意义，对于推动材料工程领域的发展具有重要的意义。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
V液
V
1
，与固体产物上浮速度公式相同。
K
f M f O 1
,
aM %M
, aO %O ,
a M x O y axM ay O 1 %M x %Oy
设生成纯 M xOy ， aM xOy 1 则：K
1873K，各元素含量为0.1%时的脱氧能力顺序：
⑶ a(MxOy）↓→[%O]↓（产物的稳定性↑）
a M x O y %O x y x f M f O % M K
1 y
⑷ T↓→K↑→[%O]↓（浇铸、凝固过程夹杂物生成，钢材质量↓） 各元素脱氧常数
1 k
与T的关系：
/ K / a2Al a4 0 , lg K
脱氧后钢液的含氧量[%O]计算: Mn O MnO
lg K Mn
MnO %MnO 12760
%Mn %O
T
3.68
(1)
对于Si-Mn复合脱氧渣浓度关系：
%FeO %MnO %SiO2 饱和 100
FeO Fe O
Mn
:
K / aMn aO
K aSi a
/ 2 O
,
lg K /
/
14450 6.43 T
Si
V 0.1% V 0.3%
:
, ,
30410 lg K 11.59 T 48060 lg K 18.61 T
,
⑶ 铝合金脱氧：
， Mn Si 0 ~ 10 ，氧的去除速度提高很快。其它复合脱氧剂还有硅钙合金(Si-Ca)、
Si
锰、硅可进一步提高铝的脱氧能力，据研究在
Al
0 .2
铝钙合金(Al-Ca)、钡钙合金(Ba-Ca)、稀土(Re)复合脱氧剂等。
4、沉淀脱氧的动力学(p546)
脱氧过程可分为5个阶段：
因此复合脱氧的优越性只有在单独脱氧剂间彼此不生成稳
定的中间金属化合物时才能显示出来。
⑵ 硅锰合金脱氧： 反应： Si 2MnO SiO2 2Mn ，脱氧能力 Si Mn 。 SiO2 达饱和， aSiO 1 。
2
K
a SiO2 a2Mn aSi a2MnO
1 % Mn 2 %MnO 2 %Si MnO
2
2 %Mn lg K Si Mn lg 2 %MnO2 %Si MnO
5480 4.79 T
由于(MnO)可与(SiO2)结合成(MnO · SiO2)，降低了
a(SiO2)↓，使Si的脱氧能力↑。
Al 1ppm ： 2Al 4O Al2O4 ,
71600 23.28 T 67260 22.42 T
Al 1ppm ：2Al 3O Al2O3
C ： K / aC aO , P
CO
, K / a2Al a30 ,
2、脱氧剂的脱氧能力：
脱氧能力：一定温度下，脱氧反应达平衡时的平衡氧活度。
Me O MeO Q
aO f T
,T↓→ aO ↓→脱氧能力↑
xM yO M x Oy Q
一般将1600℃下各种脱氧剂的脱氧能力进行比较。
a M x O y axM ay O
第七章 脱氧 (p541)
§7.1 氧在冶金中的行为
1、来源： 由于炼钢炉内存在氧化条件：炉气、原料及炉衬中的氧、氧化 性炉渣，故出钢时钢液中含有一定量的氧，大量元素氧化后，钢 水含氧0.02-0.08%，一般在浇铸前要经过一定程度的脱氧，以使其 含量降低到一定限度。 2、危害： ⑴在钢凝固时，沿晶界析出 FeS+FeO+Fe 的共晶体，加剧钢中 S 的 “热脆”。
4-⑶ 脱氧产物排除
g d 2 m s V 18 m g d 2 m s m s V液 6 m 2 m 3 s
V液
m s 3 2 3 V s m
1 ，产物上浮排除。
1 x y % M %O f T K 1 1 K 称为脱氧常数； K ↓→ %O ↓→脱氧能力↑
