转炉炼钢培训课程

炉渣的氧化能力是个综合的概念，其传氧能力还 受炉渣粘度、熔池搅拌强度、供氧速度等因素的 影响。
3.3 炼钢过程的基本原理
3.3.1 炼钢熔池中氧的来源及铁液中元素的氧化方式 3.3.2 炼钢熔池中元素的氧化次序 3.3.3 脱碳反应(decabonization) 3.3.4 硅的氧化 3.3.5 锰的氧化与还原 3.3.6 脱磷反应(dephosphorization) 3.3.7 脱硫反应(desulphurization) 3.3.8 钢的脱氧(de-oxidation) 3.3.9 脱气(degassing) 3.3.10 去除钢中夹杂物
铁液中常规元素与氧反应的标准吉布斯自由能 变化与温度的关系绘制成图。
1. Cu﹑Ni﹑Mo﹑W等元素氧化 的ΔGo线都在Fe氧化ΔGo线之上。 从热力学角度来说，在炼钢吹氧过 程中这些元素将受到Fe的保护而不 氧化。
2. Cr﹑Mn﹑V﹑Nb等元素的氧 化程度随冶炼温度而定。
3. Al﹑Ti﹑Si﹑B等元素氧化的 ΔGo线在图中位于较低的位置，它 们最易氧化。在实际生产中，这些 元素作为强脱氧剂使用。
3.3.1 炼钢熔池中氧的来源及铁液中元素的氧化方式
氧的来源： ➢ 直接向熔池中吹入工业纯氧（>98％）； ➢ 向熔池中加入富铁矿； ➢ 炉气中的氧传入熔池。
铁液中元素的氧化方式有两种：直接氧化 (direct oxidation)和间接氧化(indirect oxidation)。
直接氧化方式
3.3.4 硅的氧化
硅的直接氧化和间接氧化反应式
➢ 在气-金界面上 ［Si］+O2=（SiO2）
➢ 在渣-金界面上 ［Si］+2［O］=（SiO2） ［Si］+2（FeO）=（SiO2）+2Fe
3.3.5 锰的氧化与还原
铁液中的锰反应,形成在高温下是稳定的MnO。
[Mn]的氧化反应式为：
在气-金界面上 ［Mn］+1/2O2=（MnO）
3.2.3 炼钢炉渣的主要性质
碱度(basicity)：
R＝1.3～1.5，低碱度渣；
R＝1.8～2.0，中碱度渣；
R≥2.5，
高碱度渣；
氧化性——炉渣向金属熔池传氧的能力，一般以 渣中氧化铁（ ％∑ FeO）含量来表示。
把Fe2O3折合成FeO有两种计算方法：全氧法和 全铁法。全铁法较合理。
在氧气转炉炼钢时氧气流股冲击铁液形成一个冲 击坑，氧气与铁液直接接触，易产生元素的直接 氧化。
间接氧化方式
吹入的氧气由于动力学的原因首先与铁液中的Fe 原子反应形成FeO进入炉渣同时使铁液中溶解氧 [O]。炉渣中的（FeO）和溶解在铁液中的[=(FeO) (FeO)=Fe+［O］
如：
2［O］+[Si]=(SiO2)
或 2(FeO)+［Si］=2Fe+(SiO2)
在渣-金界面上往往产生元素的间接氧化反应。
3.3.2 炼钢熔池中元素的氧化次序
溶解在铁液中的元素的氧化次序可以通过与 1molO2的氧化反应的标准吉布斯自由能变化 来判断。
在标准状态下，反应的ΔGo负值越多，该元素 被氧化的趋势就越大，则该元素就优先被大量 氧化。
[C]与氧的反应有： ➢ 在渣-金界面上： ［C］+（FeO）=｛CO｝+Fe ［C］+［O］=｛CO｝ ➢ 在气-金界面上： ［C］+1／2｛O2｝=｛CO｝
脱碳反应的作用
脱碳反应除了调整钢液碳含量的作用外， 其反应产物CO气体的上浮排除使得脱碳 反应给炼钢带来独特的作用。
➢ 促进熔池成分﹑温度均匀； ➢ 提高化学反应速度； ➢ 降低钢液中的气体含量和夹杂物数量： ➢ 造成喷溅和溢出：
副作用：侵蚀炉衬；降低金属收得率。
3.2.2 炼钢炉渣的来源及其组成
炼钢炉渣的来源： ➢ 加入的各种造渣材料及被侵蚀炉衬； ➢ 炼钢中化学反应的产物：氧化物和硫化物； ➢ 废钢带入得泥沙和铁锈；氧化物或冷却剂带
入的脉石。 炉渣的组成以各种金属氧化物为主，并含有
少量硫化物和氟化物。 炼钢炉渣的基本体系是CaO-SiO2-FeO。
在渣-金界面上 ［Mn］+［O］=（MnO） ［Mn］+（FeO）=（MnO）+Fe
3.3.6 脱磷反应
氧化脱磷： ➢ 在炼钢温度下，气化脱磷反应是不能进行
的。由于Fe优先于[P]氧化，通过直接 氧化反应的气化脱磷也是难以进行的。 ➢ 通过加入石灰造碱性渣可以将铁液中的磷 脱氧出化到物炉，渣遇中 到碱。性这氧是化由物于如P2COa5O时能是生酸成性 稳定的化合物而进入炉渣。
直接氧化是指氧气直接与铁液中的元素产生氧化 反应。
当向铁液中吹入氧气时，如果在铁液与气相界面 有被溶解的元素如[Si]﹑[Mn]﹑[C],虽有大量 的铁原子存在，但根据元素的氧化次序 [Si]﹑[Mn]﹑[C]将优先于铁而被氧化。
反应可写为：[C]+1／2｛O｝=｛CO｝ [Si]+｛O2}=（SiO2） [Mn]+1／2｛O2｝＝（MnO）
员工培训资料 第三章 炼钢（steelmaking）
主要内容
3.1 炼钢的基本任务 3.2 炼钢炉渣(slag) 3.3 炼钢过程的基本原理 3.4 炼钢用原材料(raw materials) 3.5 铁水预处理工艺(hot metal
pretreatment process) 3.6 转炉炼钢
3.1 炼钢的基本任务
注意：虽然在炼钢温度下，Fe 氧化的ΔGo线高于其它元素氧化的 ΔGo线，但由于铁液中大多数为Fe 原子，氧与Fe原子接触机会多，故 在实际上Fe还是会氧化。
3.3.3 脱碳反应
炼钢的一个重要任务是利用氧化方法将铁液中过多 的碳去除，称为脱碳。脱碳反应是贯穿于冶炼过程。
在高温下[C]主要氧化成为CO。
四脱：C、S、P、O； 二去：气体、夹杂； 二调整：温度、成分。 浇注。
3.2 炼钢炉渣
3.2.1 炼钢炉渣的作用 3.2.2 炼钢炉渣的来源及其组成 3.2.3 炼钢炉渣的主要性质
3.2.1 炼钢炉渣的作用
作用： ➢ 通过对炉渣成分、性能及数量的调整，可 以控制金属中各元素的氧化和还原过程； ➢ 向钢中输送氧以氧化各种杂质； ➢ 吸收钢液中的非金属夹杂物，并防止钢液 吸气（H、N）。 ➢ 其它作用。如：稳定电弧，保护渣。