Al>Ti>B>Si>C>V>Cr>Mn
常见元素的脱氧能力：Ca>La>Ce>Lr>Al>Si>Mn
xM yO M x Oy Q
K
a M x O y
/
:
K a a
/ 2 V
4 0
:
3 K / a2 a V 0
,
lg K /
43200 17.52 T
3、复合脱氧：用两种或两种以上脱氧元素对钢液进行脱氧。 ①一般可提高各单一元素的脱氧能力。 特点： ②可获得低熔点的液态脱氧产物，易于聚合、上浮排 除，提高钢水质量。 ⑴热力学条件： 用含有M与N的合金进行脱氧，其中M为强脱氧剂，N为弱脱氧剂。
a3G3 a4 G4 a1G1 0 ， G ， (M N ) M ； a3G3 a4 G4 a1G1 0 ， G不变 ，(M N ) M ； a3G3 a4 G4 a1G1 0 ， G ， (M N ) M 。
mM nN M m N n , G1
pM qO M p Oq , G2
(形成中间金属化合物)
rN sO N r Os , G3
k M pOq l Nr Os M pOq k Nr Os l ，G4
反应：
特点： ①操作简便，成本低，普遍采用。
Si 2O SiO2 Q Mn O MnO Q 2Al 3O Al2O3 Q 2Ce 3O Ce2O3 Q
②放热反应T↓→在浇铸与凝固过程中反应仍在进行，部分 非金属产物来不及上浮排除形成钢中夹杂缺陷。
⑵浇铸过程中[C]+[O]→CO(g)，使正在凝固的金属中产生 CO气体，
形成气泡缺陷，甚至在浇铸过程中由于CO气体的排除而出现“冒 涨”直接影响浇铸及钢的质量。
§7.2 沉淀脱氧
1、方法： 在钢液中加入与氧的亲和力大于铁的脱氧元素，形成不溶于钢 的氧化物而将氧脱除的方法。脱氧沉淀物浮入渣层。 脱氧剂：硅、锰、铅、稀土元素、碱土金属。
因此不能绝对认为复合脱氧能力大于单独脱氧能力，应具 体分析。对于常用脱氧剂：Mn、Si、Al复合脱氧剂时，不生成
中间金属化合物[MnmSinAls] ，所以， G1 0 。
G a2 G2 a3 G3 a4 G4
G3 、 G4 均为负值。 其中 G2 、
故 G G2 ， G G3，复合脱氧能力大于单独脱氧能力。
L0
（2） (3)
%FeO
%O
, %FeO %O
L0
联立求解⑴、⑵、⑶式： %O
1 L0 K Mn %Mn/ MnO
lg MnO 810 1.06 T
L0 100 %SiO2 饱和
其中，
6320 lg L0 0.734 T
⑴ 脱氧剂溶解于金属液中； ⑵ 生成初次脱氧产物的核心； ⑶ 脱氧产物核心长大；
⑷ 脱氧产物排除；
⑸ 冷却和凝固过程中的二次脱氧 。
4-⑴ 脱氧剂的溶解和均匀化 4-⑵ 脱氧产物的生核和长大
4 G r 3 GV 4 r 2 3 d (G ) 0 dr
2 r GV
1168 2.07 T
lg K /
lg K /
Cr 3%
Cr 3%
: :
K a
/
2 Cr
a
4 0
, ,
lg K / lg K /
50700 21.70 T 40740 17.28 T
K a
/
2 Cr
a
3 0
x fM axM f Oy ay O
a M x O y %O x f x f y % M K M O
1 y
降低钢液含氧量[%O]的热力学条件： ⑴ [%M]平↑→[%O]↓（脱氧剂加入量↑） ⑵ f[M]↑.f[O]↑→[%O]↓（钢液成分）
（形成低熔点互溶体或化合物）
整体脱氧反应：M m Nn kq lsO M pOq k Nr Os l , G
G a2 G2 a3G3 a4 G4 a1G1
复合脱氧的热力学条件：
G 0
用M或M+N脱氧时，脱氧能力的比较：
a2 G2 一定， G 取决于a3G3 a4 G4 a1G1 的正负：